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新方向or新發展？一文（wén）解讀協（xié）作機器（qì）人發展秘（mì）卷

2023-6-7 來（lái）源：- 作者：-

協作機器人我（wǒ）們把它叫做COBOT，它可以與人協同完成工作（zuò），是全球（qiú）工業機器人產業發展的新方向。是新方（fāng）向沒問（wèn）題，那麽究竟是不是發展（zhǎn）的新趨勢？

我國大量政策支持協作機器人（rén）的發展，“十四五”規劃、“機器人+”都對協作機器人產業和技術做了非（fēi）常重要（yào）的指示。

2021、2022年（nián）是（shì）一個重要的時間節點。這兩年，國內市場終於拋開了千年老二的局麵，兩（liǎng）次超越（yuè）UR，前（qián）十名的廠商裏麵，國產廠商占到了八家。

現狀

勞動密集型產業、醫療用品、物流領域增長非常突出。從工業向非工業領域延伸的（de）趨（qū）勢很明顯，這裏麵有幾個代表性的事件，一是（shì）遨博簽了4000台與秀域的合作，二是節卡完成了10億融資，這是資本市場對協（xié）作機（jī）器人（rén）非常重要（yào）的標誌性認可。美的從去年開（kāi）始（shǐ），把它的移動底盤的生產中心放在了中國南方，這也是一個非（fēi）常重要的信號。

綜上所述，協作機器人毋庸置疑（yí）具（jù）有非常強大的行業趨勢。

目（mù）前，協作機（jī）器人品類越來越豐富，但是工業機器（qì）人和協作機器人的產品邊界越來越模糊（hú）。工業機器人越做越小，自（zì）重（chóng）負重比越做越好，協作機器人在原（yuán）有的特征下，輕量化，協作性，安全性精度越做越高，速度（dù）越做越快。這是工業機器人的典型特征和工業機器人的典型特（tè）征在融合（hé）。

應用領域的（de）進一步拓展（zhǎn）。應用機器人利於部（bù）署，大（dà）多數的非高速高精度環境它（tā）基本上（shàng）都能勝任，所以特別受到中（zhōng）小企業的（de）歡迎。現在新消費、新零售，隻要是自動售賣機裏麵有（yǒu）機器人，基本上就是協作機器人，便宜（yí），速度要求也不快。兩個趨勢，一個是中小企業，一個是非工業，從傳統的鋼鐵的汽車製造、電子製造，逐漸走向輕工業的食品、衛生，甚至對人的服務。

各個（gè）知名企業都在各個省展開布局，從上下遊進行係統化的部署，有意打造產（chǎn）業鏈，中國協作機器人的幾大生態圈（quān）逐漸形成。

技術分析

首先看需求的變化。人類社會走到今天，智能（néng）製造高速發展（zhǎn），中國是（shì）世界（jiè）第一製造大國，現在這個社會是個（gè）性化消費的時代，生產方式（shì）從單品種（zhǒng）大批（pī）量走向（xiàng）了多品種變批量。批量化生（shēng）產的靈活性不足和（hé）製造產線的柔性能力弱製約了產線的自動化和智能化發展。恰巧協作機器人具備（bèi）靈活部（bù）署的特性，而且它具有更強的感知能力，我們認為它可能更適（shì）合去複雜的技能型的作業。

操作或者（zhě）作業有一係列的（de）多個定義，詞源上（shàng）看它的措施是指用手進行活動。從末（mò）端定義來（lái）看，操作是指機器人移動除自身以外的事物。從過程定義來看（kàn），操作是指機（jī）器人（rén）從事抓取放置，控製把持，機械裝配等動作。

與傳統的工業機器人相比（bǐ），協作機器人在生產模（mó）式、作業環境、產品特性上各有不同，不需要進行隔離。特別是協作機器（qì）人具有更多（duō）的感知能力，無論用電流環還是用力距傳感（gǎn）器（qì），還是用末端六位力傳感器（qì），它（tā）比傳統的工業機器人具有（yǒu）更好的感知能力（lì），能夠完成更加複雜（zá）的任務。

機器（qì）人的複雜作業任（rèn）務麵臨四個挑戰，其中最主要的挑戰來自於兩個（gè），一（yī）個是複雜（zá）力接觸，一個是環境變化，也就是不確定性的東西。複（fù）雜力接觸怎麽解決呢？有幾個協作機器人（rén）的技術，一（yī）是靈巧操作機構，這個靈巧操作（zuò）機構包括（kuò）它的手臂（bì）本身，有大量（liàng）的協作機器人可以做到七個自由度，操作空間具有很好的冗餘性。有感知的（de）末端，通過對整個係統和末端的（de）動力學建模，傳（chuán）感，以及（jí）機構優化從而進行作業。

多模（mó）感知，機器人與環境的物理交互控製要（yào）求機器人具有力感知、視覺感知、觸覺（jiào）感知等。

人機交互技術，是（shì）指人類與機器（qì）人（rén）之間進行的（de）雙向交互（hù）的過程，它是協作機器人的核心技術。

技能學習技術（shù），協作機器人具有更多（duō）的（de）感知（zhī）能力（lì），可以在很多狀態上有效反饋，更容易部署。

現在的技（jì）術趨勢，核心問題（tí）是（shì）如何讓協（xié）作機器人承擔更多（duō）的任務（wù），成為（wéi）產業工人的合作助手，感知能力（lì）、決策能力、人機共融的執行能力，以及與人共融的自然交互（hù）能力。

首先是融合的（de）問題。複雜的操作（zuò）問題，更（gèng）多的（de）是通過試（shì）錯融合來解決，從傳統的視覺領域延伸到（dào）觸覺加視覺，可以解決絕大（dà）部分的複雜操作問題。

智能決策。無論什麽樣的機器人都（dōu）需要加智能，現在的大模型（xíng）到底下一步怎麽走，交（jiāo）給時間（jiān）去回答。

新型末端執（zhí）行器（qì）越來越（yuè）多，更多的複雜作業任務也可以被完成。

移動操作。傳統的工業機器人動輒50公斤，150公斤，要想把它（tā）放到一個載體上就會很大。現在的協作機（jī）器人非常（cháng）輕巧，更有利於部署在移動平台（tái）上，一個高精度的移動平台加上協作（zuò）機器（qì）人，可以延伸工業機器人的作業空間。

思考與展望

一、高精度，高速度，輕量化。有一些工（gōng）業場景，特別是非工業場景（jǐng）更適用於於輕量化、協作性。人類沒有亞毫米級的（de）精度作（zuò）業能力，但人類可以（yǐ）借助工具完成很多（duō）事情。協作機器（qì）人發展的趨勢就像人的手臂一樣，能夠等同於人的手（shǒu）臂，學會（huì）人類手臂的（de）靈巧性，加上不同的工具，來達到作業任務的高精度，高剛度，高速度（dù）。

二、視覺（jiào）感（gǎn）知和多模（mó）感知的問題。過量信息的冗餘到（dào）底是不是（shì）我們（men）真正需要的。人類解決了80%以上的問題是靠視覺，是不是視覺加觸覺就夠了？還是要再加其他的東西，它在完備性上帶來了好處還是（shì）算力的負擔？這是值得思考的問題。

三、通用末端和專用末端的問題（tí）。傳統機器人習慣於專用（yòng）末端（duān），打螺（luó）絲（sī）的時候用（yòng）打螺絲的（de）專用工具，不同型號的（de）螺栓還有不同型（xíng）號（hào）的工具，用快速的工具切換來實現（xiàn）各種專業（yè）化的作業。協作機器人現在的（de）趨勢是用指靈巧手和（hé）三指靈巧手完成很多複雜的（de）任務。未（wèi）來是不是（shì）把協作機器人打造成具有靈（líng）巧手的手臂，這（zhè）也是值得思考的問題。

四、人機協作的剛性需求（qiú）。人機協作的應用場景將對協作機器人的發展產生顛覆性的重（chóng）大推（tuī）動作用。這是決定協作機（jī）器人發展方向的一個核心所在，人機協作到（dào）底在哪協作？如果服務機器人場景一定是協作（zuò）的，那麽是什麽（me）場景？協作機（jī）器人未來的出口（kǒu）到底是協作場景還是服務場（chǎng）景？這（zhè）是值（zhí）得（dé）我（wǒ）們思考的問題。

（以上（shàng）來源山東（dōng）大學科學技術研究院副院長宋銳——《協作機器人作業技術分析與展望》演講。）

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