說(shuō)不定哪天，你的老板會(huì)這樣向你介紹：“來(lái)打個(gè)招呼吧，這位是你的機(jī)器人新同事。”

在傳統(tǒng)的印象中，工業(yè)機(jī)器人一般都是外表堅(jiān)硬、外形粗壯的龐然大物，它們沒(méi)有思想和感覺(jué)，因此無(wú)法和人類一起“愉快”地工作。如今伴隨著協(xié)同作業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)，這一現(xiàn)象正在發(fā)生改變。

說(shuō)不定哪天，你的老板會(huì)這樣向你介紹：“來(lái)打個(gè)招呼吧，這位是你的機(jī)器人新同事。”

從2015年工博會(huì)上的機(jī)器人展上可以看到，不少工業(yè)機(jī)器人都走出了“玻璃罩”，可以和人近距離親密接觸。在工博會(huì)的展館里兜了一圈，ABB、KUKA、川崎機(jī)器人……不少展臺(tái)人員告訴記者，他們?cè)诮衲觊_(kāi)始推出能與人協(xié)同工作的機(jī)器人。

與機(jī)器人一起工作

這種協(xié)同，甚至不要求使用者有復(fù)雜的編程，只需要能夠分解機(jī)器人的動(dòng)作，并引導(dǎo)機(jī)器人模仿即可，這個(gè)過(guò)程被稱為“示教”。

在四大機(jī)器人公司之一的ABB展臺(tái)，記者親身體驗(yàn)了一次如何與機(jī)器人YuMi協(xié)同作業(yè)。

舉個(gè)例子，讓機(jī)器人遞給你一支筆要分幾步?

答案總共分五步。首先是定位。要找到目標(biāo)的具體位置需要縮小范圍，將機(jī)械手臂定位在目標(biāo)物品(也就是筆)的上方。其次是精準(zhǔn)拾起，這一步需要機(jī)械臂接觸臺(tái)面。再次是用前端夾緊目標(biāo)物體。接著，將機(jī)器人手臂向上移動(dòng)，與人保持合適距離。最后，讓機(jī)器人松開(kāi)筆。

在這個(gè)過(guò)程中，即便不會(huì)編程代碼也絲毫不會(huì)影響機(jī)器人與人的協(xié)同。

YuMi的設(shè)計(jì)是為了滿足小件裝配的生產(chǎn)需求，尤其是消費(fèi)電子產(chǎn)品行業(yè)對(duì)柔性生產(chǎn)和靈活制造的需求。這主要得益于其雙臂設(shè)計(jì)、多功能智能雙手、通用小件進(jìn)料器、精密運(yùn)動(dòng)控制、基于機(jī)器視覺(jué)的部件定位，以及先進(jìn)的控制系統(tǒng)和軟件。

不過(guò)，如何來(lái)保證與人協(xié)作的安全性呢?

YuMi擁有一副輕量化的鎂鋁合金骨架以及被軟性材料包裹的塑料外殼，能夠很好地吸收外部的沖擊，在幾毫秒內(nèi)暫停運(yùn)動(dòng)以避免傷害。

此外，ABB工程有限公司機(jī)器人部小機(jī)器人全球產(chǎn)品經(jīng)理菲利普還告訴記者，這些都要經(jīng)過(guò)很多測(cè)試，“我們把機(jī)器人安置在排球中，然后觀察機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)排球被彈出的距離，我們會(huì)通過(guò)特別的設(shè)計(jì)把傷害降到最低”。

中外差距幾何

菲利普提到有四個(gè)技術(shù)可以保護(hù)人的安全。比如安全制動(dòng)與手動(dòng)控制、要給機(jī)器安排合適的速度和區(qū)隔，運(yùn)動(dòng)的速度越快，就越需要人與機(jī)器人相隔較遠(yuǎn)的距離，同時(shí)對(duì)機(jī)器人的設(shè)置要進(jìn)行功率和力的控制，以及劃分人與機(jī)器的共享區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)機(jī)器能夠感知到人并將速度和功率放緩，而在純機(jī)器工作的區(qū)域內(nèi)則可以快速進(jìn)行工作。

在展區(qū)可以看到，各家知名機(jī)器人公司都推出了人機(jī)協(xié)作的產(chǎn)品。

相比小巧的YuMi，發(fā)那科在中國(guó)地區(qū)首次發(fā)布的協(xié)作機(jī)器人CR-35iA是個(gè)“力量型”選手，其手腕部最大負(fù)載達(dá)到35kg，運(yùn)動(dòng)可達(dá)半徑1813mm。這款機(jī)器人綠色的罩殼可以緩和沖擊力，接觸到人時(shí)，就會(huì)立刻安全地自動(dòng)停止。良好的安全性能和較大的負(fù)載使得CR-35iA能夠被廣泛地應(yīng)用于汽車制造、機(jī)床上下料等行業(yè)應(yīng)用中。

KUKA推出的LBRiiwa機(jī)器人是一個(gè)靈敏的集合體，可以在不同區(qū)域內(nèi)進(jìn)行速度和力量的切換。為了確保這種復(fù)位精度，需要馬達(dá)和減速器的密切配合滿足機(jī)器人的最佳速度和人機(jī)協(xié)作(HRC)相結(jié)合。

不過(guò)，這并非外國(guó)的專長(zhǎng)。菲利普在聊起他的中國(guó)同行時(shí)表示：“我認(rèn)為他們?cè)谑袌?chǎng)上做得也很好，反應(yīng)速度越來(lái)越快，質(zhì)量也越來(lái)越好。”

這次，新松機(jī)器人在工博會(huì)上就首次推出了7軸的柔性多關(guān)節(jié)機(jī)器人。其展示的方法也十分特別：由武術(shù)表演家和機(jī)械舞舞者進(jìn)行了太極推手和舞蹈互動(dòng)。當(dāng)然，展示之外，它也滿足精密裝配、產(chǎn)品包裝、打磨、檢測(cè)、機(jī)床上下料等工業(yè)操作需要。

“傳統(tǒng)的操作是編程，但是機(jī)器人和人的跳舞我是沒(méi)法事前錄程序的，這是舞蹈演員對(duì)機(jī)器人進(jìn)行的拖拽式教育，給予力的感知，這對(duì)機(jī)器人的應(yīng)用有重大突破。”中科新松有限公司副總裁楊躒告訴記者。

他表示，人機(jī)互動(dòng)的技術(shù)難點(diǎn)在于“能夠遇到障礙物時(shí)及時(shí)停下來(lái)，這是以前傳統(tǒng)機(jī)器人做不到的”，還有“對(duì)環(huán)境進(jìn)行感知和預(yù)判”。而這要?dú)w功于特別的柔順力系統(tǒng)，即對(duì)用力進(jìn)行主導(dǎo)的控制有位置感知，能進(jìn)行人機(jī)協(xié)作，一旦察覺(jué)力量變化，機(jī)器人會(huì)馬上停止工作。

顯然，盡管技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑或有差異，但國(guó)內(nèi)外的機(jī)器人公司都看好了未來(lái)人機(jī)協(xié)作的市場(chǎng)空間。

目前，中國(guó)已成為全球最大、增長(zhǎng)最快的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。2014年，中國(guó)市場(chǎng)的工業(yè)機(jī)器人銷量超過(guò)5.7萬(wàn)臺(tái)，同比勁增56%，占全球銷量的25%。但從工業(yè)機(jī)器人使用密度來(lái)看，中國(guó)市場(chǎng)仍然擁有巨大的發(fā)展?jié)摿?。?guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2014年我國(guó)每萬(wàn)名產(chǎn)業(yè)工人所擁有的機(jī)器人數(shù)量?jī)H有36臺(tái)，低于世界平均水平(66臺(tái))，更是遠(yuǎn)低于自動(dòng)化程度較高的韓國(guó)(478臺(tái))、日本(314臺(tái))和德國(guó)(292臺(tái))。

“現(xiàn)在國(guó)外有類似技術(shù)的公司也并不多，我們與國(guó)外并沒(méi)有差距。”楊躒顯得信心滿滿。他認(rèn)為機(jī)器人和人的協(xié)同本就如中國(guó)工程院首批院士之一蔣新松曾經(jīng)指出的：柔性與人工智能會(huì)決定機(jī)器人發(fā)展的總趨勢(shì)，也是機(jī)器人發(fā)展的必由之路。結(jié)合中國(guó)勞動(dòng)力的情況來(lái)看，市場(chǎng)情況也會(huì)符合預(yù)期。

蔣新松被譽(yù)為“中國(guó)機(jī)器人之父”。他在1996年11月發(fā)表的論文《未來(lái)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展方向的探討》中提到“在高級(jí)機(jī)器人的人機(jī)遙控和監(jiān)控中，人主要的工作是對(duì)機(jī)器人所處的環(huán)境進(jìn)行分析及判斷，根據(jù)給定的命令，以人機(jī)交互的方式作出決策及制定機(jī)器人的行動(dòng)規(guī)劃”。

而在論文發(fā)表近二十年后，這些構(gòu)想終于真的要成為現(xiàn)實(shí)。