協(xié)作機(jī)器人最新發(fā)展趨勢(shì)——力控成新賽點(diǎn),基于工具端力傳感器前景廣泛

編者按：此文是根據(jù)艾利特機(jī)器人公司CTO孫愷于2019年5月在浙江寧波余姚舉行的第六屆中國(guó)機(jī)器人峰會(huì)上的《協(xié)作機(jī)器人最新發(fā)展趨勢(shì)》報(bào)告錄音整理摘編部分而成，題目為編者所加。

力控成新賽點(diǎn)，基于工具端力傳感器前景廣泛

作為力傳感形式的決定性因素，力控技術(shù)的作用越來越顯著，孫愷在報(bào)告中分析了當(dāng)前的四種力控模式。首先，他介紹了基于電流的力控，其具有0硬件成本的優(yōu)勢(shì)，但性能天花板較低，對(duì)關(guān)節(jié)綜合品質(zhì)和算法考驗(yàn)最大，雖然應(yīng)用最為普遍，但長(zhǎng)遠(yuǎn)看有較大局限性。他指出基于關(guān)節(jié)力矩傳感器的力控受國(guó)外高端品牌偏愛，但硬件成本較高，在國(guó)內(nèi)普及有一定難度。而基于底座力傳感器的力控硬件成本最高，綜合性能適中，算法難度最小，僅有fanuc等極少數(shù)品牌采用，注定不是主流。

孫愷認(rèn)為，基于工具端力傳感器的力控雖然不是新鮮事物，但在協(xié)作機(jī)器人出現(xiàn)之后，對(duì)于力控的需求比較明顯，這個(gè)方向目前發(fā)展的比較好，應(yīng)用較少，前景比較廣闊。它的優(yōu)點(diǎn)在于硬件成本比較低，工具的力控性能非常高，因?yàn)檠b在末端，工具的力直接傳遞到傳感器上，關(guān)節(jié)的力控性為0，控制算法的難度適中。

雖然各個(gè)形式有各自優(yōu)缺點(diǎn)，協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)廣闊，各形式都會(huì)有適配場(chǎng)景，但受眾面大小必然不同，拋開技術(shù)研發(fā)投入，硬件成本差異不可忽視。據(jù)孫愷介紹，部分頭部企業(yè)使用混合傳感模式，而艾利特則選擇關(guān)節(jié)電流形式，利用阻抗控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)柔性，末端力控精度可達(dá)0.05N，性能和功能在國(guó)內(nèi)具有優(yōu)勢(shì)。

末端工具腦洞大開

優(yōu)質(zhì)的末端工具可以賦予機(jī)器人接管重復(fù)性任務(wù)的能力，在更多的環(huán)境中發(fā)揮更好的作用。因此，許多倉(cāng)儲(chǔ)物流行業(yè)運(yùn)營(yíng)商不斷推出各種各樣的抓手來解決多樣性的問題，孫愷表示，對(duì)于他個(gè)人而言，感覺現(xiàn)在是個(gè)腦洞大開的時(shí)代。制造業(yè)工件相對(duì)來說具備一致性，但在倉(cāng)儲(chǔ)物流行業(yè)確實(shí)沒有標(biāo)準(zhǔn)，不是說一致性的問題，而是根本不存在這個(gè)問題。

孫愷認(rèn)為，面向制造業(yè)的末端工具中，以Schunk、Robotiq、Onrobot為代表的智能電動(dòng)型末端工具覆蓋位置、速度、力控等控制方式，行程普遍較大且具有人機(jī)協(xié)作安全特性；以TITLE GOES HEREPiab、 Schmalz 、Onrobot為代表的集成氣動(dòng)型末端工具負(fù)載能力有限，把真空發(fā)生器等直接集成到末端中，方便與協(xié)作機(jī)器人的末端電控接口無縫連接。

3D視覺技術(shù)步入百花爭(zhēng)鳴時(shí)代

在機(jī)器視覺領(lǐng)域，3D視覺最接近人眼，不僅能看清物體距離，還能實(shí)現(xiàn)多維度定位識(shí)別，助力機(jī)器人執(zhí)行更高精度的作業(yè)。因此初創(chuàng)企業(yè)、包含四大家族的機(jī)器人企業(yè)、物流企業(yè)、3D相機(jī)企業(yè)和末端工具企業(yè)等紛紛加入開發(fā)與研究，布局3D視覺市場(chǎng)。孫愷表示，看到這個(gè)方向上有這么多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在努力，至少說明一件事情，道路沒有走錯(cuò)，這個(gè)方向是對(duì)的。

雖然企業(yè)很多，但是據(jù)孫愷介紹，3D視覺在深度學(xué)習(xí)應(yīng)用上還是基于圖像處理上的應(yīng)用，用于分割、識(shí)別，成功率相比傳統(tǒng)技術(shù)有顯著提高，泛化能力大大提高，降低部署、二次開發(fā)難度，降低硬件成本。基于模型的軌跡規(guī)劃相比強(qiáng)化學(xué)習(xí)更加穩(wěn)定且計(jì)算速度快。

目前3D視覺技術(shù)的應(yīng)用落地也在逐步加快，上下料及搬運(yùn)方向國(guó)外前期摸索階段接近尾聲，普及速度加快，國(guó)內(nèi)受制于成本，仍然以觀望為主。檢測(cè)方向技術(shù)成熟，替代效果好，會(huì)成為一個(gè)快速增長(zhǎng)的方向。在倉(cāng)儲(chǔ)物流方向上，國(guó)外已有落地，且進(jìn)展較快，但效率仍然需要提高，國(guó)內(nèi)還處于研發(fā)和demo階段。