一、產(chǎn)品開發(fā)背景

　　在新一代信息技術(shù)、人工智能、先進制造技術(shù)等新技術(shù)革新浪潮推動下，全球制造業(yè)正從組織模式、生產(chǎn)模式、服務(wù)模式等方面發(fā)生重大變革，以德國"工業(yè) 4.0"為代表的智能制造創(chuàng)新模式得到世界各國的青睞。智能制造技術(shù)的快速推廣為工業(yè)機器人行業(yè)發(fā)展提供了巨大的市場機遇。協(xié)作機器人作為工業(yè)機器人家族的后起之秀，近年來，在各大廠商和資本市場的持續(xù)關(guān)注下，其創(chuàng)新應(yīng)用模式不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用場景日益多元化。特別近年來，受人口負(fù)增長帶來用工供給不足；

　　長期獨生子女政策帶來用工場景供給不足和勞動力成本顯著上升等因素影響，使得制造業(yè)向自動化智能化升級迫在眉睫。

　　中科新松自主研發(fā)的多可協(xié)作機器人DUCO COBOT，面向汽車、3C、半導(dǎo)體等產(chǎn)品種類多、產(chǎn)線更改頻繁的柔性生產(chǎn)環(huán)境，解決了這些企業(yè)快速部署、高柔性高精度作業(yè)以及人機協(xié)作等場景需求。

　　二、產(chǎn)品介紹

　　多可協(xié)作機器人DUCO COBOT由環(huán)境感知部分、多可智能協(xié)作機器人本體部分、交互部分等組成，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。環(huán)境感知包含2D/3D 視覺信息感知、機器人末端力感知兩部分，負(fù)責(zé)多可智能協(xié)作機器人作業(yè)環(huán)境信息的感知、作業(yè)對象的檢測、定位以及作業(yè)力的感知；多可智能協(xié)作機器人本體部分，接收AR交互部分以及其他交交互的任務(wù)信息， 2D/3D視覺、末端作業(yè)力等多源感知信息，基于機器人智能處理決策框架，產(chǎn)生任務(wù)決策指令，控制協(xié)作機器人本體完成作業(yè)任務(wù)；交互部分，包含任務(wù)交互、狀態(tài)監(jiān)控、運動仿真、遠(yuǎn)程診斷等模塊，可通過示教器、平板、PC、AR等不同的終端進行交互，可以實現(xiàn)人機的本地及遠(yuǎn)程交互、診斷等功能。

　　產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)

　?。?） 高功率密度的機電控一體化關(guān)節(jié)集成技術(shù)

　　為實現(xiàn)多可智能協(xié)作機器人DUCO COBOT的輕量化以及集成化，解決了高功率密度的機電控一體化關(guān)節(jié)高度集成的技術(shù)難題。一體化關(guān)節(jié)的集成包含機構(gòu)綜合、電子電氣綜合、機電控綜合、通訊設(shè)計以及熱設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)，建立了電機矢量控制模型、全閉環(huán)控制模型、電磁仿真模型、關(guān)節(jié)動力學(xué)模型以及熱力學(xué)動態(tài)模型等，實現(xiàn)200-3000W驅(qū)動功率，最終關(guān)節(jié)控制精度達到5角秒。

　?。?） 人體協(xié)作安全控制及響應(yīng)技術(shù)

　　多可智能協(xié)作機器人DUCO COBOT本身雖然具有輕量化、慣量小等特點，為保證協(xié)作安全，仍然需要設(shè)計完備的協(xié)作安全機制，充分保證人員協(xié)作時的安全。

　　從安全硬件的角度，設(shè)計安全控制器，采用雙安全CPU的策略，同時所有的安全控制通道均采用雙通道冗余控制，滿足PLd的安全等級要求。從安全功能的角度，設(shè)計包含安全位置監(jiān)控、安全速度監(jiān)控、安全力矩監(jiān)控、碰撞檢測等在內(nèi)的安全控制功能。

　　其中碰撞檢測功能，采用伺服級的碰撞檢測策略，滿足響應(yīng)的實時性?；诰珳?zhǔn)動力學(xué)模型，以及基于廣義動量法的外力觀測器，實現(xiàn)外力的實時精準(zhǔn)估計；分析不同碰撞情況下各個關(guān)節(jié)輸出力矩和電機電流的變化特性，構(gòu)建碰撞信號在不同工況下的傳遞模型；根據(jù)作業(yè)情況，建立機器人全身碰撞檢測方案與響應(yīng)策略，如停止、回退、零力等。開發(fā)協(xié)作機器人碰撞檢測與多重的安全保障機制，確保人-機、機-環(huán)境的作業(yè)安全。

　?。?）力覺/視覺信息融合及作業(yè)控制技術(shù)

　　基于視覺感知信息以及多可智能協(xié)作機器人末端作業(yè)力感知信息，建立力覺-視覺信息融合框架，實現(xiàn)多模態(tài)感知信息的融合。以視覺信息作為全局感知信息，力覺信息作為局部作業(yè)實時閉環(huán)反饋信息，實現(xiàn)了視覺全局定位，視覺信息-力覺信息局部融合控制的整體感知框架，增加了系統(tǒng)作業(yè)的精度以及魯棒性。

　　三、產(chǎn)品應(yīng)用及市場前景

　　自2015年以來，中國協(xié)作機器人市場進入快車道,年均增速超過50%.根據(jù)MIR DATABANK最新數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計2021年協(xié)作機器人市場將迎來爆發(fā)式增長， 預(yù)計出貨量將達14372臺，同比增速將高達91.3%。預(yù)計到2023年，全球協(xié)作機器人的市場將達到120億元。

　　與傳統(tǒng)工業(yè)機器人相比，協(xié)作機器人打破了只能應(yīng)用于工業(yè)場景的限制，憑借低自重、高靈活、易編程、可快速配置、作業(yè)空間局限性小等特色優(yōu)勢，在汽車制造、3C電子、醫(yī)療健康、食品藥品、教育培訓(xùn)、新零售等場景中具有廣闊的應(yīng)用前景。在不斷追求差異化的市場環(huán)境下，小批量多品種的柔性化生產(chǎn)需求成為常態(tài)。中科新松自主研發(fā)的多可智能協(xié)作機器人DUCO COBOT可以做到快速部署，并實時地根據(jù)產(chǎn)線的狀態(tài)調(diào)整自己的工作，滿足柔性化生產(chǎn)需求的同時降低人力成本。