工業(yè)機器不怕?lián)p壞 能自我克隆的機械手臂“出爐”

時間:2017-01-16

來源:網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載

導語:工廠在嘗試機械化生產(chǎn)進程中,為了規(guī)避潛在的威脅隱患,通常會將機械手臂安置在籠中,并配備安全人員,協(xié)助和確保機械手臂不會對人類造成危險。

SamiHaddadin曾做出過瘋狂的舉動:在機械手臂上安裝了一把鋒利的刀,將自己手臂放在刀下方,通過編程控制機械臂執(zhí)行向下‘刺’的動作。自然,這并非是冒失的特技表演。他只是在演示最新設(shè)計的壓力感應控制方案,當?shù)督佑|到肉之后能夠立即停止動作。

工廠在嘗試機械化生產(chǎn)進程中,為了規(guī)避潛在的威脅隱患,通常會將機械手臂安置在籠中,并配備安全人員,協(xié)助和確保機械手臂不會對人類造成危險。自然,針對機械手臂的安全功能并非沒有,只是受限于復雜程度和成本而始終無法普及。

現(xiàn)在,Haddadin希望將安全技術(shù)變得更親民,造福所有使用機械手臂的用戶。2016年,他在德國慕尼黑創(chuàng)建了FrankaEmika公司,并計劃于2017年推出可以勝任多個應用場景的機械手臂,在偏于用戶設(shè)置和編程的基礎(chǔ)上,最為重要的是不會對人類產(chǎn)生威脅。

這款機械手臂和公司同名,也叫做FrankaEmika——‘它就像是姓和名’。Haddadin解釋到,和工人協(xié)作的機械手臂并非只有他們一家。事實上,這種類型的系統(tǒng)被統(tǒng)稱成協(xié)作機器人(簡稱cobot),是當前機器人市場需求最旺盛增長最快的類型。根據(jù)一份評估報告,2016年協(xié)作機器人全球銷售額將超過1億美元,而五年后銷售額將超過33億美元。

所有大型工業(yè)機器人廠商都在研發(fā)自家的協(xié)作機器人,但是設(shè)計上大部分創(chuàng)新都來自于初創(chuàng)企業(yè)。RethinkRobotics在2012年推出了Baxter雙臂機器人,最近還推出了名為Sawyer的獨臂機器人。目前在協(xié)作機器人領(lǐng)域,占據(jù)支配地位的是丹麥公司UniversalRobots,每年的出貨量超過數(shù)千臺。即使如此,這類機器人的占比依然很少。

鑒于未來幾年協(xié)助機器人的迅速崛起,Haddadin的公司收到了大量投資者青睞,其中包括德國機器人制造商kuka以及一些涉足該行業(yè)的重磅公司。

Haddadin此前曾在德國一家頂級機器人實驗室工作過,并去硅谷的加速機器人公司W(wǎng)illowGarage學習了一段時間,他表示FrankaEmika之所以能夠在眾多競爭對手中脫穎而出的原因之一就是優(yōu)秀的操作技能。相比較競爭對手,F(xiàn)ranka在部分規(guī)格上存在很大的優(yōu)勢,例如七軸運動、80厘米有效范圍、3千克有效載荷和0.1毫米的精準度等等。針對那些需要物理直接接觸的應用情境,例如鉆孔、擰螺絲、拋光、以及電子制造商想要實現(xiàn)自動化的各種質(zhì)檢和組裝任務中,F(xiàn)anke在設(shè)計上進行了特別優(yōu)化,能夠以更精密的控制方式進行操作。

由于采用力矩調(diào)節(jié)控制,F(xiàn)ranka相比常規(guī)機械手臂擁有更高的靈活性。它能夠使用應變式傳感器來測量所有7個關(guān)節(jié)上的力道,哪怕再輕微的碰撞都能檢測出來。值得對比的是,大多數(shù)工業(yè)機器人至今仍未配備壓力傳感能力,這也正是這些機器的危險之處,因為他們只會按照流程進行操作,不過注意到這方面的細節(jié)。

力矩調(diào)節(jié)控制的選決條件之一,就是擁有豐富且詳細的機器人動力學模型。彈力、震動、組件之間的摩擦等這些細節(jié)都需要反復推敲。這是因為力矩調(diào)節(jié)控制需要實時的將機器上測量的實際壓力數(shù)據(jù)和從模型中獲得參考值進行比較,如果你將模型關(guān)閉,那么也意味著你失去控制的權(quán)利了。

在Haddadin看來,這并不應該視其為障礙,反而應該將其當作一種優(yōu)勢。力矩調(diào)節(jié)機器人的先鋒人物,同時也是Haddadin在德國航空航天中心機器人和機電一體化研究所工作期間的導師之一,GerdHirzinger說道:‘真相是,我建模了我所創(chuàng)建的所有東西’,并稱Franka是‘等待了多年的重大突破?!?/p>

讓Franka脫穎而出的另一個因素就是成本。在撰寫本文時,這款機器人的預訂價格為9900歐元,約合人民幣71964.1元,但是最終發(fā)售價格目前還未確認。相對于這款機械手臂的性能來說,我們將同類產(chǎn)品做個比較就可以發(fā)現(xiàn)這個價格是明顯偏低的。Rethink的的Sawyer售價為29000美元(約合201648.6元),UniversalRobots公司最暢銷的UR5機型更貴,售價為35000美元(約合243369.0元)

位于圣地亞哥的加州大學ContextualRobotics研究所主任HenrikChristensen說過,F(xiàn)ranka是‘令人印象深刻的硬件’。同時他也補充道,協(xié)作機器人的主要挑戰(zhàn)是不僅僅體現(xiàn)在硬件方面,同時也考量公司在軟件方面的造詣,如何能夠才能讓非專業(yè)人士迅速上手。他認為,UniversalRobots之所以擊敗眾多競爭對手獲得如此大的成功,就是因為他們提供了迄今為止最好的用戶界面。因此擺在Franka面前的是,如何在未來進一步證明自己。

Haddadin表示,將軟件放置在同設(shè)計機械手臂相同的高度。用戶可以通過手勢和點擊觸控屏幕來編程Franka進行移動,此外還提供了豐富的預編程運動。一旦用戶為一臺Franka創(chuàng)建了編程,還能通過云端將其復制到其他Franka上。

在Haddadin的未來路線圖中,最雄心勃勃的部分莫過于讓Franka實現(xiàn)自我克隆。在量產(chǎn)初期,80%的Franka生產(chǎn)流程都可以自我完成,而最終目標是在未來達到100%,Haddadin堅信這一天遲早會到來。展望未來,Haddadin設(shè)想通過發(fā)送容器將Franka當作移動機器人工廠開到世界的各個角落。他說道:‘在容器內(nèi)部將會是由Franka創(chuàng)建Franka。’

大量自我復制的機器人遍布全球?這是值得期待的事情,到時候哪怕它們拿著刀,在Haddadin的不懈努力下也會對人類表現(xiàn)的非常友好。

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