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[baxter机器人ur5机器人]受到热捧的人机协作机器人,正在悄悄改变什么?

作者:初夏      发布时间:2021-04-21      浏览量:0
早在18世纪,日本人若井源大卫门和源信

早在18世纪,日本人若井源大卫门和源信便在前人的基础上,利用鲸鱼须制作的发条和弹簧,将自动机器玩偶升级为可为客人端茶送水的“原始机器人”。

它会双手捧着茶盘,如果把茶杯放在茶盘上,它就会向前走,把茶端给客人。客人取下茶杯时,它会自动停止,等客人喝完茶把茶杯放回茶盘上时,它就又转回原来的地方。想想这个场景还是非常有乐趣的。就像这个图:

上世纪50年代末,美国科学家德沃尔与约瑟夫共同开发制造出全世界第一台工业机器人,开启了第一代工业机器人的先河。此时的工业机器人处于第一代,这时的机器人还离不开“人”的操作,只能在控制器的“监督”下完成某些指定的工作,我们称其为“示教再现”。

虽然工业机器人从诞生发展到现在,已经有50多年的历史,但是现在产业化的工业机器人一直未能脱离传统的、基于预编程/遥操作型的机器类型。而近年来,由于技术的演进、人类不断探知的欲望,以及产业工人的需求等因素,越来越多的产学研用各方面的人加入到推进下一代工业机器人的大军中。

目前,虽然人机协作机器人只占到工业机器人整体规模的5%,但其未来发展势头不可小觑,也证明未来发展市场广阔。

这5%当中,最出名的便是美国再思考机器人公司(Rethink Robotics)。当然,任何先进的技术产品都离不开行业技术“大牛”。该公司的创始人是罗德尼·布鲁克斯(Rodney Brooks),是不是感觉有些眼熟呢?没错,他正是著名的服务机器人(确切的说是扫地机器人)美国iRobot公司的联合创始人。就是下面这位:

在他的帮助下,iRobot开发出了火爆的Roomba系列机器人。这位从MIT计算机科学与人工智能实验室退休的澳大利亚科学院院士是机器人学界的权威,他强调的理念是“自下而上”的环境识别与适应。他一手创立了再思考机器人公司,并兼任首席技术官。在他的领导下,再思考发布了两款重量级产品——Baxter(双臂)和Sawyer(单臂)。

其实,人机协作机器人(不管是单臂还是双臂)与传统工业机器人最大的区别就在于它们可以“协作”——他们可以配合在工人“手把手”的引领之下“安全地”执行任务所需的动作并记住他们,工人们几分钟就可对该种机器人“上手”。而这和传统的工业机器人不一样,不需要层层防护,将人与机器人隔离开,而且不必经过对编程、机械等相关内容系统的培训便可使用。这对于工厂来说,大大提高了效率。这样的便捷性也意味着人机协作机器人不再需要软件工程师,不需要编程操作,在带给人类方便的同时,他们也能完成更复杂、更精确的任务,即灵巧作业。

当然,不光是再思考机器人公司,很多产业内相关企业均向人机协作型机器人抛出了橄榄枝。丹麦优傲机器人公司(Universal robots)发布了三款人机协作机器人——UR3、UR5、UR10,三款机器人均为单臂,负载有所不同;位列机器人“四大家族”的德国库卡机器人公司(KUKA)也推出其首款轻型人机协作7轴机器人LBR iiwa;而“四大家族”的另一位成员瑞士ABB公司也于近期收购了GomTec公司,旗下的Roberta协作式机器人很可能成为行业领军产品……

人机协作机器人之所以受到市场的强烈热捧,除了各国对于其扶持力度加大之外,更关键的是,相对于传统机器人固化、适应性差等特点,人机协作机器人能够实现定制化生产,满足多品种、小批量、柔性、快速等传统工业机器人难以涉及的新型制造模式。

实际上,人机协作由机器实现简单的操作,并运行底层的自动化控制,而“人”实现上层的监督控制、任务安排、轨迹设定和相关操作等。既然是人机协作,那么无可厚非,整个任务是由“人”与“机器”协同完成的。既然是协同完成任务,那么就需要对任务有明确的分工。在人机协作系统中,人主要负责“定性”判断决策,而机器则负责“定量”计算推理,二者相结合,缺一不可。

人机协作的深层内涵是“人机智能融合”,它代表“人”与“机器”需要共同完成指定任务,在完成任务的过程中二者行为还要保持步调一致,并且两者在意识层面还需始终协调。而这需要对传统工业机器人进行大幅度改良,必须提升机器感知、人机共融等多项技术水平。

因此,我们可以看到,人机协作机器人虽说功能强大,但却不容易实现,且即便是商业化生产的成品,规模也十分有限。

要想实现人机共融,必须要解决好人机交互的问题。实现人机交互的首要任务便是建立一个能够实现“人”与“机器”信息传输的渠道,只要它能够实现传递并转换信息的接口作用即可。在机器人系统中,人机接口通常是操纵面板或图形用户界面。在人机协作机器人当中阻抗控制来感受力觉,使工人能够感知机器人与加工部件之间的机械接触。当然,人机交互还需要可靠地安全机制,以保障工人的安全。

从大的层面看,人机交互在技术方面的发展主要有两个方面:

人机协作已经成为工业机器人下一阶段的重点发展趋势,是各大相关企业、院校、科研机构的“必争之地”,他们纷纷加大在该领域的投入、研发力量,力争在下一代机器人全面来临之前形成技术壁垒,占领制高点。

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