稳得不能再稳！如此硬核的“末端振动抑制”黑科技，是怎么打造出来的？

目前我国制造业升级正如火如荼进行中，工业机器人、手术机器人、医疗设备等多个高精尖行业发展迅猛。助推企业实现高精密制造，必然首先对运动控制这一制造业的基础单元提出了更高要求。

多年来，传统工业自动化控制的核心技术一直由欧美等国掌握。近几年，随着互联网、人工智能、数字孪生等技术的发展，一批新兴公司正融合新技术，以加速度之姿冲击运动控制领域，为我国制造业带来了新可能。

行动元(上海)科技有限公司(以下简称“行动元”)，便是运动控制领域一颗冉冉升起的新星。日前，行动元宣布，在精密运动控制领域再次实现突破，其利用数字孪生和人工智能算法自主研发的“末端振动抑制”技术实现超越国外竞争对手的数据表现，得到了越来越多多轴机器人厂商的欢迎。

▍超越国际先进水平，突破末端振动抑制极限

被广泛应用在现代制造业的机器人等多轴联动系统，由于负责连接伺服电机与执行机构的机械传动设备并非理想的刚体，会在驱动过程中激发末端抖动，这一问题随着轴数增加更为明显，不仅在点对点定位中使定位精度下降，而且在轨迹跟踪中也导致产生不可避免的轮廓误差。

因此，设备末端的振动抑制和精密控制，一直以来是实现高端制造的核心技术。在手术机器人领域，精密控制末端抖动，是手术能够成功进行的关键。而对于多轴工业机器人等来说，要使得关节更加灵活、动作更加顺滑、操作更加稳定，有效抑制末端振动亦至关重要。

一般而言，造成末端振动的成因复杂，既有负载问题，亦有设备本身的硬件装置问题。同时，控制环路也很难适配所有工况。如何有效解决设备末端的振动问题，一直是困扰业界的难题之一。

欧美大厂靠多年积累的经验一直在振动抑制方面拥有较大的领先优势。以机器人四大家族之一的ABB为例，对于机器人的控制，ABB主要通过连续轨迹控制（CP）和智能控制两大控制方式实现对机器人末端执行器的精准控制。

连续轨迹控制（CP）主要通过对工业机器人末端执行器在作业空间中的位姿进行连续的控制，要求其严格按照预定的轨迹和速度在一定的精度范围内运动，而且速度可控，轨迹光滑，运动平稳，以完成作业任务。这种控制方式主要被应用于弧焊、喷漆、去毛边和检测作业机器人。

智能控制则主要通过传感器获得周围环境的知识，并根据自身内部的知识库作出相应的决策。采用智能控制技术，使机器人具有较强的环境适应性及自学习能力。无疑，智能控制技术的出现与发展，让机器人变得越来越“聪明”，愈来愈灵活。

近年来，对于智能控制技术的研究与开发在机器人行业颇受企业欢迎。成立于2019年，定位于“新一代智能运动控制平台”的行动元便是众多智能控制技术研发企业中的一员。

在人工神经网络、基因算法、遗传算法、专家系统等相关技术高速发展和企业持续不断的研发下，近日行动元正式发布了其第一款产品——智能驱动器。

通过运用数字孪生技术和人工智能算法，行动元打造了第一款产品—智能驱动器。该产品通过增加末端振动抑制算法，一举将机器的到位整定时间从500ms缩短到12ms，并可处理1Hz~100Hz以内的低频振动。

同时，行动元发布的智能驱动器也拥有智能自学习扫频分析和智能自适应滤波功能，智能抑振自适应 4kg到7kg的负载，可用于从三轴到四轴、六轴的机器人产品。这一系列的技术数据，表明行动元新的智能驱动器，已达到了完全可以与欧美厂商解决方案媲美的程度。

之所以能够完成如此优秀的数据，行动元技术负责人介绍，这是因为“滤波器法”虽然是目前业界针对末端振动最流行的应对方法，但过大的滤波带宽，依然会影响控制的动态响应性能，从而导致动态跟随误差增大。因此，在实际生产场景中，这种方法的振动抑制能力仍然有限。

而行动元采用了更为“升维”的应对方法——通过引入先进的人工智能算法，并通过数字孪生技术，建立实用的数字模型，配合算法，不断优化技术解决方案，并在实际场景中进行验证，重构了整个研发过程，在将设备性能调整到最优状态的同时，极大提升了生产效率，节省了成本。

▍实际场景验证，应用广泛未来可期

行动元负责人表示，目前该解决方案已成功投入实际使用。例如在AGV小车+六轴带夹爪机械臂等真实使用场景中，即使是在高节拍的操作要求下，复合机器人的机械臂运行过程仍然做到了“中、平、稳、和”。AGV到位后，机械臂末端毫无抖动，肉眼可见地改善了末端振动问题，获得客户的高度评价。

该负责人同时表示：对于现代工业来说，多轴机器人等高精密设备不可或缺，并在生产中扮演着越来越重要的角色。而作为这类设备的核心环节，运动控制能够达到怎样的精度，不但直接影响到厂商的业务发展，甚至影响到制造业的整体水平。

以往，运动控制领域的先进技术和方案更多是在发展过程中的逐步优化和升级，而行动元则运用数字孪生技术和人工智能算法，从底层改变行业技术范式，根本性重构需求、设计、开发、测试及运营等工程过程，端到端地为客户打造高适配的运动控制解决方案，大大降低开发成本，百倍提高产品性能和面市效率，同时让机器更加智能和节能，实现历史意义的加速度发展。

排版 | 麦子

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