协作生产的安全与空间
2021高工机器人年会
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12月15日-17日，以“数智化跃进 产业链飞升”为主题的【利元亨·节卡机器人联合冠名】2021高工机器人年会暨【艾利特机器人冠名】高工金球奖颁奖典礼在深圳机场凯悦酒店隆重举行。
参会咨询：13632944360（同微信），出示名片，仅限机器人及智能制造产业链相关企业。
在柔性生产趋势下，拥有安全、易用、灵活等特性的智能协作机器人不仅降低了企业用工成本，同时以更高的灵活性满足小批量、多品种生产的需求，可帮助企业在不确定环境中创造更高的回报。
“协作机器人的未来是人机共融，这是行业达成的共识，也是行业所有玩家追逐的目标。”越疆科技CEO刘培超在12月15日开幕的2021高工机器人年会上，以《协作生产的安全与空间》为主题分享了其对机器人行业的思考与实践。
在刘培超看来，当前生产现场需要的并不是完全的无人化工厂，而是人机协同工厂。他举例，2017年，特斯拉在美国建立起一条完整的无人化工厂，但在2018年底拆掉了很多机器人，变成了人机协同的工厂。
而要打造人机协同的工厂，绕不开的一个关键课题就是“安全”。
刘培超提出，当前人机协作的安全机制已从传统的护栏模式进化到分区与分时协作，机器人安全方案包括环境视觉、力觉感知等。环境视觉方案即当人进入区域，自动识别追踪，根据距离进行减速或者停机，人离开自动后恢复；力觉感知方案则是在安全速度下运行（<0.25m/s)，碰后立即停止，避免对人的伤害。
但总体来说，以上方案均难以实现安全、效率、成本的绝对平衡。
基于此，越疆科技进行了大量的研发投入，于2017年发布了第一代机器人可穿戴式安全皮肤，经过多年的不断迭代和优化，在2021年发布了全新一代的柔性安全皮肤。
越疆柔性安全皮肤能够实现主动防护、避免碰撞，通过预前感知技术，实现碰前停止，遇到障碍物时可重新规划路径，主动绕障。
此外，越疆柔性安全皮肤可以实现安全与效率兼得，其感知空间为15cm，具备10ms的响应速度，无需提前预警降速，即可将人机协同的速度从0.25m/s提升到1m/s。下一步，越疆科技将挑战5ms的响应速度，而这也是主流工业用机械手臂高速运转的状态下的性能需求。
越疆科技全新升级的柔性安全皮肤采用全新硅胶材质，通过穿戴式紧凑设计，可实现360°无死角防护，具有稳定抗干扰的特点。
目前，越疆柔性安全皮肤已在多种应用场景中拥有落地案例。在机床上下料案例中，由协作机器人执行上下料，工人负责来料等管理，一名工人管理6台机床。该案例中的企业痛点是产线频繁切换，需要人为介入；生产环境复杂，存在安全隐患。导入了拥有柔性安全皮肤的越疆协作机械臂后，解放了重复性劳动，效率提升30%；安全皮肤保驾护航，工程事故率归零；灵活部署，可快速切换生产品种，企业ROI利好。
越疆科技自2015年成立以来，一直专注于智能机械臂研发与应用，凭借着强大的研发实力，打通一体多轴驱动、驱控一体、多机协同、主从控制、多重感知安全的架构，推出0.5-16kg负载全产品矩阵，包含桌面机械臂、协作SCARA、六轴协作机械臂等产品。
这些年来，越疆科技通过安全皮肤、动力学算法、多重感知等自主创新技术，赋予了机器人产品更高的安全性、灵活性、易用性及稳定性，使得机器人的应用场景有了更多的拓展。刘培超判断，下一阶段人机协作的安全将迈向同区同时、人机共存，而越疆科技也将持续研发并不断提升协作生产中的安全性。
既要脚踏实地，也要仰望星空，因而刘培超一直在思考协作机器人未来的发展空间在哪？
在协作机器人的应用行业中，刘培超判断，新兴3C产品如电子元器件、半导体、PCB等成为增量需求主力，3C领域依然是协作机器人应用的主战场；在食品饮料、烟草、塑料化工、金属、纺织等传统一般工业的渗透率逐年提升，需求趋稳；锂电、光伏等新能源领域，尤其是新能源汽车零部件的组装、测试等，正成为协作机器人应用的增量市场。
当前，越疆协作机器人除了在上述领域外，还在包装、医疗、日化、新农业、玩具、新零售等领域实现案例落地。越疆机器人产品已远销140个国家和地区，累计出货量达4.5万台。
刘培超预测，未来，协作机器人市场规模能达到10万台、20万台甚至更多的空间，将存在于人类身体器官手的延伸。在5G技术下，机器人将被安装上拥有感知能力的遥操作系统，越疆遥操作系统Matrix.OS正是“元宇宙”概念下人机共融技术的新探索。
为实现主从手操作的同步与精准，越疆科技研发了主从姿态同步算法、动态跟踪算法、笛卡尔空间位姿主从同步技术三大系统性关键技术。
基于这些技术，越疆遥操作机器人能够具备0.1N力反馈精度，4kHz触觉刷新率，跟踪延时<10ms，60帧视频流畅度、远程图像方向对准，0.005mm位置分辨率等性能指标。
越疆遥操作机器人尤为适用于那些不适合人类直接触达的非结构化空间，比如：疫情区的毒化环境、高辐射环境、高电压配电环境、生化实验、医疗试剂处理以及探索太空中的未知空间。
在远程医疗应用中，遥操作的本质是以医生为核心，而不是机器，而医生的丰富经验是其中最稀缺的资源，它可以通过主从式的操作，将这种智慧传递出去，尤其是在医疗过程中的突发情况处理上的判断，这是机器做不到的。
在虚拟培训应用中，遥操作系统可以在医学院学生的模拟手术、学生的化学实验、工厂工人的虚拟装配培训，还有航天员的太空模拟操控训练中大展身手。
随着5G、6G等通讯技术以及数字化的普及，图像、视频等大数据传输更流畅的时候，遥操作的应用领域将会被大量的扩展开。从深海到太空，从现实到虚拟，无论是航天员、电厂工人还是学生，都将受益于遥操作系统带来的全新体验。刘培超判断，这些场景将有利于释放上百万台的协作机器人部署空间，越疆科技也将为解放一切可解放的人力，实现人机协作最优配置而不断努力。
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