一、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)背景

　　在新一代信息技術(shù)、人工智能、先進(jìn)制造技術(shù)等新技術(shù)革新浪潮推動(dòng)下，全球制造業(yè)正從組織模式、生產(chǎn)模式、服務(wù)模式等方面發(fā)生重大變革，以德國(guó)"工業(yè) 4.0"為代表的智能制造創(chuàng)新模式得到世界各國(guó)的青睞。智能制造技術(shù)的快速推廣為工業(yè)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展提供了巨大的市場(chǎng)機(jī)遇。協(xié)作機(jī)器人作為工業(yè)機(jī)器人家族的后起之秀，近年來(lái)，在各大廠商和資本市場(chǎng)的持續(xù)關(guān)注下，其創(chuàng)新應(yīng)用模式不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用場(chǎng)景日益多元化。特別近年來(lái)，受人口負(fù)增長(zhǎng)帶來(lái)用工供給不足；

　　長(zhǎng)期獨(dú)生子女政策帶來(lái)用工場(chǎng)景供給不足和勞動(dòng)力成本顯著上升等因素影響，使得制造業(yè)向自動(dòng)化智能化升級(jí)迫在眉睫。

　　中科新松自主研發(fā)的多可協(xié)作機(jī)器人DUCO COBOT，面向汽車(chē)、3C、半導(dǎo)體等產(chǎn)品種類多、產(chǎn)線更改頻繁的柔性生產(chǎn)環(huán)境，解決了這些企業(yè)快速部署、高柔性高精度作業(yè)以及人機(jī)協(xié)作等場(chǎng)景需求。

　　二、產(chǎn)品介紹

　　多可協(xié)作機(jī)器人DUCO COBOT由環(huán)境感知部分、多可智能協(xié)作機(jī)器人本體部分、交互部分等組成，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。環(huán)境感知包含2D/3D 視覺(jué)信息感知、機(jī)器人末端力感知兩部分，負(fù)責(zé)多可智能協(xié)作機(jī)器人作業(yè)環(huán)境信息的感知、作業(yè)對(duì)象的檢測(cè)、定位以及作業(yè)力的感知；多可智能協(xié)作機(jī)器人本體部分，接收AR交互部分以及其他交交互的任務(wù)信息， 2D/3D視覺(jué)、末端作業(yè)力等多源感知信息，基于機(jī)器人智能處理決策框架，產(chǎn)生任務(wù)決策指令，控制協(xié)作機(jī)器人本體完成作業(yè)任務(wù)；交互部分，包含任務(wù)交互、狀態(tài)監(jiān)控、運(yùn)動(dòng)仿真、遠(yuǎn)程診斷等模塊，可通過(guò)示教器、平板、PC、AR等不同的終端進(jìn)行交互，可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)的本地及遠(yuǎn)程交互、診斷等功能。

　　產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)

　　（1） 高功率密度的機(jī)電控一體化關(guān)節(jié)集成技術(shù)

　　為實(shí)現(xiàn)多可智能協(xié)作機(jī)器人DUCO COBOT的輕量化以及集成化，解決了高功率密度的機(jī)電控一體化關(guān)節(jié)高度集成的技術(shù)難題。一體化關(guān)節(jié)的集成包含機(jī)構(gòu)綜合、電子電氣綜合、機(jī)電控綜合、通訊設(shè)計(jì)以及熱設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)，建立了電機(jī)矢量控制模型、全閉環(huán)控制模型、電磁仿真模型、關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)模型以及熱力學(xué)動(dòng)態(tài)模型等，實(shí)現(xiàn)200-3000W驅(qū)動(dòng)功率，最終關(guān)節(jié)控制精度達(dá)到5角秒。

　?。?） 人體協(xié)作安全控制及響應(yīng)技術(shù)

　　多可智能協(xié)作機(jī)器人DUCO COBOT本身雖然具有輕量化、慣量小等特點(diǎn)，為保證協(xié)作安全，仍然需要設(shè)計(jì)完備的協(xié)作安全機(jī)制，充分保證人員協(xié)作時(shí)的安全。

　　從安全硬件的角度，設(shè)計(jì)安全控制器，采用雙安全CPU的策略，同時(shí)所有的安全控制通道均采用雙通道冗余控制，滿足PLd的安全等級(jí)要求。從安全功能的角度，設(shè)計(jì)包含安全位置監(jiān)控、安全速度監(jiān)控、安全力矩監(jiān)控、碰撞檢測(cè)等在內(nèi)的安全控制功能。

　　其中碰撞檢測(cè)功能，采用伺服級(jí)的碰撞檢測(cè)策略，滿足響應(yīng)的實(shí)時(shí)性?；诰珳?zhǔn)動(dòng)力學(xué)模型，以及基于廣義動(dòng)量法的外力觀測(cè)器，實(shí)現(xiàn)外力的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)估計(jì)；分析不同碰撞情況下各個(gè)關(guān)節(jié)輸出力矩和電機(jī)電流的變化特性，構(gòu)建碰撞信號(hào)在不同工況下的傳遞模型；根據(jù)作業(yè)情況，建立機(jī)器人全身碰撞檢測(cè)方案與響應(yīng)策略，如停止、回退、零力等。開(kāi)發(fā)協(xié)作機(jī)器人碰撞檢測(cè)與多重的安全保障機(jī)制，確保人-機(jī)、機(jī)-環(huán)境的作業(yè)安全。

　　（3）力覺(jué)/視覺(jué)信息融合及作業(yè)控制技術(shù)

　　基于視覺(jué)感知信息以及多可智能協(xié)作機(jī)器人末端作業(yè)力感知信息，建立力覺(jué)-視覺(jué)信息融合框架，實(shí)現(xiàn)多模態(tài)感知信息的融合。以視覺(jué)信息作為全局感知信息，力覺(jué)信息作為局部作業(yè)實(shí)時(shí)閉環(huán)反饋信息，實(shí)現(xiàn)了視覺(jué)全局定位，視覺(jué)信息-力覺(jué)信息局部融合控制的整體感知框架，增加了系統(tǒng)作業(yè)的精度以及魯棒性。

　　三、產(chǎn)品應(yīng)用及市場(chǎng)前景

　　自2015年以來(lái)，中國(guó)協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)進(jìn)入快車(chē)道,年均增速超過(guò)50%.根據(jù)MIR DATABANK最新數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)2021年協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)將迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)， 預(yù)計(jì)出貨量將達(dá)14372臺(tái)，同比增速將高達(dá)91.3%。預(yù)計(jì)到2023年，全球協(xié)作機(jī)器人的市場(chǎng)將達(dá)到120億元。

　　與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人相比，協(xié)作機(jī)器人打破了只能應(yīng)用于工業(yè)場(chǎng)景的限制，憑借低自重、高靈活、易編程、可快速配置、作業(yè)空間局限性小等特色優(yōu)勢(shì)，在汽車(chē)制造、3C電子、醫(yī)療健康、食品藥品、教育培訓(xùn)、新零售等場(chǎng)景中具有廣闊的應(yīng)用前景。在不斷追求差異化的市場(chǎng)環(huán)境下，小批量多品種的柔性化生產(chǎn)需求成為常態(tài)。中科新松自主研發(fā)的多可智能協(xié)作機(jī)器人DUCO COBOT可以做到快速部署，并實(shí)時(shí)地根據(jù)產(chǎn)線的狀態(tài)調(diào)整自己的工作，滿足柔性化生產(chǎn)需求的同時(shí)降低人力成本。