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)器人大會于在北京正式開幕，作為“中國機(jī)器人領(lǐng)域規(guī)模最大、規(guī)格最高、國際元素最豐富的國際會議”，與之同期舉辦的2019世界機(jī)器人博覽會邀請了全球機(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)場對部分機(jī)器人新品及企業(yè)進(jìn)行了采訪。

“遙操作解決方案”亮相展會

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

據(jù)展臺負(fù)責(zé)人介紹，整套方案的操控端由動捕系統(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)器人端的實際受力情況反饋到外骨骼機(jī)械手，實現(xiàn)力感知與力傳遞；機(jī)器人端由移動底盤、雙臂協(xié)作機(jī)器人和靈巧手構(gòu)成，可以在自主運動和遠(yuǎn)程遙控兩種工作模式進(jìn)行切換。

力感知和力控制是實現(xiàn)遙操作過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到手指姿態(tài)的信號，會將其傳輸給雙臂機(jī)器人末端的靈巧手，從而實現(xiàn)動作同步。

就現(xiàn)階段而言，由于環(huán)境感知、物體識別定位，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)境下還無法實現(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)械手和靈巧手來自北京因時機(jī)器人科技有限公司，記者帶著對兩款產(chǎn)品的好奇，采訪了其公司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伺服驅(qū)動器。本次博覽會，因時機(jī)器人還發(fā)布了幾款新型微型直線伺服驅(qū)動器以及一款外骨骼機(jī)械手。

新型微型直線伺服驅(qū)動器

微型直線伺服驅(qū)動器是一種微小型一體化直線伺服系統(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)動控制器，具有小體積、高功率密度、高重復(fù)定位精度的特點。

因時微型直線伺服驅(qū)動器的LA系列為原有型號，本次展會新發(fā)布的為LAS、LAF、LASF系列。

相比原有型號，由于LAS系列微型直線伺服驅(qū)動器的電機(jī)和絲桿機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)中心不在一條直線上，通過齒輪傳動平行布置，因此整體長度更短，截面尺寸比LA系列稍大。 據(jù)蔡穎鵬介紹，微型直線伺服驅(qū)動器按照功能可以分成標(biāo)準(zhǔn)型和力控型兩個系列，標(biāo)準(zhǔn)型具有前饋補(bǔ)償?shù)奈恢瞄]環(huán)控制和定位末端運動規(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)的信號采集濾波算法，可以檢測微型直線伺服驅(qū)動器實際的受力情況。 以LA10系列為例，整個驅(qū)動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伺服系統(tǒng)。 記者采訪了北京航空航天大學(xué)陳殿生教授對這款產(chǎn)品的看法，他評價因時的微型直線伺服驅(qū)動器是一種極具創(chuàng)新的產(chǎn)品，攻克了小型減速器設(shè)計制造工藝、伺服控制技術(shù)和小型化集成等多項關(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)動單元，使用方便，為機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)備、自動化設(shè)備的設(shè)計開辟了一條新的技術(shù)路線，具有非常廣泛的應(yīng)用前景和商業(yè)價值。

（圖片來自因時機(jī)器人）

高性價比“仿人五指靈巧手”

事實上，內(nèi)部集成6個微型直線伺服驅(qū)動器（原有型號）和6個壓力傳感器的因時仿人五指靈巧手在今年1月份就已經(jīng)上市銷售，作為國內(nèi)首款達(dá)到商用級別的量產(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。 相比于國外動輒幾十萬上百萬的靈巧手產(chǎn)品，以及國內(nèi)不少還處于實驗室階段的靈巧手，因時的靈巧手是業(yè)內(nèi)同仁找尋已久的一類產(chǎn)品。

因時仿人五指靈巧手具有6個自由度和12個運動關(guān)節(jié)，結(jié)合力為混合控制算法，可以模擬人手實現(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：因時機(jī)器人的線性驅(qū)動器設(shè)計巧妙，體積小巧，出力比較大，運動精度高，所開發(fā)的機(jī)器人靈巧手展示了穩(wěn)定抓取和動作擬人的特點。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，模仿并不容易。因時機(jī)器人手具有多個仿人手指，各個手指獨立驅(qū)動控制，因為采用了一體化的驅(qū)動、減速與線性化傳動系統(tǒng)，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計簡潔大氣，運動精度高，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伺服驅(qū)動器，現(xiàn)場“遙操作解決方案”中亮相的外骨骼機(jī)械手也是因時在此次博覽會期間發(fā)布的新品。

因時的這款外骨骼機(jī)械手是一款穿戴式機(jī)械手產(chǎn)品，集成微型直線伺服驅(qū)動器、角度傳感器和力傳感器，可以實時采集和控制每一個手指的抓握力，因此實現(xiàn)了現(xiàn)場與靈巧手的同步操作。

因時展位的負(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。

輕型力控電動夾爪

本次展會，因時還帶來了一款輕型力控電動夾爪。

據(jù)因時負(fù)責(zé)人介紹，產(chǎn)品整體重量200g,采用新型直線驅(qū)動器驅(qū)動，集成高精度壓力傳感器；可切換力控和行程控制兩種模式，力控模式可以實現(xiàn)±1N的夾持力調(diào)整，行程控制可以夾持間距±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。

未來可期

因時機(jī)器人目前正在招募渠道合作伙伴。因時機(jī)器人以往的突破創(chuàng)新，曾給業(yè)界帶來驚喜，此次因時發(fā)布的幾款新品，或許將在行業(yè)內(nèi)引發(fā)新一輪討論。像微型直線伺服驅(qū)動器這樣的產(chǎn)品未來能否取代舵機(jī)市場，當(dāng)然還需要市場的檢驗，但這些技術(shù)創(chuàng)新下的新技術(shù)和新產(chǎn)品，在任何時候都值得我們期待。 機(jī)器人核心零部件是制約我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸，多年來受制于日美歐等國際巨頭，影響了國產(chǎn)機(jī)器人的性能、質(zhì)量和價格，沒有強(qiáng)大的零部件產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和對核心技術(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。