仿人化机器人技术:工业机器人的创新路径.pdf
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1、工业机器人的研发、制造和应用是衡量一个国家创新能力和高端制造业水平的重要标志。随着智能制造需求的不断提升,全球工业机器人潜在市场已达千亿美元,而我国工业机器人市场规模也将在 2023 年达到 100 亿美元。然而,现实情况是,工业生产线上其实只有少数环节能实现完全自动化,工厂的自动化升级仍存在巨大的上升空间。究其原因,传统机器人采用以机械式为主的技术路线,难以适应复杂度高的生产环节,这不仅导致高非标配备成本,还使机器人在某些场景下缺乏经济性和可行性,大量的工作仍需要人工完成。毕业于美国斯坦福大学仿生与灵巧操作实验室,上海非夕机器人科技有限公司(以下简称“非夕科技”)创始人兼首席执行官王世全认为
2、,机器人在生产中除了要追求位置精度等硬性指标之外,也要发展对复杂环境的适应能力。目前,工业机器人从机械化向仿人化发展的新趋势已经显现。相信在不远的未来,机器人将像人类一样拥有“手眼配合”的能力,开启工业自动化的新时代。仿人化技术革新,工业机器人再升级工业机器人发展至今,在实际应用中仍有诸多限制。工业场景千差万别,生产资料门类众多,机器人在实际应用场景中往往需要搭配特殊设计的非标型设备或工具。然而,大量的非标方案会影响生产线本身的柔性化能力以及规模化效应。统计数据显示,在机器人装机量全球排名前20 位的国家中,平均每 1 万个产业工人只对应配备了 100 多台机器人,机器人的使用密度最高不超过1
3、0%。这在一定程度上反映了机器人在生产制造中文/上海非夕机器人科技有限公司仿人化机器人技术:工业机器人的创新路径对仿人化机器人来说,发展重点并不是机械化能力,而是要像人一样拥有对复杂环境的适应能力。29 张江科技评论 2023.4封面文章COVER STORY的局限性。事实上,现有的工业机器人仍主要采用位置控制的方式工作,对周围环境的感知与反馈能力有限,这极大地限制了其可实现的任务范围,尤其在复杂度高的生产环节,传统的机器人解决方案势必伴随大量非标设备的使用,甚至仍需要大量依赖人工。与此同时,制造业人力成本不断提高,企业普遍面临“招工难、用工荒”难题。从消费者角度出发,产品的小批量、多品类生产
4、已成趋势,这也对工厂端的柔性生产能力提出了要求。如何突破困局,使工业机器人真正满足制造业向自动化、数字化、智能化升级的需求,王世全认为,制造业需要全新的机器人产品及解决方案。非夕科技成立于 2016 年,落户在上海市闵行区紫竹国家高新技术产业开发区,以仿人化技术路径对机器人进行系统化创新,专注于研发、生产集工业级力控、计算机视觉和人工智能(AI)技术于一体的自适应机器人。不同于主流的机器人机械式发展方向,非夕科技旨在推动机器人技术的仿人化革新,即“让机器人像人一样灵活工作”。王世全认为,力觉传感系统、计算机视觉等AI新技术在飞速发展,不管在算法还是硬件层面,机器人都有望完成更复杂、灵活度更高的
5、工作,从根本上具备通用性。对仿人化机器人来说,位置精度并不是技术追求的重点,而是要像人一样,拥有对复杂环境的判断、决策、适应能力。因此,在研发过程中,非夕科技的团队注重提升不同维度上的机器人力控性能。同时,团队也将计算机视觉等 AI 新技术融合到机器人本体中来,提高其应对复杂环境的感知判断能力。通过对工业机器人从底层硬件到上层控制算法的全方位改造,同时深度结合 AI 技术,这家来自闵行的机器人公司在 2019 年推出了第一代自适应机器人产品拂晓(Rizon)。Rizon 能模仿人类大小脑及条件反射结合的能力,自适应复杂的工作环境,为制造业的生产线自动化提供了全新的解决方案。相较于传统的工业机器
6、人,Rizon 系列标准化程度高,大幅降低了非标设备占比和成本。另外,与人工相比,Rizon 有着更高的力觉精准度以及可回溯的数据管理体系,能显著提升各生产环节的工艺水平、生产线部署和换线效率。因此,Rizon 不仅能够帮助企业缓解用工难题,还将在柔性生产、数字化管理等多方面助力企业智能升级。深度开发层级式智能,打造机器人的自适应能力纵观制造业中各大工艺流程,搬运、焊接、喷涂等环节的机器人使用率显著高于组装、打磨抛光环节,即使后两者的招工问题在现实中更为严峻。这是因为相对于搬运、焊接等“点对点”的工作流程,组装、打磨抛光等环节以持续接触式操作为主,工艺更复杂,也更难实现自动化。在王世全看来,组
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