國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人借助力覺(jué)傳感器實(shí)現(xiàn)雙重安全保護(hù)

日前，國(guó)內(nèi)首款可大范圍移動(dòng)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人在重慶實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，這款產(chǎn)品是一種智能噴涂機(jī)器人，由中國(guó)船舶重工長(zhǎng)江科技有限公司、中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院、魯班研究院和重慶大學(xué)等5家單位聯(lián)合研發(fā)，近日已在鄭州應(yīng)用于橋梁工程大型構(gòu)件涂裝作業(yè)。

工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂，資料圖

據(jù)了解，技術(shù)人員在該機(jī)器人研發(fā)過(guò)程中，掌握了機(jī)器人本體加工核心技術(shù)和可吸收碰撞能量的力覺(jué)傳感器核心技術(shù)。通過(guò)不斷改進(jìn)、完善，智能噴涂機(jī)器人在近期實(shí)現(xiàn)了少批量生產(chǎn)。目前，有3臺(tái)正在鄭州進(jìn)行橋梁工程構(gòu)件噴涂作業(yè)，并成功實(shí)現(xiàn)了安全的人機(jī)協(xié)作。

與國(guó)內(nèi)外其他機(jī)器人相比，其最大特點(diǎn)是具有雙重安全保護(hù)機(jī)制，即：當(dāng)人機(jī)或機(jī)器人之間面臨碰撞危險(xiǎn)時(shí)，避障安全系統(tǒng)會(huì)讓機(jī)器人立即自動(dòng)暫停。若因意外情況導(dǎo)致碰撞仍然無(wú)法避免，機(jī)器人搭載的力覺(jué)傳感器會(huì)在發(fā)生碰撞的同時(shí)吸收碰撞能量，形成緩沖區(qū)，從而避免對(duì)人或機(jī)器造成傷害。

該機(jī)器人采用了吸收碰撞能量的力覺(jué)傳感器核心技術(shù)，資料圖

我們知道，市場(chǎng)上使用最多的機(jī)器人當(dāng)屬工業(yè)機(jī)器人，也是最成熟、完善的一種機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人之所以能得到廣泛應(yīng)用，得益于它擁有多種控制方式。按作業(yè)任務(wù)的不同，可主要分為點(diǎn)位控制方式、連續(xù)軌跡控制方式、力(力矩)控制方式和智能控制方式四種控制方式。

其中，力控制方式在進(jìn)行裝配、抓放物體等工作時(shí)，除了要求準(zhǔn)確定位之外，還要求所使用的力或力矩必須合適，這時(shí)必須要使用(力矩)伺服方式。這種控制方式的原理與位置伺服控制原理基本相同，只不過(guò)輸入量和反饋量不是位置信號(hào)，而是力(力矩)信號(hào)，所以該系統(tǒng)中必須有力(力矩)覺(jué)傳感器。有時(shí)，也利用接近、滑動(dòng)等傳感功能進(jìn)行自適應(yīng)式控制。

上述機(jī)器人便是通過(guò)搭載力覺(jué)傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)機(jī)器人的雙重安全保護(hù)。同時(shí)，該機(jī)器人還能自主規(guī)劃作業(yè)路徑、自主移動(dòng)，移動(dòng)范圍最大可達(dá)到500米，能靈活完成彼此之間的協(xié)作及與人的協(xié)作，

據(jù)介紹，能大范圍移動(dòng)作業(yè)且具有上述雙重保護(hù)機(jī)制的工業(yè)機(jī)器人，此前在國(guó)內(nèi)外尚無(wú)先例。未來(lái)，其相關(guān)技術(shù)可廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)機(jī)器人，市場(chǎng)前景非常廣泛。

數(shù)據(jù)顯示，2019年，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的銷量相比于2018年還將繼續(xù)下滑，但這不單是工業(yè)機(jī)器人行業(yè)本身造成的，更多的是受整個(gè)經(jīng)濟(jì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)周期的影響。隨著國(guó)內(nèi)5g、自動(dòng)駕駛和人工智能等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)也會(huì)被進(jìn)一步帶動(dòng)起來(lái)。未來(lái)，希望工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)通過(guò)產(chǎn)品優(yōu)化、降本增效，與各行業(yè)的融合落地，在機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的環(huán)境下，找到突圍之路。

全球知名半導(dǎo)體制造商rohm集團(tuán)旗下的kionix, inc.,(總部位于美國(guó)紐約州伊薩卡)開(kāi)發(fā)出兩款加速度傳感器“kx132-1211”和“kx134-1211”，非常適用于工業(yè)設(shè)備和可穿戴式設(shè)備等需要高精度且低功耗地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)感應(yīng)的應(yīng)用。

近年來(lái)，由于許多工廠都在努力節(jié)省人力并提高效率，因此在工業(yè)設(shè)備出現(xiàn)故障之前能夠檢測(cè)出異常的預(yù)測(cè)性維護(hù)理念越來(lái)越普及。與此同時(shí)，機(jī)器健康監(jiān)測(cè)也越來(lái)越受關(guān)注，作為用于狀態(tài)檢測(cè)的元器件，傳感器的重要性逐年增加。以往，kionix主要面向移動(dòng)設(shè)備開(kāi)發(fā)小型加速度傳感器，今后將通過(guò)擴(kuò)充工業(yè)設(shè)備用的產(chǎn)品陣容來(lái)滿足更廣泛的社會(huì)需求。

這兩款產(chǎn)品是非常適合工業(yè)設(shè)備的電機(jī)振動(dòng)分析等機(jī)器健康監(jiān)測(cè)的三軸加速度傳感器。搭載獨(dú)有的advanced data path(以下簡(jiǎn)稱“adp”)，可在加速度傳感器端靈活處理以往在微控制器端進(jìn)行的傳感器信號(hào)處理和噪聲過(guò)濾，因此有助于減輕微控制器的負(fù)擔(dān)、降低應(yīng)用的功耗并提高應(yīng)用的性能。另外，針對(duì)工業(yè)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)感應(yīng)頻段高達(dá)8,500hz、加速度高達(dá)±64g的高加速度振動(dòng)檢測(cè)，工作溫度范圍也可提高至105℃。不僅如此，傳感器單體消耗的電流不到kionix以往產(chǎn)品的一半(低功耗模式時(shí)僅0.67μa)。此外，還配備了wake up功能和back to sleep功能，有助于進(jìn)一步降低功耗，并支持可穿戴式設(shè)備等電池驅(qū)動(dòng)設(shè)備的感應(yīng)。

該系列產(chǎn)品已于2019年9月份開(kāi)始暫以月產(chǎn)10萬(wàn)個(gè)的規(guī)模投入量產(chǎn)(樣品價(jià)格1,500日元/個(gè)，不含稅)。未來(lái)，kionix將進(jìn)一步擴(kuò)充高精度低功耗的傳感器產(chǎn)品陣容，為社會(huì)的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。