联系我们
人的手臂是一个刚柔并济的矛盾体，类似刚性与柔性需要融合使用的场景在生活中有很多。
例如需要在白墙上用钉子挂上一幅画，人会首先朝着墙体握住钉子，手拿起锤子或者其它工具，先重敲几下，让钉子前端先破壁进入墙体的1/3，而后继续轻轻敲击几下，让钉子恰好2/3嵌入墙体，这样画就能够合适挂上，整个过程1分钟内搞定。
如果没有控制好“力道”，不小心用力过猛，钉子全部怼进墙体就会非常尴尬。
看似很简单的动作，机器人发展至今，却依然很难又快又好“收放”自己的力道，怼进墙体是机器人“敲钉子”动作的常态。
这种即使加入传感器也不够柔性容易出现损坏的动作，制约了机器人高效开拓许多场景。例如家具、高精密金属打磨、医疗服务、电子装配等。
能否解决这个问题，就成为了中国机器人能打开更大市场可能性的一种前沿技术方向。在国内力触觉领域的领军***宋爱国教授的指导下，国内一家叫增广智能的企业已经深入探索并取得了研究的初步进展。
▍难点到底在哪？
这个试验展现出的许多特性，在科研上，本身很多都是矛盾的东西。
例如机器人或者是机械臂无法很好完成，人手却可以轻易完成“敲钉子”这个细微动作，原因其实就是受限于机械结构特性。
一般而言，机械臂由电机+减速器+连杆组成，从机械原理上而言，动作解构并规划到已知位姿需要进行运动学逆解，从而得到电机角度来规划，实现高精度还原和实现。
这就使得机器人的执行，受到伺服性能、编码器分辨率、电机摩擦、关节耦合等动力学干扰以及减速器摩擦、减速箱背隙等结构干扰问题影响。用锤子去敲钉子，是很大力量进行微小力控的代表案例，对于传动结构摩擦力有非常高的要求
更通俗来说，市面常见的力控机器人，或者说对一些传统的机械结构而言，大多只能做到瞬时力量输出，很难及时控制和调整力道，导致无法实现这种动作。
再深层次而言，用锤子去敲东西，这种瞬时大力的方法，要求机械的瞬时反应，要在突然的情况下发生快速突变。这不仅要求瞬时输出扭矩能够快速调整，还要求机械结构能及时传输和响应这种信号，对于带宽、结构和本体刚性都有太多要求，非常容易造成传感器、减速器损坏。
由于带宽是不可能做到无限高，计算器件和各方面传感器响应速度也存在一定物理上限，导致***终机器人的即时响应能力也存在上限。例如协作式机器人或者说力控机器人带宽，为了保证正常运行，力的计算频率一般都会控制在4K-8K。
而人手几乎没有带宽可言，不仅很容易能够完成拿着锤子去敲钉子这一动作，也可以用很轻的力量去抚摸一颗钉子的头。因为人手可以灵敏感受物体表面并判断、控制所需力量大小，这使得无论是表面识别还是响应和输出力的速度，人手都有非常大的动态范围。
机器人能像人一样刚柔并济，这是很多机器人企业一直治理与实现的目标，但由于机械结构难以克服力的磨损消除，导致“高速与大力”、“小力与大力”这种看似简单其实内核复杂与矛盾的特性，将近100多年从未曾出现在机器人上。
▍创新的开始
在这种认识下，我们再去看增广智能本次推出的柔性仿人执行器，就会发现其中一些不可思议的创新点
首先，从这个视频里可以看到，所有的动作没有通过力传感器去实现，而是一个开环的执行器结构实现演示。
人轻轻推动这个执行器连杆，甚至只需要吹一口气，都能将其推动。
这意味着该执行器的摩擦力能做到近乎于零，从而能够实现类似高柔顺性，而阻尼也可以实现调控，展现了这个柔性仿人执行器高灵敏快速精准响应的一面。
出力范围也是同样让人觉得不可思议，该柔性仿人执行器出力动态范围极大，能出大力也能出小力，其力控性能直逼人手。
***为直观的就是“敲钉子”这一动作，高速小力敲一半留一半，或者大力全部敲进去，在这个柔性仿人执行器上都变为了可能。这种体现出小力与高速、刚性物体与柔性物体之间的矛盾，原先很难在同一个机械结构上呈现。
***为难得的是，在一些外向力的干扰下，例如拿锤子去击打测试，原本的结构特性没有出现明显的偏移和改变。视频中介绍，由于这个柔性仿人执行器可以承受冲击，即使碰撞也不会对机器产生损坏，这保证了其可维护性。
本文摘自：网络 日期：2022-04-07
详情点击：ABB机器人中国总代理商
电联：156 0178 5639