AI+3D视觉机械臂成为开发主流?从2024工博会看协作机器人发展方向
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随着应用领域的不断拓展 ， 越来越多协作机器人企业开始积极投身于新型态工业机器人的探索与开发之中 ， 力求通过技术的不断突破与形态的不断探索 ， 为高端制造业注入前所未有的活力与可能性 。
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从某种广义的视角来看 ， 任何在工业环境中发挥作用的机器人均可被归类为工业机器人 。
在这一范畴内 ， 人形机器人凭借其独特的优势 ， 在工业应用中展现出了非凡的潜力 。 它们不仅具备高度灵活性和适应性 ， 能够轻松应对复杂多变的工作环境 ， 还因其与人类相似的形态设计 ， 而在人机交互、作业协同方面展现出卓越的能力 ， 从而在某种程度上 ， 人形机器人亦可以称之为工业人形机器人 。
也正因如此 ， 本次展会上 ， 节卡、埃斯顿酷卓等多家协作机器人携人形机器人产品亮相 。
节卡隆重推出的首款人形机器人JAKA K-1 ， 身高1.8m ， 全身具有29个活动关节（不包含灵巧手） ， 双臂共有14个自由度 ， 拥有±0.1mm 重复定位精度 。 在整体设计方面 ， 该机器人采用拟人型构造 ， 集大脑、小脑、双臂、双足、力觉传感器和视觉系统等组件为一体 。
而埃斯顿酷卓所展示的人形机器人CODROID 01身高达到170厘米 ， 重量则控制在80公斤以下 ， 单臂负载能力为5公斤 ， 步行速度可达5公里每小时 。 在自由度方面 ， 其单臂拥有7个自由度 ， 单腿6个 ， 全身最大自由度高达44个 ， 灵巧手则拥有6至7个自由度 ， 具有极高的灵活性与作业能力 。
在整体设计方面 ， CODROID 01采用一体化关节模组 ， 核心部件全自研 ， 具有模组响应速度快 ， 扭矩密度高 ， 承载能力强 ， 使用寿命长 ， 运行稳定 ， 低噪抗冲击等突出优势 。
除了专注于协作机器人的企业之外 ， 工业机器人领域的巨头之一——安川 ， 也在此次活动中亮相了其人形机器人 。 尤为值得一提的是 ， 今年的工博会现场特别设立了人形机器人专区 ， 这一专区汇聚了10家国内顶尖的人形机器人企业 ， 共同展示了人形机器人在智能制造各个环节中的广泛应用场景 。
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值得注意的是 ， 无论是节卡、埃斯顿还是安川 ， 其推出的人形机器人产品 ， 核心技术和关键零部件依旧深深植根于协作机器人的技术积累之中 ，
在应用场景的展示上 ， 各家公司不约而同地将焦点集中于人形机器人的上半身 ， 尤其是机械臂与手部的功能展现 。 节卡的JAKA K-1以挥手致意的温馨互动吸引眼球；埃斯顿的酷卓人形机器人CODROID 01 ， 则凭借具身智能的赋能 ， 展现了手部动作的惊人灵活性与工件抓取、转移的精准无误；而安川的人形机器人 ， 则通过打架子鼓的精湛表演 ， 赢得了阵阵喝彩 。
深入探究这些人形机器人的手臂构造 ， 不难发现 ， 其关键技术和部件大多源自企业原有的协作机器人产品线 ， 只是在形态上进行了创新设计 ， 并与人形机器人的视觉系统与人工智能辅助技术相融合 ， 从而实现了更高级别的智能化 。
以埃斯顿酷卓为例 ， 其协作机器人所采用的自研高性能电机、减速机等核心部件 ， 搭配经过优化的智能控制算法 ， 确保了机器人运动的高速、高精与低抖动 。 特别值得一提的是 ， 其自主研发的SA刚性关节模组 ， 不仅中通孔直径覆盖8至16毫米的广泛范围 ， 还支持EtherCat通讯协议 ， 轻松满足用户从5.1牛米至382牛米额定关节扭矩的多样化应用需求 。 通过模块化设计与优化 ， 该产品涵盖了驱动器、双编码器、谐波减速机、扭矩传感器、电机与抱闸等关键组件 ， 所有关节模组均经过精心优化 ， 以符合协作机器人、仿生机器人、医疗机器人以及人形机器人上下肢等应用领域的技术规范 ， 显著缩短了产品设计周期 。
这些先进技术同样被应用于人形机器人CODROID 01之中 。 其肘部与膝盖采用的准直驱关节模组 ， 具备高响应速度、高扭矩密度、低噪音、抗冲击及高可靠性等多重优势；肩部与髋部则采用了承载能力高、使用寿命长、运转平稳、体积小巧、重量轻、噪声低、输出扭矩大及速比大的刚性关节模组；而腕部与踝部所采用的线性关节模组 ， 则以其高空间利用率、运动平稳性、高效率及高刚度等特点 ， 为人形机器人的卓越性能提供了有力保障 。
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相较于新兴的人形机器人形态 ， 由协作机器人与移动机器人融合而成的复合机器人 ， 作为人形机器人的平替版本 ， 不仅融合了人形机器人的手部操作能力和移动灵活性 ， 还展现出快速部署并投入实际应用的巨大潜力 ， 已在众多行业中取得了显著成效 。 在本次展会上 ， 多家协作机器人企业纷纷展示了其先进的复合机器人应用解决方案 ， 吸引了广泛关注 。
优傲展示了其移动复合机器人在晶圆搬运领域的出色表现 。 其复合机器人能够在短短1.5小时内高效完成臂、车、手、视觉的一体化编程 ， 同时实现360°全方位的安全防护 。 此外 ， 它还可利用双3D相机进行障碍物探测与自主路径规划避障 。 高达±0.5mm的重复定位精度则确保了生产搬运过程的高度稳定性和准确性 。
达明公司展示的复合机器人搭载捷螺AMR ， 凭借业内领先的储位设计、全方位感测系统、众多传感器及特有的专利技术和视觉系统 ， 确保了设备在移动和抓取过程中的高度稳定性 。 该机器人兼具高效率、连续性、精确性、灵活性和安全性等多重优势 ， 特别适用于半导体行业各类型载具的搬运工作 ， 为半导体行业提供了高效可靠的解决方案 。
遨博展示的一体化理疗床、艾灸机器人、智能热疗机器人 ， 思灵机器人展示的X-SPA康养理疗机器人2.0以及法奥机器人带来的智能舌诊仪、冲击波理疗机器人、能量理疗机器人、艾灸理疗机器人等全系列理疗机器人产品 ， 其设计架构均围绕着柔性化协作机械臂这一核心展开 ， 配备了符合人体工学且亲肤的加热理疗等末端工具 ， 并借助3D结构光视觉扫描、力控等先进技术 ， 实现精准感知并自动调节理疗按摩、艾灸等区域 ， 为不同人群提供个性化健康服务方案 。
ㄖ悄芑当?低开发成本的未来探索
在物联网、人工智能、云计算等新兴技术的强劲驱动下 ， 机器人领域正加速向高端化、智能化的方向迈进 。 通过细致观察本次展会 ， 我们不难发现 ， 大多数企业更倾向于深耕智能化协作机器人的开发 ， 而非直接跃入人形机器人研发的深水区 。
AI协作机器人的发展趋势既是工业需求的直接反应 ， 也为商业场景带来了创新的服务模式 。 随着制造业的转型升级和“机器换人”的浪潮日益汹涌 ， 企业对自动化和智能化设备的需求不断攀升 。 在工业领域 ， 协作机器人逐渐在汽车、医疗等精密制造行业中承担起复杂的装配、检测和操作任务 ， 这无疑对机器人的智能水平提出了更高的要求 。 而在零售、餐饮、医疗等服务领域 ， 协作机器人需要与人类进行更加精细的互动 ， 这包括理解复杂指令、提供定制服务以及应对各种突发状况 ， 这些需求进一步推动了市场对具备更强感知、理解、推理和决策能力的智能机器人的追捧 。
本次展会上 ， 众多协作机器人企业都展示了他们如何通过深度交融AI技术与3D视觉技术 ， 提升协作机器人智能化、感知敏锐度、作业精确度等整体智能水平 。 此外 ， 也有多家企业竞相展出了无限靠近人形机器人应用优势的双臂协作技术 。
Franka展示了适应性机器人安装、Franka AI Companion以及交互式的AI驱动优化功能的应用单元 。 在适应性安装展示中 ， 两个Franka Research 3机械臂以45度倾斜角度高效运行 ， 凭借高精度的七轴力控和高敏度的触觉感知系统 ， 两个机械臂协作实现力和位置的实时调整 ， 确保小球在两个方块中间不掉落 。 此外 ， Franka Research 3还具有仿人类手臂的动作模式和高度灵活性 ， 能够在具有挑战性的工作空间中完成指定任务 。
在遥操作展示中 ， 通过FCI ， Franka Research 3主机械臂能够控制从机械臂 ， 1kHz频率的运行控制算法使机器人即刻接收到力反馈 ， 几乎没有延时 ， 实现了高精度、高灵敏度的力控反馈和高效、安全的人机协作功能 。
Franka AI Companion则是一款集合FCI、ROS、相机驱动等环境的智能控制终端 ， 能够极大简化科研人员的大模型开发过程 ， 提高效率 。 AI Companion内嵌英伟达GPU ， 利用NVIDIA算力深度视觉神经网络 ， 使用户能够实时查看检测对象的图像 ， 并快速进行目标检测和视觉伺服功能 。 此外 ， AI Companion还集合了多种程序库于一体 ， 使研究人员和开发者能够以更快的速度开发机器学习模型 ， 并支持轻松连接实验性软件设置 ， 实现从研究到实际应用的无缝过渡 ， 可极大提高用户在人工智能研究、大模型开发训练等的效率和速度 。
捷勃特展示了其与微亿智造联合推出的新一代具身智能工业机器人（EIIR）的积木装配和智控传球应用 。 该机器人无需繁琐的示教和编程过程 ， 仅需通过图像、视频即可精确捕捉并识别用户的动作及装配体 ， 再结合工业垂类大模型进行流程拆解和装配学习 。 得益于捷勃特自研的单芯片多轴驱控一体运动控制器(SCIMC) ， EIIR实现了近乎零控制延时的精准操作 ， 能够完美复现同款积木的装配过程 ， 并即时通过云端将这一技能同步至远程生产线 ， 实现量产执行 。 此外 ， 其分钟级的柔性切线能力 ， 更是完美匹配了未来工业生产场景的需求 。
相较于传统工业机器人 ， 局限于预设、封闭工作环境 ， 执行单一且重复的任务 ， 泛化能力弱 ， 缺乏柔性切线能力 ， 极大制约着工业机器人的广泛应用 。 EIIR机器人率先将具身智能理论融入工业实践 ， 集成了高速视觉追踪、机械臂精准实时控制、智能捕获等前沿技术 ， 并深度融合了感知、驱动、控制、算法及云服务等多项技术 ， 能够更好地理解并适应复杂的工业环境 ， 轻松应对产线的灵活性与适应性问题 ， 以精准高效的姿态执行各类多元化任务 ， 实现资源的最优化配置 。
非夕科技展示了其双臂黄瓜削皮演示 ， 该Demo基于穹彻具身大脑Noematrix Brain和自适应机器人开发的通用物体表面刮削技能AnyShave 。 无需提前建模 ， 双臂机器人即可对黄瓜等不规则曲面物体进行刮削操作 ， 并保证操作细致、安全 。 AnyShave具有自主识别&决策、省时省力、操作精细以及双臂协作等技术优势 ， 能够自主适应不规则、柔性物体曲面进行精细操作 。
优傲展示了一款AI协作机器人 ， 这款机器人能够通过语音指令进行识别和执行 ， 适用于学术科研、企业前瞻性研发、UR+合作伙伴基于AI的二次开发、设备看护、抛光打磨、焊接等多种应用场景 。 据了解 ， 该机器人是优傲与母公司泰瑞达集团及英伟达合作开发的一款面向未来的AI机器人开发平台 ， 搭载了NVIDIA Jetson高标准GPU ， 可为基于AI的协作机器人应用提供强大的算力支持 。 该平台支持RTDE、ROS、ROS2等接口 ， 未来可对接高阶AI开发平台NVIDIA Isaac Ros等 ， 加速协作机器人智能化进程 。 同时 ， 结合语言、视觉等大模型 ， 该机器人可将技能泛化 ， 未来有望实现免示教、免编程及自动生成程序和轨迹 。
此外 ， 大族机器人精彩呈现了其Elfin-Pro系列协作机器人的一体化AI视觉应用 。 越疆机器人则带来了他们能够实现自主运行及泛化任务的“AI+机械臂” 。 达明机器人展示了多层柔性物件的取放应用 ， 即TM Al+ Trainer柔性物件学习系统 。
现阶段 ， 相较于结构复杂、成本高昂、智能化和实际应用方面仍有待深入探索的人形机器人 ， 将焦点转向已广泛渗透于多种应用场景中的协作机器人 ， 并进行智能化开发 ， 或许是一种更优解 。
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总体来看 ， 无论是人形机器人还是复合机器人 ， 它们在产品形态上虽然各有差异 ， 但在工业品技术层面上却展现出相似的共性 。 对于企业来说 ， 选择购买生产零部件还是购买整机 ， 其核心思路都是围绕着协作机器人的组装与配置进行微调 ， 以最大程度地满足自身的生产需求 。
【AI+3D视觉机械臂成为开发主流?从2024工博会看协作机器人发展方向】然而 ， 协作机器人的真正发展趋势与方向 ， 仍然主要是智能化 。 随着人工智能、机器学习、视觉识别等技术的不断发展 ， 协作机器人将能够更加智能地感知环境、理解任务、自主学习 ， 并与人类进行更加自然、高效的协作 。 这将为协作机器人在更多领域的应用提供无限可能 ， 也将推动整个机器人行业的持续创新与发展 。 因此 ， 对于企业来说 ， 把握协作机器人的智能化发展趋势 ， 将是赢得未来市场竞争的关键 。
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