多臂协作机器人技术与应用现状及发展趋势

随着劳动力紧缺及人力成本的不断升高,需要使用机器人的领域越来越多,数量也越来越大。就许多应用场景而言,任务复杂多变、应用环境和条件限制也各有不同,单臂协作机器人已不能满足要求,多臂协作机器人系统便应运而生,且已成为未来发展的重要领域。因为发展的时间较短,还需要研发人员做大量的工作。对多臂协作机器人的技术与应用现状进行了较为系统的梳理归纳,从影响较大的几个方面,即多臂协作机器人的应用、机构与轻量化设计、动力学与控制、协同技术、人工智能技术进行了综述。在此基础上,根据人工智能、控制等领域的新发展,提出了多臂协作机器人今后应该加强研究和发展的6个方向,如应用场景向深度人机协同方向发展、结构及零部件更注重高速、高精度和高功重比、在动力学方面将更加重视平顺性设计、协调式协作机器人系统需朝着分层多元化发展、控制将更加趋于自适应柔顺控制和自主决策、交互趋于多信息融合的多维安全保护与自然交互。     

2019年协作机器人行业发展蓝皮书发布

<正>高工机器人研究所携手节卡机器人,潜心打造了《2019年协作机器人行业发展蓝皮书》,并于2019年9月17日在工博会上举行以"无线互联共融协作"为主题的2019协作机器人蓝皮书发布仪式!本蓝皮书根据协作机器人行业的发展轨迹及多年的实践经验,对协作机器人行业的发展态势、市场规模、技术标准与趋势、应用场景及面临挑战进行分析,旨在帮助协作机器人产业链中相关企业了解协作机器人产业当前最新发展动态,把握市场机会,做出正确经营决策。     

软体机器人:结构、驱动、传感与控制

软体机器人由软材料加工而成,自身可连续变形,与刚性机器人相比具有更高的柔顺性、安全性和适应性,在人机交互、复杂易碎品抓持和狭小空间作业等方面具有不可比拟的优势。综述软体机器人的发展历程,将软体机器人归为传统绳索驱动/气动肌肉机器人、超弹性材料软体机器人和智能材料软体机器人三大类。从仿生结构和仿生运动、驱动与加工、传感与控制三个方面对软体机器人的相关科学问题以及存在的技术难点进行总结与分析。分析了软体机器人在仿生结构、抓持作业和医疗康复等领域潜在的应用价值。对软体机器人目前的发展现状和存在的关键科学难点进行了系统的总结,并得出刚柔耦合、可变刚度和驱动传感控制一体化等研究方向可能是未来软体机器人研究新的突破点。     

多机器人协作运动规划及相关问题研究

多机器人协作运动规划是当前研究的热点之一。本文从机器人和障碍物的描述方式、碰撞检测、基本运动规划、多机器人协作运动规划等几个方面介绍了不同算法的特点，通过对不同技术进行比较和分析，指出各种算法的优点与不足。     

多机器人协作技术分析及其实验系统设计

多机器人协作问题已成为机器人学研究领域的热点之一，本文在综合了大量文献的基础上，对多机器人尤其是双机器人协调作业系统的研究现状进行了详细的分析。针对双机器人协调任务的特点，着重在无碰撞规划、协调控制策略等方面进行了讨论。根据所研究的具体对象搭建了基于Motoman的双机器人实验系统，为今后进一步开展多机器人协作相关问题的研究打下基础。     

协作技术与工业机器人发展

工业机器人在工业自动化各行业的应用越来越广泛和重要。随着应用市场的细分,为适应特殊场合,协作技术应运而生。协作机器人区别传统的工业机器人,作为一个新的分支,快速发展起来。本文对协作技术与工业机器人发展状况及技术细节作详细探讨,并在此基础上提出我国大力发展协作机器人的必要性和战略思路。     

协作机器人专利技术研究热点及趋势分析

为使协作机器人行业相关科研人员更精准把控协作机器人专利技术申请现状、研判未来发展趋势。依托Incopat全球专利数据库,并辅助使用ItgInsight工具分别对全球协作机器人专利技术研究热点及中国不同地区协作机器人专利技术研究热点进行统计分析。结果显示协作机器人技术正处于快速成长期,专利技术研究热点由机构学向机器视觉、触觉、控制算法及人工智能等领域转变,协作机器人专利技术在非工业应用场景领域布局持续拓展。     

“机器人+”背景下工业机器人技术创新发展方向

就《“机器人+”应用行动实施方案》的提出,探讨工业机器人的总体发展趋势及其在传统领域和新兴行业的应用与现状,介绍工业机器人技术今后一段时间在协作共融、群智控制技术等方面创新发展的方向和思路。     

爬壁清洗机器人研究现状及发展趋势

爬壁清洗机器人凭借其自身的爬壁优势和多样用途,取得了飞速的发展,并被广泛应用于高空作业。通过对当前国内外关于爬壁清洗机器人应用的分析,从不同类型机器人的吸附方式、行走方式、技术应用等方面进行归纳分析,总结出不同类型机器人的优缺点,并根据当前爬壁清洗机器人的局限性,对爬壁清洗机器人未来的发展趋势提出了安全性、可靠性、轻量型及全自动化等方面的建议。     

外肢体机器人研究现状及发展趋势

外肢体机器人是一种新型的可穿戴人体辅助设备,通过与人类肢体的对接融合、互助协作来提高人体活动、感知、操作等能力,在工业生产、医疗康复、助老助残及生活服务等领域都有着广阔的应用前景。分别针对当前国内外的外肢体机器人研究情况,对其本体结构、控制方法、应用领域等方面进行了综述。根据不同的本体结构与功能将外肢体机器人分为外肢体与外手指;根据结构柔顺特性将外肢体机器人分为刚性外肢体机器人与柔性外肢体机器人;归纳分析了外肢体机器人的控制方式,主要包括肢体映射控制、肌电信号控制与脑机接口控制;分析总结了外肢体机器人面临的技术挑战,并对外肢体机器人的技术发展趋势做出了展望。     

基于模仿学习的人机协作的研究

人机协作是机器人领域的一个重要课题,通过人机协作可合并人机优势,从而更好地完成现场任务。然而,人机协作系统的建立需要大量的工作,特别是手动编程的工作需要有十分专业的机器人技术背景,这不利于人机协作的应用和推广。提出利用模仿学习的方式来对人机协作任务进行建模,通过交互概率模型对任务中人和机器人运动的时空差异性进行表达,并辅以肌电信号来提高人的任务识别率。该模型将任务识别和机器人协作运动轨迹的生成统一起来,仅通过任务的示范即可对该交互概率模型进行训练,并在协作型机器人Baxter上进行了实验验证。     

一种协作机器人正逆运动学分析

协作机器人由于具备安全性高、成本低、部署快等优点,成为机器人市场中的重要增长动力。首先介绍了协作机器人结构设计要求以及D-H方法原理,然后详细介绍了这一结构类型机器人正逆运动学求解思路,最后利用MATLAB进行了机器人运动学正逆解正确性验证,证明了解法的正确性。     

码垛机器人健康状态评估与诊断方法研究

本文介绍了设备健康状态评估与诊断技术的发展历程,分析了码垛机器人使用期间可能出现的故障类型,总结了常见故障产生的原因。介绍了码垛机器人健康状态评估与诊断的相关研究应用,对健康状态评估与诊断技术在码垛机器人中的应用进行了研究分析,提出了码垛机器人健康管理系统设计方案,并展望了多传感器融合技术在码垛机器人健康评估与诊断方面的应用。     

轮式移动宜人机器人可变刚度腰部机构设计

轮式移动宜人机器人是一个仿人机器人技术研究平台,它由正交轮式移动平台、腰部、双臂、躯干及头部组成。仿人机器人腰部的构成对其运动学、动力学性能起着重要的作用。分析了目前仿人机器人腰部机构存在的问题,提出了一种具有可变刚度特征的仿人机器人腰部设计方案。设计方案使仿人机器人具有良好的柔顺性,提高了机器人与人协作时的安全性、稳定性和抗干扰能力。着重分析了腰部机构的运动学、动力学以及可变刚度特性。     

基于手眼关系与基坐标关系的协作焊接机器人标定

面对焊接路径较为复杂的焊接任务,为提高焊接质量和焊接效率,多机协作焊接方法逐渐被研究和采用,但协作机器人系统初始状态的标定精度直接影响机器人焊接质量。针对该问题,以焊接、搬运两台FANUC 200iD/4S工业机器人组成的协作焊接系统为例,采用三点共圆的基坐标标定方法与成像对称性的张正友手眼标定方法,对焊接机器人上安装的相机进行手眼标定作业的同时完成了协作机器人系统间的基坐标关系标定,从而快速得到手眼标定参数,形成完整协作机器人系统的标定参数。最后搭建了协作机器人系统实验平台,进行标定精度验证。实验结果表明:此方法有较高的标定精度,可靠性较强,适用情况更加广泛,可应用于协作焊接机器人系统。     

关于工业机器人上计算机视觉系统的应用分析

经济和社会的快速发展促进了工业技术的不断提升,我国工业生产中越来越多的开始应用工业机器人。工业机器人技术不断提升,在近年来发展速度较快。具有视觉能力的工业机器人比传统机器人生产效率方面更高,在实践过程中,我国机器人视觉系统的设计和应用技术水平不断提升,视觉技术是工业机器人实现长期发展的重要技术支撑。视觉控制技术涉及的内容较多,需要在工业生产实践中进行完善。本文以工业机器人上计算机视觉系统的应用为研究核心,分析阐述了工业机器人视觉系统的基本原理和特点,提出了工业机器人视觉系统应用的技术措施。     

物理性人-机器人交互研究与发展现状

介绍了物理性人-机器人交互的定义,对该过程可能对人造成的伤害进行了分析,给出了物理性人-机器人交互安全评价指标,并总结了目前该领域采用的安全策略。综述了国内外在物理性人-机器人交互方面的研究进展,在分析物理性人-机器人交互研究现状的基础上,阐述了该领域面临的问题和挑战。文章指出,目前物理性人-机器人交互伤害分析和安全评估研究主要集中在钝/锐碰撞造成的骨骼和软组织伤害上,缺乏对脏器、血管、神经等损伤的研究。安全策略主要方法有碰撞避免、包裹软弹性材料、关节柔顺设计等。通过对比各种安全策略的设计思想和组成方案,总结出了各种策略的优缺点和存在的主要问题。由于现有的研究表明单一的手段和策略无法保证人-机器人交互的安全性,提出将认知性人-机器人交互和物理性人-机器人交互相结合来增强后者的安全性将是未来发展的方向。     

α-Shape算法双机器人协作工作空间研究

机器人协作工作空间是机器人领域的研究热点,但同时也是技术难点.首先以集合形式给出了协作工作空间的定义,基于蒙特卡洛法分别得到主、从机器人工作空间的点云模型;分析了求交集法提取协作空间点的不足,并给出一种通过计算点与点距离并加入一定阈值的判断方法,有效的提取到了协作空间内的点云;运用α-Shape算法分别处理单机器人工作空间与协作工作空间点云数据,对工作空间进行了三维重建,同时给出了基于体积值的参数α的确定方法,并基于此获得了较好的重建效果.最后以六自由度转动关节机器人为例进行了计算和分析,验证了方法的有效性,为指导机器人协作相关技术奠定了重要的理论基础.     

优傲机器人为火箭推力室的检测提供自动化支持

协作机器人不仅能够一致重复地执行准确的工艺和预先定义的工作流程,而且执行过程中产生的偏差极小,从而为研究或分析提供有利条件.这也是很多制造商采用协作机器人执行自动化质量检验的重要原因.优傲机器人的可重复性低至常适合质量检验和测试应用中的自动化精确操作,并且在汽车、金属加工甚至航空航天等行业都有应用.     

我国工业机器人技术现状与产业化发展战略

随着工业机器人的快速发展,其在汽车制造、机械加工、焊接、上下料、磨削抛光、搬运码垛、装配、喷涂等作业中得到越来越多的应用。结合在机器人领域的相关工作,在分析国内外关于工业机器人发展现状的基础上,就工业机器人目前涉及的灵巧操作、自主导航、环境感知、人机交互与安全性等前沿技术的研究做简要的综述。提出我国工业机器人产业发展的若干思考和建议,希望能够在把握国内外工业机器人前沿技术发展动态的同时,为发展我国工业机器人技术与产业提供相关战略思考与建议。