AI+3D視覺(jué)機(jī)械臂成為開(kāi)發(fā)主流?從2024工博會(huì)看協(xié)作機(jī)器人發(fā)展方向
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隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展 ， 越來(lái)越多協(xié)作機(jī)器人企業(yè)開(kāi)始積極投身于新型態(tài)工業(yè)機(jī)器人的探索與開(kāi)發(fā)之中 ， 力求通過(guò)技術(shù)的不斷突破與形態(tài)的不斷探索 ， 為高端制造業(yè)注入前所未有的活力與可能性 。
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從某種廣義的視角來(lái)看 ， 任何在工業(yè)環(huán)境中發(fā)揮作用的機(jī)器人均可被歸類(lèi)為工業(yè)機(jī)器人 。
在這一范疇內(nèi) ， 人形機(jī)器人憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì) ， 在工業(yè)應(yīng)用中展現(xiàn)出了非凡的潛力 。 它們不僅具備高度靈活性和適應(yīng)性 ， 能夠輕松應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的工作環(huán)境 ， 還因其與人類(lèi)相似的形態(tài)設(shè)計(jì) ， 而在人機(jī)交互、作業(yè)協(xié)同方面展現(xiàn)出卓越的能力 ， 從而在某種程度上 ， 人形機(jī)器人亦可以稱(chēng)之為工業(yè)人形機(jī)器人 。
也正因如此 ， 本次展會(huì)上 ， 節(jié)卡、埃斯頓酷卓等多家協(xié)作機(jī)器人攜人形機(jī)器人產(chǎn)品亮相 。
節(jié)卡隆重推出的首款人形機(jī)器人JAKA K-1 ， 身高1.8m ， 全身具有29個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)（不包含靈巧手） ， 雙臂共有14個(gè)自由度 ， 擁有±0.1mm 重復(fù)定位精度 。 在整體設(shè)計(jì)方面 ， 該機(jī)器人采用擬人型構(gòu)造 ， 集大腦、小腦、雙臂、雙足、力覺(jué)傳感器和視覺(jué)系統(tǒng)等組件為一體 。
而埃斯頓酷卓所展示的人形機(jī)器人CODROID 01身高達(dá)到170厘米 ， 重量則控制在80公斤以下 ， 單臂負(fù)載能力為5公斤 ， 步行速度可達(dá)5公里每小時(shí) 。 在自由度方面 ， 其單臂擁有7個(gè)自由度 ， 單腿6個(gè) ， 全身最大自由度高達(dá)44個(gè) ， 靈巧手則擁有6至7個(gè)自由度 ， 具有極高的靈活性與作業(yè)能力 。
在整體設(shè)計(jì)方面 ， CODROID 01采用一體化關(guān)節(jié)模組 ， 核心部件全自研 ， 具有模組響應(yīng)速度快 ， 扭矩密度高 ， 承載能力強(qiáng) ， 使用壽命長(zhǎng) ， 運(yùn)行穩(wěn)定 ， 低噪抗沖擊等突出優(yōu)勢(shì) 。
除了專(zhuān)注于協(xié)作機(jī)器人的企業(yè)之外 ， 工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的巨頭之一——安川 ， 也在此次活動(dòng)中亮相了其人形機(jī)器人 。 尤為值得一提的是 ， 今年的工博會(huì)現(xiàn)場(chǎng)特別設(shè)立了人形機(jī)器人專(zhuān)區(qū) ， 這一專(zhuān)區(qū)匯聚了10家國(guó)內(nèi)頂尖的人形機(jī)器人企業(yè) ， 共同展示了人形機(jī)器人在智能制造各個(gè)環(huán)節(jié)中的廣泛應(yīng)用場(chǎng)景 。
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值得注意的是 ， 無(wú)論是節(jié)卡、埃斯頓還是安川 ， 其推出的人形機(jī)器人產(chǎn)品 ， 核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件依舊深深植根于協(xié)作機(jī)器人的技術(shù)積累之中 ，
在應(yīng)用場(chǎng)景的展示上 ， 各家公司不約而同地將焦點(diǎn)集中于人形機(jī)器人的上半身 ， 尤其是機(jī)械臂與手部的功能展現(xiàn) 。 節(jié)卡的JAKA K-1以揮手致意的溫馨互動(dòng)吸引眼球；埃斯頓的酷卓人形機(jī)器人CODROID 01 ， 則憑借具身智能的賦能 ， 展現(xiàn)了手部動(dòng)作的驚人靈活性與工件抓取、轉(zhuǎn)移的精準(zhǔn)無(wú)誤；而安川的人形機(jī)器人 ， 則通過(guò)打架子鼓的精湛表演 ， 贏得了陣陣喝彩 。
深入探究這些人形機(jī)器人的手臂構(gòu)造 ， 不難發(fā)現(xiàn) ， 其關(guān)鍵技術(shù)和部件大多源自企業(yè)原有的協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品線 ， 只是在形態(tài)上進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì) ， 并與人形機(jī)器人的視覺(jué)系統(tǒng)與人工智能輔助技術(shù)相融合 ， 從而實(shí)現(xiàn)了更高級(jí)別的智能化 。
以埃斯頓酷卓為例 ， 其協(xié)作機(jī)器人所采用的自研高性能電機(jī)、減速機(jī)等核心部件 ， 搭配經(jīng)過(guò)優(yōu)化的智能控制算法 ， 確保了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的高速、高精與低抖動(dòng) 。 特別值得一提的是 ， 其自主研發(fā)的SA剛性關(guān)節(jié)模組 ， 不僅中通孔直徑覆蓋8至16毫米的廣泛范圍 ， 還支持EtherCat通訊協(xié)議 ， 輕松滿(mǎn)足用戶(hù)從5.1牛米至382牛米額定關(guān)節(jié)扭矩的多樣化應(yīng)用需求 。 通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)與優(yōu)化 ， 該產(chǎn)品涵蓋了驅(qū)動(dòng)器、雙編碼器、諧波減速機(jī)、扭矩傳感器、電機(jī)與抱閘等關(guān)鍵組件 ， 所有關(guān)節(jié)模組均經(jīng)過(guò)精心優(yōu)化 ， 以符合協(xié)作機(jī)器人、仿生機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人以及人形機(jī)器人上下肢等應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)規(guī)范 ， 顯著縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期 。
這些先進(jìn)技術(shù)同樣被應(yīng)用于人形機(jī)器人CODROID 01之中 。 其肘部與膝蓋采用的準(zhǔn)直驅(qū)關(guān)節(jié)模組 ， 具備高響應(yīng)速度、高扭矩密度、低噪音、抗沖擊及高可靠性等多重優(yōu)勢(shì)；肩部與髖部則采用了承載能力高、使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、體積小巧、重量輕、噪聲低、輸出扭矩大及速比大的剛性關(guān)節(jié)模組；而腕部與踝部所采用的線性關(guān)節(jié)模組 ， 則以其高空間利用率、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、高效率及高剛度等特點(diǎn) ， 為人形機(jī)器人的卓越性能提供了有力保障 。
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相較于新興的人形機(jī)器人形態(tài) ， 由協(xié)作機(jī)器人與移動(dòng)機(jī)器人融合而成的復(fù)合機(jī)器人 ， 作為人形機(jī)器人的平替版本 ， 不僅融合了人形機(jī)器人的手部操作能力和移動(dòng)靈活性 ， 還展現(xiàn)出快速部署并投入實(shí)際應(yīng)用的巨大潛力 ， 已在眾多行業(yè)中取得了顯著成效 。 在本次展會(huì)上 ， 多家協(xié)作機(jī)器人企業(yè)紛紛展示了其先進(jìn)的復(fù)合機(jī)器人應(yīng)用解決方案 ， 吸引了廣泛關(guān)注 。
優(yōu)傲展示了其移動(dòng)復(fù)合機(jī)器人在晶圓搬運(yùn)領(lǐng)域的出色表現(xiàn) 。 其復(fù)合機(jī)器人能夠在短短1.5小時(shí)內(nèi)高效完成臂、車(chē)、手、視覺(jué)的一體化編程 ， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)360°全方位的安全防護(hù) 。 此外 ， 它還可利用雙3D相機(jī)進(jìn)行障礙物探測(cè)與自主路徑規(guī)劃避障 。 高達(dá)±0.5mm的重復(fù)定位精度則確保了生產(chǎn)搬運(yùn)過(guò)程的高度穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性 。
達(dá)明公司展示的復(fù)合機(jī)器人搭載捷螺AMR ， 憑借業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的儲(chǔ)位設(shè)計(jì)、全方位感測(cè)系統(tǒng)、眾多傳感器及特有的專(zhuān)利技術(shù)和視覺(jué)系統(tǒng) ， 確保了設(shè)備在移動(dòng)和抓取過(guò)程中的高度穩(wěn)定性 。 該機(jī)器人兼具高效率、連續(xù)性、精確性、靈活性和安全性等多重優(yōu)勢(shì) ， 特別適用于半導(dǎo)體行業(yè)各類(lèi)型載具的搬運(yùn)工作 ， 為半導(dǎo)體行業(yè)提供了高效可靠的解決方案 。
遨博展示的一體化理療床、艾灸機(jī)器人、智能熱療機(jī)器人 ， 思靈機(jī)器人展示的X-SPA康養(yǎng)理療機(jī)器人2.0以及法奧機(jī)器人帶來(lái)的智能舌診儀、沖擊波理療機(jī)器人、能量理療機(jī)器人、艾灸理療機(jī)器人等全系列理療機(jī)器人產(chǎn)品 ， 其設(shè)計(jì)架構(gòu)均圍繞著柔性化協(xié)作機(jī)械臂這一核心展開(kāi) ， 配備了符合人體工學(xué)且親膚的加熱理療等末端工具 ， 并借助3D結(jié)構(gòu)光視覺(jué)掃描、力控等先進(jìn)技術(shù) ， 實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)感知并自動(dòng)調(diào)節(jié)理療按摩、艾灸等區(qū)域 ， 為不同人群提供個(gè)性化健康服務(wù)方案 。
ㄖ悄芑當(dāng)?低開(kāi)發(fā)成本的未來(lái)探索
在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算等新興技術(shù)的強(qiáng)勁驅(qū)動(dòng)下 ， 機(jī)器人領(lǐng)域正加速向高端化、智能化的方向邁進(jìn) 。 通過(guò)細(xì)致觀察本次展會(huì) ， 我們不難發(fā)現(xiàn) ， 大多數(shù)企業(yè)更傾向于深耕智能化協(xié)作機(jī)器人的開(kāi)發(fā) ， 而非直接躍入人形機(jī)器人研發(fā)的深水區(qū) 。
AI協(xié)作機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)既是工業(yè)需求的直接反應(yīng) ， 也為商業(yè)場(chǎng)景帶來(lái)了創(chuàng)新的服務(wù)模式 。 隨著制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和“機(jī)器換人”的浪潮日益洶涌 ， 企業(yè)對(duì)自動(dòng)化和智能化設(shè)備的需求不斷攀升 。 在工業(yè)領(lǐng)域 ， 協(xié)作機(jī)器人逐漸在汽車(chē)、醫(yī)療等精密制造行業(yè)中承擔(dān)起復(fù)雜的裝配、檢測(cè)和操作任務(wù) ， 這無(wú)疑對(duì)機(jī)器人的智能水平提出了更高的要求 。 而在零售、餐飲、醫(yī)療等服務(wù)領(lǐng)域 ， 協(xié)作機(jī)器人需要與人類(lèi)進(jìn)行更加精細(xì)的互動(dòng) ， 這包括理解復(fù)雜指令、提供定制服務(wù)以及應(yīng)對(duì)各種突發(fā)狀況 ， 這些需求進(jìn)一步推動(dòng)了市場(chǎng)對(duì)具備更強(qiáng)感知、理解、推理和決策能力的智能機(jī)器人的追捧 。
本次展會(huì)上 ， 眾多協(xié)作機(jī)器人企業(yè)都展示了他們?nèi)绾瓮ㄟ^(guò)深度交融AI技術(shù)與3D視覺(jué)技術(shù) ， 提升協(xié)作機(jī)器人智能化、感知敏銳度、作業(yè)精確度等整體智能水平 。 此外 ， 也有多家企業(yè)競(jìng)相展出了無(wú)限靠近人形機(jī)器人應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的雙臂協(xié)作技術(shù) 。
Franka展示了適應(yīng)性機(jī)器人安裝、Franka AI Companion以及交互式的AI驅(qū)動(dòng)優(yōu)化功能的應(yīng)用單元 。 在適應(yīng)性安裝展示中 ， 兩個(gè)Franka Research 3機(jī)械臂以45度傾斜角度高效運(yùn)行 ， 憑借高精度的七軸力控和高敏度的觸覺(jué)感知系統(tǒng) ， 兩個(gè)機(jī)械臂協(xié)作實(shí)現(xiàn)力和位置的實(shí)時(shí)調(diào)整 ， 確保小球在兩個(gè)方塊中間不掉落 。 此外 ， Franka Research 3還具有仿人類(lèi)手臂的動(dòng)作模式和高度靈活性 ， 能夠在具有挑戰(zhàn)性的工作空間中完成指定任務(wù) 。
在遙操作展示中 ， 通過(guò)FCI ， Franka Research 3主機(jī)械臂能夠控制從機(jī)械臂 ， 1kHz頻率的運(yùn)行控制算法使機(jī)器人即刻接收到力反饋 ， 幾乎沒(méi)有延時(shí) ， 實(shí)現(xiàn)了高精度、高靈敏度的力控反饋和高效、安全的人機(jī)協(xié)作功能 。
Franka AI Companion則是一款集合FCI、ROS、相機(jī)驅(qū)動(dòng)等環(huán)境的智能控制終端 ， 能夠極大簡(jiǎn)化科研人員的大模型開(kāi)發(fā)過(guò)程 ， 提高效率 。 AI Companion內(nèi)嵌英偉達(dá)GPU ， 利用NVIDIA算力深度視覺(jué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) ， 使用戶(hù)能夠?qū)崟r(shí)查看檢測(cè)對(duì)象的圖像 ， 并快速進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)和視覺(jué)伺服功能 。 此外 ， AI Companion還集合了多種程序庫(kù)于一體 ， 使研究人員和開(kāi)發(fā)者能夠以更快的速度開(kāi)發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)模型 ， 并支持輕松連接實(shí)驗(yàn)性軟件設(shè)置 ， 實(shí)現(xiàn)從研究到實(shí)際應(yīng)用的無(wú)縫過(guò)渡 ， 可極大提高用戶(hù)在人工智能研究、大模型開(kāi)發(fā)訓(xùn)練等的效率和速度 。
捷勃特展示了其與微億智造聯(lián)合推出的新一代具身智能工業(yè)機(jī)器人（EIIR）的積木裝配和智控傳球應(yīng)用 。 該機(jī)器人無(wú)需繁瑣的示教和編程過(guò)程 ， 僅需通過(guò)圖像、視頻即可精確捕捉并識(shí)別用戶(hù)的動(dòng)作及裝配體 ， 再結(jié)合工業(yè)垂類(lèi)大模型進(jìn)行流程拆解和裝配學(xué)習(xí) 。 得益于捷勃特自研的單芯片多軸驅(qū)控一體運(yùn)動(dòng)控制器(SCIMC) ， EIIR實(shí)現(xiàn)了近乎零控制延時(shí)的精準(zhǔn)操作 ， 能夠完美復(fù)現(xiàn)同款積木的裝配過(guò)程 ， 并即時(shí)通過(guò)云端將這一技能同步至遠(yuǎn)程生產(chǎn)線 ， 實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)執(zhí)行 。 此外 ， 其分鐘級(jí)的柔性切線能力 ， 更是完美匹配了未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)景的需求 。
相較于傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人 ， 局限于預(yù)設(shè)、封閉工作環(huán)境 ， 執(zhí)行單一且重復(fù)的任務(wù) ， 泛化能力弱 ， 缺乏柔性切線能力 ， 極大制約著工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用 。 EIIR機(jī)器人率先將具身智能理論融入工業(yè)實(shí)踐 ， 集成了高速視覺(jué)追蹤、機(jī)械臂精準(zhǔn)實(shí)時(shí)控制、智能捕獲等前沿技術(shù) ， 并深度融合了感知、驅(qū)動(dòng)、控制、算法及云服務(wù)等多項(xiàng)技術(shù) ， 能夠更好地理解并適應(yīng)復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境 ， 輕松應(yīng)對(duì)產(chǎn)線的靈活性與適應(yīng)性問(wèn)題 ， 以精準(zhǔn)高效的姿態(tài)執(zhí)行各類(lèi)多元化任務(wù) ， 實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)化配置 。
非夕科技展示了其雙臂黃瓜削皮演示 ， 該Demo基于穹徹具身大腦Noematrix Brain和自適應(yīng)機(jī)器人開(kāi)發(fā)的通用物體表面刮削技能AnyShave 。 無(wú)需提前建模 ， 雙臂機(jī)器人即可對(duì)黃瓜等不規(guī)則曲面物體進(jìn)行刮削操作 ， 并保證操作細(xì)致、安全 。 AnyShave具有自主識(shí)別&決策、省時(shí)省力、操作精細(xì)以及雙臂協(xié)作等技術(shù)優(yōu)勢(shì) ， 能夠自主適應(yīng)不規(guī)則、柔性物體曲面進(jìn)行精細(xì)操作 。
優(yōu)傲展示了一款A(yù)I協(xié)作機(jī)器人 ， 這款機(jī)器人能夠通過(guò)語(yǔ)音指令進(jìn)行識(shí)別和執(zhí)行 ， 適用于學(xué)術(shù)科研、企業(yè)前瞻性研發(fā)、UR+合作伙伴基于AI的二次開(kāi)發(fā)、設(shè)備看護(hù)、拋光打磨、焊接等多種應(yīng)用場(chǎng)景 。 據(jù)了解 ， 該機(jī)器人是優(yōu)傲與母公司泰瑞達(dá)集團(tuán)及英偉達(dá)合作開(kāi)發(fā)的一款面向未來(lái)的AI機(jī)器人開(kāi)發(fā)平臺(tái) ， 搭載了NVIDIA Jetson高標(biāo)準(zhǔn)GPU ， 可為基于AI的協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用提供強(qiáng)大的算力支持 。 該平臺(tái)支持RTDE、ROS、ROS2等接口 ， 未來(lái)可對(duì)接高階AI開(kāi)發(fā)平臺(tái)NVIDIA Isaac Ros等 ， 加速協(xié)作機(jī)器人智能化進(jìn)程 。 同時(shí) ， 結(jié)合語(yǔ)言、視覺(jué)等大模型 ， 該機(jī)器人可將技能泛化 ， 未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)免示教、免編程及自動(dòng)生成程序和軌跡 。
此外 ， 大族機(jī)器人精彩呈現(xiàn)了其Elfin-Pro系列協(xié)作機(jī)器人的一體化AI視覺(jué)應(yīng)用 。 越疆機(jī)器人則帶來(lái)了他們能夠?qū)崿F(xiàn)自主運(yùn)行及泛化任務(wù)的“AI+機(jī)械臂” 。 達(dá)明機(jī)器人展示了多層柔性物件的取放應(yīng)用 ， 即TM Al+ Trainer柔性物件學(xué)習(xí)系統(tǒng) 。
現(xiàn)階段 ， 相較于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂、智能化和實(shí)際應(yīng)用方面仍有待深入探索的人形機(jī)器人 ， 將焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向已廣泛滲透于多種應(yīng)用場(chǎng)景中的協(xié)作機(jī)器人 ， 并進(jìn)行智能化開(kāi)發(fā) ， 或許是一種更優(yōu)解 。
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總體來(lái)看 ， 無(wú)論是人形機(jī)器人還是復(fù)合機(jī)器人 ， 它們?cè)诋a(chǎn)品形態(tài)上雖然各有差異 ， 但在工業(yè)品技術(shù)層面上卻展現(xiàn)出相似的共性 。 對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō) ， 選擇購(gòu)買(mǎi)生產(chǎn)零部件還是購(gòu)買(mǎi)整機(jī) ， 其核心思路都是圍繞著協(xié)作機(jī)器人的組裝與配置進(jìn)行微調(diào) ， 以最大程度地滿(mǎn)足自身的生產(chǎn)需求 。
【AI+3D視覺(jué)機(jī)械臂成為開(kāi)發(fā)主流?從2024工博會(huì)看協(xié)作機(jī)器人發(fā)展方向】然而 ， 協(xié)作機(jī)器人的真正發(fā)展趨勢(shì)與方向 ， 仍然主要是智能化 。 隨著人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、視覺(jué)識(shí)別等技術(shù)的不斷發(fā)展 ， 協(xié)作機(jī)器人將能夠更加智能地感知環(huán)境、理解任務(wù)、自主學(xué)習(xí) ， 并與人類(lèi)進(jìn)行更加自然、高效的協(xié)作 。 這將為協(xié)作機(jī)器人在更多領(lǐng)域的應(yīng)用提供無(wú)限可能 ， 也將推動(dòng)整個(gè)機(jī)器人行業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新與發(fā)展 。 因此 ， 對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō) ， 把握協(xié)作機(jī)器人的智能化發(fā)展趨勢(shì) ， 將是贏得未來(lái)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵 。
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