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协作机器人:智能制造的下一个“风口”

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协作机器人和相关的柔性机电一体化、人机交互、云机器人等技术将成为工业机器人领域技术研发与投资的“风口”。另外,全球协作机器人市场的快速增长也是大势所趋。

曾有人说:“人类技术进步的动力来自三个省,就是省力、省钱、省时间”。而协作机器人之所以成为实现智能制造的一个选项,原因是因为它具备两个最主要的特征,即“轻”和“巧”。那么当机器人具备这两个特征之后,它不仅能够达成这三个目标,而且还让这个过程看起来不废吹灰之力。

人机协作是大势所趋

早在1974年,机器人就已经进入工业生产领域。然而,40多年过去了,绝大多数情况下机器人与工人依旧无法比肩工作。为了避免机械臂或机器人在工作过程中误伤工人,在实际应用过程中机器人通常被固定在工位上,并且被一定范围的防护栏隔离开。

随着机器人智能化程度的提高,柔性机器人技术的发展,以及机器人与人类合作完成任务的需求愈加强烈,工业机器人必将朝着人机协作的方向发展。

协作机器人的本质是替代一个成年男子徒手可完成的工作。而它安全、高效、易用、灵活,能够满足生产需求变化,帮助用户提升工厂的核心竞争力,也就是自动化、柔性化、智能化,但这并不意味着协作机器人能够胜任所有的应用场景,它适合少批量、多品种、空间紧张、需要人机协同或是对功耗、重量有特殊需求的场景。

协作机器人还可以搭配各种末端工具,例如夹爪、吸盘、螺丝枪、胶枪、打磨头;各类传感器,例如2D/3D视觉、力控;也可以搭配AGV小车或是导轨、升降立柱来进一步扩展协作机器人的运动范围。

人机协作打开智能化道路

未来,协作机器人应朝着更易操作、更高智能、更高精度的方向发展。协作机器人需要比一般机器人拥有更多的感知、认知和执行能力来完成一些复杂的、需要灵活性的任务。此外,协作机器人还需要具备与人类进行有效沟通的能力。这些都需要未来的协作机器人在人机交互、柔性机电一体化、云机器人、人工智能等关键技术领域取得进一步突破。

人机交互是操控机器人的关键技术之一。由于协作机器人直接和人打交道,实现人与机器人之间的信息传递,及时准确地理解对方的意图就显得非常重要。目前,协作机器人已经应用了比较先进的人机交互技术。

比如,有些协作机器人可以接受工人的示教。工人通过手工移动机器人的机械臂进行示范,而不需要改编程序,就能使协作机器人理解并做出相应的动作。未来,为了使协作机器人更容易操控,人机接口技术需要得到进一步的发展,其主要发展方向包括视觉和语音交互 、力觉和触觉交互等。

柔性机电一体化技术使机器人的安全性得到进一步保障。更安全的电机和执行机构是重要的科技创新,其中包括柔性机电一体化机械手和其他执行机构。

这些柔性执行机构能够根据接触外界环境时反作用力的大小调整自身的行为,也就是“知道轻重”,并根据任务不同而调整自身的力度,从而保证了操作的安全性,尤其是在与人一起工作时的安全性。未来,协作机器人的大规模采用对柔性机电一体化技术提出了更高的要求。

云机器人技术不但能进一步降低机器人成本,而且可以有效提升机器人的聪明程度和自我学习能力。云机器人就是云计算与机器人的结合,协作机器人的云机器人化是未来发展的必然趋势。就像其他云计算终端一样,云机器人本身不需要存储所有资料信息或具备超强的计算能力,只在需要的时候连接云端的服务器就可以获得所需信息。

云计算的强大运算和存储能力,能够给机器人提供一个更智能的“大脑”,增强单个机器人执行相对复杂的任务的能力。同时,云计算技术的应用也使得分布在世界各地、具有不同能力的机器人开展合作、共享信息资源,使完成更大、更复杂的任务成为可能。

云计算技术还可以扩展机器人的应用领域,加速和简化机器人系统的开发过程,未来云端软件的模块化和可扩展性的增强也将使机器人的升级进化更加迅速。可以想见,由于不需要大量存储器件和超强的计算能力,单个云机器人的硬件成本将大大降低。而机器人成本的降低对未来工业机器人和服务机器人的推广使用都具有极其深远的意义。

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