有微型機械手的機器人才是真的機器人！

2019世界機器人大會于在北京正式開幕，作為“中國機器人領(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世界機器人博覽會邀請了全球機器人領(lǐng)域著名企業(yè)、高校、科研機構(gòu)，集中展示世界機器人領(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)場對部分機器人新品及企業(yè)進行了采訪。

“遙操作解決方案”亮相展會

在服務(wù)機器人展區(qū)，記者發(fā)現(xiàn)一處機器人演示的畫風(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，并將機器人端的實際受力情況反饋到外骨骼機械手，實現(xiàn)力感知與力傳遞；機器人端由移動底盤、雙臂協(xié)作機器人和靈巧手構(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械手是一款穿戴式機械手產(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械手和靈巧手來自北京因時機器人科技有限公司，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、行星減速器、絲桿機構(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)動器的電機和絲桿機構(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、減速器、絲桿機構(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)首款達到商用級別的量產(chǎn)靈巧手，其已應(yīng)用于機器人末端執(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)機械系張文增教授認(rèn)為：因時機器人的線性驅(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)的機器人靈巧手展示了穩(wěn)定抓取和動作擬人的特點。機器人手是機器人的重要部件，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械手是一款穿戴式機械手產(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。可應(yīng)用于協(xié)作機器人及服務(wù)機器人的末端執(zhí)行器。

未來可期

因時機器人目前正在招募渠道合作伙伴。因時機器人以往的突破創(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。 機器人核心零部件是制約我國機器人產(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)機器人的性能、質(zhì)量和價格，沒有強大的零部件產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和對核心技術(shù)的突破，很難發(fā)展整機產(chǎn)業(yè)以及下游集成應(yīng)用。