智能机器人——21世纪先进技术的“宠儿”

作者:章路平 时间:2020-10-10

  在去年8月份,国产机器人品牌埃斯顿集资15.5亿人民币收购了德国百年焊接巨头机器人公司Closs,以此来引入国外的先进机器人焊接技术,加快其国产化的进程,同时保证在工业4.0时代的整体竞争性。而且类似的机器人收购融资事件最近几年一直都是十分频繁的,截止20191月,融资企业就多达2000多家,融资金额高达3041亿元,可谓机器人领域在最近的几年都是各国高端制造企业争相追求的“瑰宝”。其中国内最轰动的一起机器人企业收购事件当是美的集团以292亿人民币收购库卡机器人公司,201716日美的完成了对于库卡94.55%股份的收购,成为了其最大控股股东。 

  现在的社会发展越来越快,同时结合人们的生活水平的提高,越来越多的年轻人都不愿意进入工厂进行重复性的机械化操作。最终就导致很多地区出现了用工短缺和劳动力成本上升的问题,而且对于客户越来越多的个性化要求,现如今的工厂也显得十分乏力。但是工业机器人的出现极大的缓解这一现状,机器人可以一天24小时不间断工作,而且会一直保持一种高精度,高稳定性的态势,不仅大幅提升了产品的良品率和生产效率,还节约了昂贵的人工成本,进而提高企业的核心竞争力。

  机器人常用类型介绍 

  服务机器人的发展时间并不长,在最近几年才开始有成熟的服务型机器人成品的制造与生产。其应用的范围十分的广泛,主要分布在清洗、运输、修理、看护和医用等领域。从中可以大量地解放劳动力,而且我国的老龄化问题严重,对看护机器人等服务型的机器人的需求也是不断的增加。

 

  服务型机器人 

  工业机器人主要应用于工农业的生产过程,其表现形式大多是具有多个关节的机械手或者多自由度的一种机器装置。其由四个基础部分组成,分别是机械本体、连接与传动系统、驱动系统和控制系统,其中存在多个关键技术,比如减速器的设计制造和核心动力学补偿算法等,这些先进技术始终封锁在国外机器人厂家的手中,以此来限制我国工业机器人发展的步伐。工业机器人主要分为串联机器人和并联机器人,其中串联机器人的运动空间大而且成本较低,而并联机器人的刚度大,承载能力强而且精度高。这就像推动马车前行的两个“车轮”,共同推动工业机器人的向前发展。同时根据用途进行划分的话,其可分为焊接、喷涂、码垛等机器人,在不同的工况下进行作业。

焊接机器人

    喷涂机器人 

  军事机器人主要应用于军事进攻或者战略防守,同时还能在恶劣的环境下进行搜查和勘察的作业。其主要分为地面机器人、空中机器人和水下机器人,其中地面机器人主要是通过遥控或者智能感应的轮式机器人,同时通过自主导航技术和避障技术等上层技术的引导,可以在战场中完成勘察、运输物资等功能。空中机器人的主要代表就是无人机,无人机的诞生是在第一次世界大战中,当时的第一代无人机仅具有无线电操控这一种功能,同时绑上炸弹对敌方造成杀伤。但是现如今的无人机不仅能够进行军事打击,还可以进行激光制导,微波通信和指挥网络等功能。

  智能机器人的未来 

  机器人的出现实际上是人类进行科学研究过程中的一个重要里程碑,它不仅仅是对单一学科的研究,而且融合了机器人控制技术、传感器与检测技术以及仿生学技术等多种技术的交叉学科研究。因此其他相关领域研究的突破也可以带动智能机器人的发展。

  其中机器人视觉就占据了重要的一个部分,其不仅仅是对视觉信息的输入,也是对其中的图像信息进行一些处理,最终传递给机器人控制器需要的信息。其中的典型代表就是排列和码垛机器人,其中乱序排列机器人通常是由并联机器人完成,而码垛通常是由串联机器人完成。其原理首先是通过视觉传感器获取二维图像,然后处理器对二维图像进行解析,并且将其转换为数字信息传递给机器人控制器,使其获得当前物体的实际位置,以供后期进行相应运动学操作。

 

  机器人视觉抓取 

  例如在一个传送带上,无规则的摆放物件,然后机器人通过视觉分析掌握物件的位置,最终进行规则摆放和码垛的操作。这样的运行流程可以极大地增加生产线柔性并且提高了生产效率。如果是传统的机器人进行抓取码垛的流程,由于没有视觉信息的提供,只能进行固定化的操作,这就要求流水线上必须有相应的工装,保证物体位置的固定,这样使得成本进一步增加的同时降低了流水线的柔性。当然这里只是机器人视觉的一个小小展示说明,在视觉控制部分还可以加上模式识别,自主判断决策等更加高级的算法模块,使得机器人的运行更加的智能化。

  蛇形机器人作为新型的可移动的柔性机器人,在近几年中也是得到了快速发展。1972年,第一代蛇形机器人诞生了,但是当时的蛇形机器人还是只能在地面上进行运动,即是二维的平面运动,发展至今已经出现了能够在三维空间中自由运行的蛇形机器人,同时搭配视觉功能,可以识别并且跟随目标。蛇形机器人不同于一般的六轴机器人的结构,其通常是多个相同的关节模块进行组装完成的,具有较好的延伸性。而且由于其本身的结构比较细长,而且可以进行多灵活度的控制,在某些特殊环境下可以十分方便的进行作业,如需要进行细长管道的检修或者探测,或者地震之后在塌方中进行人员的搜救。普通的工业机器人在这种环境下是难以进行作业的,因为普通机器人的机械臂大多就是刚性的,几乎不能进行复杂的避障或者通过狭小的区域后继续作业。

 

  蛇形机器人 

  当然机器人的未来发展还有很多的方向,比如说绳驱动机器人、空间智能机器人、极地机器人等,这些就留给有好奇心的你去探索啦...  

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