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创新驱动工业机器人更加智能

gecimao 发表于 2019-06-27 16:34 | 查看: | 回复:

  近日研究人员发明了一种由电池液驱动的机器鱼,这种液体被研发人员称为“机器血”。这个大约40厘米长的软体机器人并没有安装固体电池,而是由一种具有双重功能的液体所驱动,这种液体既可以储存能量还能够移动机器鱼的鳍。这种方法可以让机器在一个更小的空间里储存更多的能量,且运行时间更长,同时还不需要笨重、复杂的电池组。

  研制该机器鱼的项目组成员之一、美国纽约州伊萨卡市康奈尔大学机器人专家Robert Shepherd表示,这项创新是朝着研制自主机器人迈出的重要一步——自主机器人可以在没有人工干预或指导的情况下完成任务。

  工业4.0概念将制造过程、数据分析和人工智能的全自动化结合起来,以确保用最高效和最具效益成本的方式生产出高质量的产品。而工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来,机器人技术及其产品发展很快,已成为柔性制造系统、自动化工厂、计算机集成制造系统的自动化工具。而工业机器人的创新也从来没有停止过。

  电池液驱动的机器鱼是仿生机器人的一种。仿生机器人是模仿生物、从事生物特点工作的机器人。随着技术的成熟,多种类型的仿生机器人相继被研发出来,如受到自然界先天性吸盘动物水蛭的启发而研发的攀爬机器人,可播报新闻的主播机器人,历史上首个获得公民身份的机器人索菲亚等。

  大多数情况下机器人需要完成比较复杂的任务,机器人的技术创新是在关节上面用了新的技术,使得关节更加精准,因而可以做更加复杂的控制。比如机器人可以握手,不同位置的时候也会根据情况进行移动,其中传感器技术也起着至关重要的作用。它可以控制环路,力量控制、位置控制、视觉控制等等。

  传感器是一种检测装置,能够感受到被测量的信息,并能将接收到的信息,按照一定的规律转换成电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、储存、显示、记录和控制等要求。对于机器人来说,传感器就像机器人认识世界的媒介一般,赋予了机器人对外部环境的一切感知能力。感知器官之于人类的视、力、触、嗅、味等五种感知能力,让物体有了像人一样的感觉,让物体慢慢变活,正像眼睛、鼻子、耳朵对于人体的作用一样,传感器在硬件中充当一个从外界接受信息的角色。

  机器人的五种感知能力都需要传感器传输,因此可以说传感器对于机器人来说就像人类的各种感知器官,通过传感器探测机器人外部工作环境和对象状态:对各关节的位置、速度、温度、载荷、电压等信息进行探测和了解,进而反馈信息至控制器形成闭环控制,有效的保证和提升机器人自身的运作和灵敏度。内部探测机器人自身工作状况,通过内外结合的全面信息交互,传感器真正实现让“机器”变成“人”。

  启用视觉的智能传感器能够将机器人引导到确定的位置,检测和检查离散的物体,并根据收集的数据实时控制决策。机器人能够通过3D扫描识别和定位物体的形状,即使在低对比度,弱光或复杂几何形状的情况下,也可以可靠地检测物体。传感器允许机器人动态调整大小和位置,内置的测量工具使他们能够检测和操纵物体; 因而更智能的机器人可以支持更多种类的任务。

  机器视觉的进步正在创造制造业的变革,工厂不再围绕系统的,可重复的功能构建。今天的制造以灵活性,适应性和高效率为中心,通过新兴传感技术的创新集成,以及正确的算法和设计,可以实现有效的人-机器人和机器人 - 机器人交互。

  避障可以说是各种机器人最基本的功能,不然机器人一走动就会碰到障碍物。机器人并不一定要通过视觉感知自己前方是否有障碍物,它们也可以通过触觉或像蝙蝠那样通过声波感知。力传感器可以让机器人真正感受到它们正在触摸的东西。这对于机器人领域意味着机器人不再依赖于具有可预测性的所有位置。力传感器与视觉传感器相结合,能使机器人更加适应环境。

  机器人光知道哪个方向有障碍物并不够,还必须知道障碍物距离自己具体有多远,才好判断下一步的行动。这时就需要测距传感器。超声波测距传感器是一种很常见的测距传感器,依靠超声波的发射与反射接收中的时间差来判断距离,这和动物界的蝙蝠是一样的,是仿生学的一项应用。

  以激光视觉导航为核心的自然导航AGV,速度为传统磁条AGV的3~4倍,可满足物流频次上升需求;单台AGV出现故障、产线变更,不影响AGV系统运行,缩短停工频次时间提高效率;与MES系统对接,精准控制物料供应和生产节拍。

  电子制造车间里存在大量的重复性搬运工作,人力搬运容易带来器件损坏和工伤等风险,移动机器人逐渐成为物料搬运的最佳工具。AGV移动机器人在技术上已经发生了革命性的突破,它们利用激光导航、视觉引导等先进技术,结合人工智能算法,使得移动机器人可以快速识别周边环境,并能自主绕过障碍物,灵活穿梭在复杂的生产环境中,摆脱传统AGV对于导轨和磁条的限制,为企业带来更高效和柔性化的生产效果。

  近年来,中国快递物流业发展迅速。 “双11”、“6.18”等电商节日促使拣货、物流机器人不断创新。诸如菜鸟拣货机器人能有效降低仓库工人的工作强度和错单率,同时提高拣货效率,可替换式的载货托盘适用多种形状货品,方便工人对其部署移动,避免了工人为一个订单满仓库跑,提高了拣货效率。亚马逊也在创建3D郊区地图用以训练递送机器人提供送货服务。

  而巡检机器人通过搭载的一系列传感器,可代替巡检人员进入易燃、易爆、有毒、缺氧、浓烟等现场进行巡检、探测,有效解决巡检人员在上述场所面临的人身安全、现场数据信息采集不足等问题。如巴黎的消防机器人“巨人”就参与扑救巴黎圣母院火灾;日本也建成了首支机器人消防队伍。消防机器人十分灵活,可执行多项任务,例如扑灭火灾、疏散伤员、运输设备,以及使用视频工具和气体传感器侦察火情等。

  近日由苏州华兴致远电子科技有限公司牵头研制的世界首台动车组车底检测机器人正式在上海动车段虹桥动车运用所投入使用,这意味着动车组一级检修作业实现由“人检”向“机检”的转变。

  这套机器人系统主要采用机器视觉、图像识别等技术,由检测机器人、中心服务器手持移动终端、列位检测和信息管理平台等五大模块组成,可全自动检测所有型号动车组车底和转向架可视部件,实现动车组相关部位零部件外观故障的识别和报警,代表当前轨道交通领域智能检修的最高水平。

  汽车工业是目前自动化程度最高的行业,工业机器人在汽车制造业中大量使用,进行冲压、激光焊接、铝点焊、热熔接、涂装等整个生产过程。北京发那科推出的超载机器人可以在大型空间中搬运大型物体,如整台汽车。这是人力或者是过去其它机器人无法做到的。随着这种大型机器人的出现,其它应用场景也将进一步被探索出来,从而解决当前低负载工业机器人的不足问题。

  我国在人工智能领域技术创新不断加快,中国专利申请数量与美国处于同等数量级,特别是计算机视觉和智能语音等应用层专利数量快速增长,催生出一批创新创业型企业。例如,深圳旗瀚科技自主研发的金刚机器人拥有两百多项自主研发核心专利和先进的语音识别方案,在室内复杂环境里自如行走的速度最高可达5米/秒,远超同类产品平均不足1米/秒的移动速度。

  与此同时,我国在多模态人机交互技术、仿生材料与结构、模块化自重构技术等方面也取得了一定进展,进一步提升了我国在智能机器人领域的技术水平。

  人工智能技术或者机器学习技术赋予机器人全新的能力,随着越来越多先进技术的导入,机器人的能力会大幅提升,并将进一步改变我们的世界、改变我们的制造业。

  由于智能传感器的复杂性,智能机器人不再局限于传统领域。他们能够摆脱以前的限制,并且几乎在每个行业中与我们并存。未来,越来越多的传感器将被构建到自动化系统的末端,使机器能够与现实环境以及我们无缝地交互。现代高端科技研制的各种类型机器人,已经在众多的领域得到较广泛的应用,占有举重轻足的地位。

  科学在不断地发展,机器人制造工艺的各项性能水平也在不断地得以提升。随着万物互联、智能感知和5G时代的加速到来,机器人迈入信息化、智能化的新时代将是大势所趋,机器人的生产成本必将降低,工业4.0和智能工厂定会成为制造业的未来!

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