人机协作机器人的痛点及其关键技术解析

业 迎 来 了前 所 未有 的 机 遇
中、 这 导 致 了 国 内企 业 由于在 精 度 、 可 靠 性 和稳 定性 等 方面 难
以 与前 者 匹敌 ． 还很 难被 用 户 信任 、
但 目前 工 业 机 器人 还 存 在 着 不 少 问题 ：（ １ ） 机 器人 基 本 靠
离、 在 线 编 程 完 成 预 先设 定 的 动 作 ， 智 能化程度 不高 ： （ 由 于 环 境 自适 应 性 差 、 结 构笨重 、 运 行噪音 大 ， 为 保 证 安 全 机 器人
德国 Ｄ Ｌ Ｒ、 美 国 Ｎ ＡＳ Ａ 等 机 构从 ２ ０世 纪 ８ ０年 代 开 始 研
Ｌ Ｏ 佴Ｃ １ Ｒ Ｂ Ｏ 、 ｒ Ｊ 『 Ｊ ２ ０ １ ７ ／ ８
综 禽沦述
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人 机 协 作机器 人 的痛 点及 其 关键 技 术解 析
欧鹏程 （ 南肌人 机电设 备 ｊ 特种材料 研究所， 湖南 Ｋ 沙４ １ ０ ２ ０ ５ ）
【 摘 要】 本文通过对 国内人机协作机器人痛点 的分析 总结 了 国 内协 作 机 器 人 存 在 的 问题 ， 并 指 出 了人 机 协 作 机 器 人 的 目前 存 在 的 困难 以及
台， 中 国 已 连 续 ３年 成 为 全 球 最 大 工 业 机 器 人 市 场 机 器 人 产
机 器 人 核 心 零 部 件 主 要 包 括 电 控 系 统 、 伺 服 电 机 和 减 速
机。 与之 对 应 的 三 大 关 键 核 心 技 术 。 主要掌握在 １ ３本 发 那科 、
日本安 川 、 德 国 ＫＵＫＡ和 瑞 士 Ａ ＢＢ等 少数 国外 机 器人 企 业 手
本和 时 间 ： （ 使 用 范 围 广 ． 不 仅 可 以 用在 工 业 制 造 领 域 ， 也 可 以用 在 家庭 服 务 、 休 闲娱 乐 场 合 ， 图 １为 国 际上 典 型 的 几 个 人
机 协 作 机 器人
３ 关键 技术
安全 、 精 度 及 可 靠性 对 策解 析 ：
３ ． １ 人机 协作 安全 解决 厅案
１ 人机 协作 机器人 的主要优势
人 机 协 作 机 器 人具 有 以 下 几 个 优 势 ：① 通 过 多传 感 器融
合， 提 高机器人智能水平 ， 使 编 程 更 加 简单 ， 提 高环境适应性 ；
② 结构灵巧 、 低功耗 、 低 噪声 ， 无 需 安 全 围 栏 实现 人 机 并 肩 工 作； ⑧ 小型 、 轻巧 、 可移动 、 安 装方便 、 即插 即 用 ， 为 用 户 降 低 成
寿 命可 达 ｌ ０年 以上 ， 而技 术不 过 关 的 企 业 ， 寿命 ２ ～ ３年 ． 因 此 国产 机 器人 寿命 基 本 为 国 外 的 一 半 同时 ， 国产 安 全控 制 器 无
法 实现 国产 化 ， 为 了节 省 成 本 ． 多数 厂 家会 选 择 以 面 向 流程 为
主 的安 全 工 业 【 ） Ｉ Ｃ． 无 法 实 现 机 器人 某 些 专 用 的 安 全 功 能 ． 例
据、 人 工 智 能 等 技 术 实现 机 器人 的 自主 感 知 、 规划、 学习、 和 决
策能 力 ． 使 机 器人 能 够 根 据 环 境 与任 务 的 变化 ． 执 行 正 确 的 动
作． 实 现 人 与 机 器 人 协 调 工 作
２ ． ２ 安全性 没 汁带 来的精 度 减低
协 作 机 器 人 为 了降 低 碰 撞 造 成 的 损 失 ． 整个 机 器人 的 速 度 和 重 量必 须被 限 制在 一 定 的范 围 内． 所 以 协 作机 器人 的速 度 普 遍 部 很慢 负载 也 较 低 ， 较 小 的 自重 导 致 刚 性 比传 统 机 器人 差很 多 ． 重 复定 位 精 度 比 一般 的 传 统机 器人 要 低 一 个 数 量 级 。
今 后 的 发展 方 向 。
【 关键词 】 协作机器人 ； 痛点； 关键 技术
【 中图分类号 】 Ｔ Ｐ ２ ４ ２ 【 文献标识码 】 Ａ 【 文章编号 】 ２ ０ ９ ５ — ２ ０ ６ ６ （ ２ ０ １ ７ ） ２ ４ — ０ ２ ６ ７ — ０ ２
引 青
随 着 我 国人 口红 利 的 消 失 以及 《 中 国 制造 ２ ０ ２ ５ 》 规划的 出
如 速 度 限制 、 力矩 限 制 、 空间限位． ．
较高． 企业 一 次性 投 入 负担 比较 重
为此 ， 美国 、 欧洲 、 日本 等 发 达 国 家 把 开发 能 与 人 类 协 同 工 作 的 下 一 代 协 作 性 机 器人 作 为主 攻 方 向 ． 利 用物 联 网 、 大数
大部分情况 下。 人 类 与 机 器人 协 同工 作 时 ， 都 要 在 机 器 人 或 者其 所在 的 环 境 中安 装激 光 距 离传 感 器 等 ，用 于 监控 机 器
人 的 整 个工 作 区域
（ ２） 轻量型设计方案 ： 机 器人 本体 轻 量 化
图 １ 人 机 协 作 机 器 人
人 机 协 作 的安 全控 制 方 案 无 非 两 种 ．一 种 是 基 于 外 部 监 控 的 外部 控 制 系统 方 案 ， 另 一 种 则 是 基 于机 器人 本 体 设 计 的 内 部 控 制 系 统 方 案 、 （ １ ） 区域 监 控 方案 ： 激 光 距 离传 感 器安 全光 幕
基 本 工 作 在 隔 离网 内 ， 缺少人机交互 ； ⑧ 机 器 人 安 装 调 试 周 期
长， 不适 应 企业 对客 户 的快 速 响 应 和 市 场 变化 ： （ 机 器 人 成 本
机 器人 的 核 心 部 分 中 ， 本体 、 伺服 、 减速 器、 控 制器 ， 大多 数 都不很成熟 ． ７轴 机 器 人 作 为技 术 含 量 最 高 的 机 器人 ， 国内 暂 时没 能达 到 很 成 熟 的地 步 机 器人 技 术 成 熟 的 企 业 ． 机 器人