有微型機(jī)械手的機(jī)器人才是真的機(jī)器人！

2019世界機(jī)器人大會(huì)于在北京正式開(kāi)幕，作為“中國(guó)機(jī)器人領(lǐng)域規(guī)模最大、規(guī)格最高、國(guó)際元素最豐富的國(guó)際會(huì)議”，與之同期舉辦的2019世界機(jī)器人博覽會(huì)邀請(qǐng)了全球機(jī)器人領(lǐng)域著名企業(yè)、高校、科研機(jī)構(gòu)，集中展示世界機(jī)器人領(lǐng)域的最新科研成果、應(yīng)用產(chǎn)品與解決方案。記者到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)部分機(jī)器人新品及企業(yè)進(jìn)行了采訪(fǎng)。

“遙操作解決方案”亮相展會(huì)

在服務(wù)機(jī)器人展區(qū)，記者發(fā)現(xiàn)一處機(jī)器人演示的畫(huà)風(fēng)很像前陣子亞馬遜CEO貝索斯在全球人工智能會(huì)議上體驗(yàn)遙操作機(jī)械手。近距離了解，這其實(shí)是一套“遙操作解決方案”，由國(guó)內(nèi)四家機(jī)器人公司合作完成。

據(jù)展臺(tái)負(fù)責(zé)人介紹，整套方案的操控端由動(dòng)捕系統(tǒng)和力反饋外骨骼機(jī)械手構(gòu)成，可以采集到人體雙臂位置信息以及手指的握力信息，并將機(jī)器人端的實(shí)際受力情況反饋到外骨骼機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)力感知與力傳遞；機(jī)器人端由移動(dòng)底盤(pán)、雙臂協(xié)作機(jī)器人和靈巧手構(gòu)成，可以在自主運(yùn)動(dòng)和遠(yuǎn)程遙控兩種工作模式進(jìn)行切換。

力感知和力控制是實(shí)現(xiàn)遙操作過(guò)程中最為重要的一環(huán)，演示方案中的外骨骼機(jī)械手是一款穿戴式機(jī)械手產(chǎn)品，當(dāng)手臂上的外骨骼傳感器檢測(cè)到手指姿態(tài)的信號(hào)，會(huì)將其傳輸給雙臂機(jī)器人末端的靈巧手，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)作同步。

就現(xiàn)階段而言，由于環(huán)境感知、物體識(shí)別定位，以及決策、規(guī)劃、控制技術(shù)尚未成熟，機(jī)器人在大多數(shù)環(huán)境下還無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全自主決策和自主操作。因此，人機(jī)協(xié)作遙操作不失為當(dāng)前技術(shù)發(fā)展階段的一個(gè)有效方案。

記者了解到，該演示中的外骨骼機(jī)械手和靈巧手來(lái)自北京因時(shí)機(jī)器人科技有限公司，記者帶著對(duì)兩款產(chǎn)品的好奇，采訪(fǎng)了其公司CEO蔡穎鵬先生。

蔡穎鵬告訴記者，外骨骼機(jī)械手和仿人五指靈巧手的核心部件都是微型直線(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器。本次博覽會(huì)，因時(shí)機(jī)器人還發(fā)布了幾款新型微型直線(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器以及一款外骨骼機(jī)械手。

新型微型直線(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器

微型直線(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器是一種微小型一體化直線(xiàn)伺服系統(tǒng)，內(nèi)部集成了空心杯電機(jī)、行星減速器、絲桿機(jī)構(gòu)、傳感器以及驅(qū)動(dòng)控制器，具有小體積、高功率密度、高重復(fù)定位精度的特點(diǎn)。

因時(shí)微型直線(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器的LA系列為原有型號(hào)，本次展會(huì)新發(fā)布的為L(zhǎng)AS、LAF、LASF系列。

相比原有型號(hào)，由于LAS系列微型直線(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器的電機(jī)和絲桿機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)中心不在一條直線(xiàn)上，通過(guò)齒輪傳動(dòng)平行布置，因此整體長(zhǎng)度更短，截面尺寸比LA系列稍大。 據(jù)蔡穎鵬介紹，微型直線(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器按照功能可以分成標(biāo)準(zhǔn)型和力控型兩個(gè)系列，標(biāo)準(zhǔn)型具有前饋補(bǔ)償?shù)奈恢瞄]環(huán)控制和定位末端運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能；力控型在標(biāo)準(zhǔn)型的基礎(chǔ)上，增加了力傳感器及相應(yīng)的信號(hào)采集濾波算法，可以檢測(cè)微型直線(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)際的受力情況。 以L(fǎng)A10系列為例，整個(gè)驅(qū)動(dòng)器尺寸不足成人手指大小，內(nèi)部包含了電機(jī)、減速器、絲桿機(jī)構(gòu)、傳感器以及驅(qū)動(dòng)控制器等，整體重量只有20g，是目前市面上體積最小、重量最輕的一體化直線(xiàn)伺服系統(tǒng)。 記者采訪(fǎng)了北京航空航天大學(xué)陳殿生教授對(duì)這款產(chǎn)品的看法，他評(píng)價(jià)因時(shí)的微型直線(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器是一種極具創(chuàng)新的產(chǎn)品，攻克了小型減速器設(shè)計(jì)制造工藝、伺服控制技術(shù)和小型化集成等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，具有很高的技術(shù)壁壘；作為一種一體化伺服驅(qū)動(dòng)單元，使用方便，為機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)開(kāi)辟了一條新的技術(shù)路線(xiàn)，具有非常廣泛的應(yīng)用前景和商業(yè)價(jià)值。

（圖片來(lái)自因時(shí)機(jī)器人）

高性?xún)r(jià)比“仿人五指靈巧手”

事實(shí)上，內(nèi)部集成6個(gè)微型直線(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器（原有型號(hào)）和6個(gè)壓力傳感器的因時(shí)仿人五指靈巧手在今年1月份就已經(jīng)上市銷(xiāo)售，作為國(guó)內(nèi)首款達(dá)到商用級(jí)別的量產(chǎn)靈巧手，其已應(yīng)用于機(jī)器人末端執(zhí)行器、假肢、教育科研裝備等。 相比于國(guó)外動(dòng)輒幾十萬(wàn)上百萬(wàn)的靈巧手產(chǎn)品，以及國(guó)內(nèi)不少還處于實(shí)驗(yàn)室階段的靈巧手，因時(shí)的靈巧手是業(yè)內(nèi)同仁找尋已久的一類(lèi)產(chǎn)品。

因時(shí)仿人五指靈巧手具有6個(gè)自由度和12個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)，結(jié)合力為混合控制算法，可以模擬人手實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的抓取操作。

0.5N的指尖壓力分辨率已經(jīng)可以滿(mǎn)足葡萄、豆腐等柔軟物體的抓取要求。

清華大學(xué)機(jī)械系張文增教授認(rèn)為：因時(shí)機(jī)器人的線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)巧妙，體積小巧，出力比較大，運(yùn)動(dòng)精度高，所開(kāi)發(fā)的機(jī)器人靈巧手展示了穩(wěn)定抓取和動(dòng)作擬人的特點(diǎn)。機(jī)器人手是機(jī)器人的重要部件，由于人手體積小、出力大和比較靈巧的特點(diǎn)，模仿并不容易。因時(shí)機(jī)器人手具有多個(gè)仿人手指，各個(gè)手指獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制，因?yàn)椴捎昧艘惑w化的驅(qū)動(dòng)、減速與線(xiàn)性化傳動(dòng)系統(tǒng)，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔大氣，運(yùn)動(dòng)精度高，可靠性高。

“外骨骼機(jī)械手”新品發(fā)布

除了幾款新型的微型直線(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器，現(xiàn)場(chǎng)“遙操作解決方案”中亮相的外骨骼機(jī)械手也是因時(shí)在此次博覽會(huì)期間發(fā)布的新品。

因時(shí)的這款外骨骼機(jī)械手是一款穿戴式機(jī)械手產(chǎn)品，集成微型直線(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器、角度傳感器和力傳感器，可以實(shí)時(shí)采集和控制每一個(gè)手指的抓握力，因此實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)與靈巧手的同步操作。

因時(shí)展位的負(fù)責(zé)人告訴記者，這款外骨骼機(jī)械手的典型應(yīng)用包括主被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練手套、遙操作力控手套、VR虛擬交互手套等。

輕型力控電動(dòng)夾爪

本次展會(huì)，因時(shí)還帶來(lái)了一款輕型力控電動(dòng)夾爪。

據(jù)因時(shí)負(fù)責(zé)人介紹，產(chǎn)品整體重量200g,采用新型直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，集成高精度壓力傳感器；可切換力控和行程控制兩種模式，力控模式可以實(shí)現(xiàn)±1N的夾持力調(diào)整，行程控制可以?shī)A持間距±0.5mm精度?？蓱?yīng)用于協(xié)作機(jī)器人及服務(wù)機(jī)器人的末端執(zhí)行器。

未來(lái)可期

因時(shí)機(jī)器人目前正在招募渠道合作伙伴。因時(shí)機(jī)器人以往的突破創(chuàng)新，曾給業(yè)界帶來(lái)驚喜，此次因時(shí)發(fā)布的幾款新品，或許將在行業(yè)內(nèi)引發(fā)新一輪討論。像微型直線(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器這樣的產(chǎn)品未來(lái)能否取代舵機(jī)市場(chǎng)，當(dāng)然還需要市場(chǎng)的檢驗(yàn)，但這些技術(shù)創(chuàng)新下的新技術(shù)和新產(chǎn)品，在任何時(shí)候都值得我們期待。 機(jī)器人核心零部件是制約我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸，多年來(lái)受制于日美歐等國(guó)際巨頭，影響了國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的性能、質(zhì)量和價(jià)格，沒(méi)有強(qiáng)大的零部件產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和對(duì)核心技術(shù)的突破，很難發(fā)展整機(jī)產(chǎn)業(yè)以及下游集成應(yīng)用。