經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)應(yīng)用于不同的生產(chǎn)和制造環(huán)節(jié)，但仍有許多生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要人工完成。機(jī)器人工人的數(shù)量占比不到人工的1%，對(duì)機(jī)器人工人的需求也遠(yuǎn)未得到滿足。如果把范圍擴(kuò)大到更多的生產(chǎn)活動(dòng)，例如商業(yè)、醫(yī)療康復(fù)等，這種需求就會(huì)更大。面對(duì)這些需求，機(jī)器人能解決這些問(wèn)題嗎？我們需要什么樣的機(jī)器人？

工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人是基于伺服電機(jī)研發(fā)而來(lái)的。與人工相比，傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人具有承載能力大、速度快、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是：智能程度低，在不同環(huán)境下部署不便，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。協(xié)作機(jī)器人在傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)上，通過(guò)減輕結(jié)構(gòu)重量，限制電機(jī)的功率和速度，實(shí)現(xiàn)了與人在同一空間工作的安全保障，本質(zhì)上是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)分支。


工業(yè)機(jī)器人的控制位置，一般采用拖動(dòng)示教功能，這種方法只能應(yīng)用于嚴(yán)格結(jié)構(gòu)化的場(chǎng)景，不能很好地處理場(chǎng)景中的不確定性。例如，零件裝配的精度遠(yuǎn)高于機(jī)器人的位置控制精度，而單靠位置控制是無(wú)法完成裝配的。手動(dòng)力和手臂的靈活性，以及學(xué)習(xí)和決策能力，可以輕松完成裝配動(dòng)作.因此，目前工廠需要大量的零部件裝配工人，工業(yè)機(jī)器人也在這一領(lǐng)域進(jìn)行了大量的應(yīng)用嘗試，但難以有效地爭(zhēng)奪人力。

如果將機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到商業(yè)、醫(yī)療康復(fù)和其他廣泛的生產(chǎn)活動(dòng)，如康復(fù)理療，工業(yè)機(jī)器人在這些場(chǎng)景中完全容易受到人類(lèi)手臂的傷害。醫(yī)生更多地依靠手臂力量來(lái)幫助病人完成護(hù)理動(dòng)作，而傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人很難實(shí)現(xiàn)對(duì)人體手臂肌肉控制的依從性。目前，傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人仍然有大量的人工替代庫(kù)存場(chǎng)景，但對(duì)于工業(yè)裝配、廣義生產(chǎn)活動(dòng)來(lái)說(shuō)，真正競(jìng)爭(zhēng)人類(lèi)手臂的能力是下一階段機(jī)械臂的目標(biāo)。


柔性機(jī)器人有什么區(qū)別？有什么好處？

傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人雖然也可以通過(guò)末端力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)力覺(jué)控制，但受面向位置控制結(jié)構(gòu)的限制，力覺(jué)閉環(huán)環(huán)節(jié)多，響應(yīng)慢，拍頻慢，很難與人手相比。柔性機(jī)器人在硬件和軟件結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人不同：每個(gè)關(guān)節(jié)都裝有力傳感器，底層控制結(jié)構(gòu)由原來(lái)的位置控制變?yōu)榱εc位置融合控制，使機(jī)器人具有高精度的位置控制和高動(dòng)態(tài)力控制。


所謂高動(dòng)態(tài)力控制，是指力的閉環(huán)頻率比工業(yè)機(jī)器人高一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)，力覺(jué)響應(yīng)更靈敏。同時(shí)，它可以模擬人體手臂肌肉控制的靈活性，使機(jī)器人具有處理環(huán)境不確定性的能力。例如，在構(gòu)件裝配場(chǎng)景中，可以控制相應(yīng)方向上的主動(dòng)柔順，模擬人手的位置偏差，進(jìn)行柔順裝配。例如復(fù)雜曲面磨削，柔性機(jī)器人位置控制在前進(jìn)方向，力控制在磨削壓力方向，并通過(guò)機(jī)械臂的柔性調(diào)整，自適應(yīng)曲面彎曲變化，這與手動(dòng)操作的特點(diǎn)是一致的。

依托高動(dòng)態(tài)力控制技術(shù)，可以全面提升當(dāng)前合作機(jī)器人的特點(diǎn)：比如通過(guò)靈敏的力感知，機(jī)器人可以更輕便的拖動(dòng)教學(xué)，甚至直接拖動(dòng)機(jī)器人寫(xiě)毛筆字，使機(jī)器人更易于使用。通過(guò)高靈敏度的外力碰撞檢測(cè)，人機(jī)合作更加安全。

如果將人工智能與人腦決策相比較，機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)控制類(lèi)似于小腦和肢體的控制，只是由位置控制的肢體不協(xié)調(diào)。力覺(jué)和靈活性的加入，為上層智能提供了更強(qiáng)的平臺(tái)支持，可以加速人工智能在廣義生產(chǎn)活動(dòng)中的落地。

通過(guò)上述核心技術(shù)特點(diǎn)，柔性機(jī)器人可以解決傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)、裝配等方面的應(yīng)用短板，并可以擴(kuò)展到輔助醫(yī)療、商業(yè)服務(wù)等更廣泛的場(chǎng)景。