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節卡協作機器人與其背后的技術創新

12月23日，在2020高工機器人&高工移動機器人年會閉幕式現場，節卡機器人副總經理孟小波以“勇做協作機器人行業革新者”為主題發表了演講。他介紹，節卡機器人創立于2014年，是上海交通大學孵化的重點企業，目前與上海交大合作成立了節卡-上海交通大學智能裝備聯合研發中心、節卡-上海交通大學創新設計聯合研發中心，分別專注于機器人本體研發和機器人外觀工業設計兩個方面。節卡音譯自英文名“JAKA”（Just Always Keep Amazing）永葆卓越之意，是一家聚焦于新一代協作機器人本體與智慧工廠創新研發的高新技術企業，專注于革新人與機器人的交互方式，愿景是打造一款好的機器人，人人皆可自由使用，未來打造出機器人、人、作業環境自然交互，自主適應的共融機器人。節卡協作機器人與其背后的技術創新目前，節卡機器人主打四款基礎產品，負載分別為3公斤、7公斤、12公斤、18公斤，并在該系列產品基礎上搭載更高配置來實現應用范圍的延伸。孟小波介紹，基于協作機器人產品，節卡機器人已實現了行業首創了無線示教、圖形化編程技術、視覺安全防護技術；擁有九大核心技術包括無線示教、圖形化編程技術、視覺安全防護技術、拖拽示教技術、一體化關節技術、碰撞保護技術、機器人控制技術、高精度關節伺服控制技術、力控技術；六大核心算法則包括路徑規劃算法、軌跡平滑算法、動力學控制算法、安全控制算法、高精度伺服控制算法、末端抖動抑制算法。他進一步介紹，無線互聯技術讓用戶告別傳統示教器，在某些特別復雜的、不適合人進入的工況環境下，人可以站在較遠距離通過手機APP對機器人進行編程、操作，從而達到對人本身的保護；圖形化編程可以實現機器人編程零門檻，一個具備高中以上水平的人學習1-2天，就完全可以實現一個工廠內使用環境的編程，這也為機器人進入奶茶店、火鍋店、咖啡廳等To C領域提供了有利條件；機器人不僅實現碰撞停止，還可以通過視覺安全防護系統實現主動安全防護，如當人進入一級區域時機器人就會降低作業速度，當人進入二級區域機器人就會停下來，雙重防護實現更安全。多重技術疊加，使得節卡協作機器人具備部署靈活、連接靈活、示教靈活、易于拓展、易于編程、易于開發等特點。面向人機協作的智能柔性制造當前，市場模式正在發生轉變，傳統模式是供給側推動模式，從訂單、生產到物流、消費，更像是一個開環系統；新經濟模式則是在傳統模式的流程基礎之上，在訂單階段進行目標大類需求數據分析，在消費階段產生消費數據，兩者相互反饋，從而形成消費驅動的模式，這更像是一個負反饋系統。孟小波認為，工業智能的未來是人機混合智能，需要構建從發現問題到感知到數據到算法再到執行的快速閉環過程。協作機器人已成為柔性產線的核心單元，小場景、小閉環、批量復制、集群智能等將助力打造與人共融的柔性產線或系統。根據市場和客戶的需求，節卡協作機器人衍生出的產品矩陣包括，第一代協作機器人小助系列，主要功能體現在人機交互和安全性上；第二代力控機器人系列，搭載工業級力覺傳感器，配置自研力控算法，提供恒力、法向跟蹤和速度模式等多種力控解決方案，實現機器人的自適應控制，從而拓展了機器人的應用范圍；第三代共融系列，深度融合視覺和力控，集成視覺抓取、軟手、視覺檢測能力，自研算法大幅提高安全性、交互性、靈活性。此外，節卡還推出了復合機器人、機器人工作站等應用標準品。今年，節卡最新發布的All-in-one共融系列協作機器人，采用S3（Smart，Simple， Small）的產品設計原則，呈現極致創新的理念。創新點一是極小巧，高集成度核心組件。以Ai 7協作機器人為例，自重21kg，負載可達7kg，實現負載自重比1：3，國際同行的為1：4，突破了輕量化機械臂的關鍵技術。自研的Minicab機器人控制器體積極小，僅180*128*47mm，重量極輕，僅1.1Kg，與同類競品相比空間優化80%以上。JAKA Lens 2D集成相機配置了相機、鏡頭、光源三大模塊，小巧輕便，外觀精致，可快速安裝，無需配置額外的視覺控制器。創新點二是極簡單，快速部署便捷示教。無線示教技術、圖形化編程技術大幅提高易用性，大幅縮短集成時間。用戶可實現PAD、手機等移動終端對機器人進行實時遠程操控和作業編輯。JAKA Lens 2D視覺軟件可快速實現2D視覺項目的配置和管理。顯著降低機器人的應用門檻，快速對機器人進行部署和示教。創新點三是極智慧，智能編程與主動防護。針對柔性生產趨勢，開發了機器人快速智能編程系統，人的技能可快速傳遞。具備基于視覺和力覺的多重主動防護安全機制，實現了安全共融的協作生產。擁有一級視覺防護+二級碰撞保護+卸力回彈+防夾推拉的多重防護功能。在機器視覺方面，節卡機器人推出了多個軟件產品，包括Lens 2D視覺，能實現視覺定位、相機通訊、機器人引導、手眼標定；Lens VPS視覺防護系統，包括主動防護、多級防護、區域自定義、實時監控等功能；3D視覺系統則可以實現表面重建、三維定位、機器人引導等。基于這一技術，節卡已開發出多個一體式視覺工作站，如車燈光導條視覺缺陷檢測工作站、3C元件視覺抓取擺放工作站、涂膠缺陷視覺檢測工作站。節卡打造的力控系統則具有三個功能：1、檢測機器人與用戶的碰撞力，保障用戶安全；2、實現柔順的牽引示教，提升人機交互體驗；3、輔助機器人控制對環境輸出力，實現打磨、裝配等柔順生產工作。目前，節卡協作機器人適用于力控裝配、力控打磨、牽引示教、碰撞檢測等場景，可提供給客戶整套力控解決方案、力控應用包，包括恒力、法向跟蹤、速度多種力控模式，以及多種拖拽模式，能夠實現雙銷軸裝配、復雜曲面打磨、空間拖拽等，恒力跟蹤最高精度1N，全臂碰撞檢測最高精度10N。截至目前，節卡在產品應用端已實現多個高門檻工藝環節的切入，包括3C電子行業的電子行業蜂鳴器檢測、基板及SMT工藝，汽車行業的車燈涂膠，化纖紡織行業的絲餅分揀，新能源行業的鋰電池側燙、貼膠、焊接，機械加工行業的上下料噴涂柔性生產，醫療器械行業的上下料自動化噴砂，新零售行業的無人自助咖啡機等。在孟小波看來，目前節卡協作機器人出貨量最大的行業為3C和汽車及零部件，此外，節卡還將大力拓展協作機器人在食品和機械加工行業的應用。責任編輯：lq

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