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一家中国初创公司INNFOS在IROS 2019大放异彩

2019-11-13 16:55:38 来源:

 

IROS,全球最具影响力的国际顶级机器人学术会议,于近日在中国澳门展开。来自世界各地的机器人、自动化系统及人工智能等领域的领军人物、顶尖研究团队及其企业界人士齐聚IROS 2019,共同探索智能机器人与系统领域的前沿科技,分享讨论相关领域的最新技术。

今年的IROS 展会现场,一家中国公司INNFOS吸引了人们的注意。在仅仅18平米的展位中,竟然展示了大大小小近10种机器人

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最引人注目的就是今年2月荣登IEEE Spectrum Video Friday封面的XR-1。在现场,XR-1展示了它非常灵活的肢体动作。据介绍,XR-1全身共34个自由度,均采用了INNFOS自主研发的集成化智柔性关节——智能柔性执行器(SCA)。

通过INNFOS的精度展示平台可以看到,在高速运转的过程中,平台可以实现精准对插,不发生碰撞。据介绍,单个执行器的角度分辨率达0.00086度,这让机器人可以精准地实现穿针。除此之外,INNFOS还带了一台六轴协作机械臂、两台桌面级六轴机械臂、一大一小两台四足机器人以及一台用于流水线分拣包装的Delta机器人。其中,桌面级六轴机械臂和小四足机器人采用了INNFOS最新推出的两款产品:复合材料版QDD Lite系列执行器和针对多足机器人创新设计的QDD-NU80。

据介绍,桌面级六轴机械臂关节均为 QDD Lite-NE30-36执行器。其臂长活动范围最大430mm,末端负载400g-1kg。因QDD Lite系列执行器采用了复合材料,大大降低了高端机器人本机研发成本,主要应用于教育领域,学校、实验室、研究所、竞赛等。

小四足机器人采用了12个QDD-NU80-6执行器作为其各个关节的动力源。该执行器所具有的高扭矩密度和低等效转动惯量使四足可以实现较为精准的力控。为了方便开发者,四个足端均设有力传感器。低减速比的设计为控制层提供了更多选择。高强度的机身,轻量化的设计,为用户的调试提供了可靠的保证。该机器人非常适合作为验证控制算法的平台。未来这款机器人将会搭载更多的传感器以适应不同目标群体的要求。如此多的应用场景,打开了我们对于这款机器人关节产品的初步认知和想象。那么,什么是SCA?它解决了市场的哪些问题?它的出现对行业有着什么样的意义?

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随着智能服务机器人在商业、医疗、家庭服务等等领域的应用越来越广泛,传统的工业伺服无法满足新型服务型机器人的设计需求,高端服务型机器人要想真正实现人机交互,必须具备高运动性能、高精度、体积小、具有柔性保护等特点。一台与人同等比例的高端服务机器人,要想将胳膊做到与人同等粗细,必须要求关节做到高度集成,同时兼具高速度、高精度、高性能,才能让机器人更好地为人服务。

INNFOS SCA,为INNFOS自主研发的智能柔性执行器Smart Compliant Actuator(SCA)。SCA高度集成了伺服电机、伺服驱动、编码器和减速器,体积仅为传统伺服伺服系统的1/10,具有高集成、高精度、总线控制、高扭矩输出等特性,有效地解决了服务机器人关节的集成化问题。

在人机交互这件事上,服务机器人与工业机器人有着极大的不同。同为钢铁之躯的机器人,服务型机器人在各大商场、银行展厅、政务场所与人近距离接触,工业机器人大多在封闭的环境中进行作业。工作场景的不同,对两者的要求也有所不同。工业机器人更多的要求速度、精度、力量,而服务机器人则要求具备柔性以保护人们的安全。

通过观察人体运动时发现人体的关节的韧性并非一成不变,如腿部落地时,膝关节、踝关节呈现柔软的特性。为了模拟生物关节的这种特性,INNFOS研发人员进行了颠覆式创新设计,在串联弹性驱动关节的基础上,增加其可变刚度的功能,这便是可变刚度的串联弹性驱动关节。

串联弹性驱动关节不仅能实现柔性关节的功能,还能根据机器人的运动状态,无级改变关节的劲度系数,甚至调整到刚性关节。这种柔性关节能够极大地提升机器人对环境的适应性,增强安全性,当机器人运行过程中遇到障碍物时,可停止运行,当障碍物离开时恢复动作。随着机器人技术的发展,很多人认为人形机器人即将走入家庭。然而,这并不是一件容易的事。人形机器人走入家庭除了技术成熟之外,另一个非常重要的因素就是成本。任何消费级产品都必须克服成本大关,一方面高成本难以让企业盈利,另一方面高价格只能让机器人成为少数人的玩具。

INNFOS的初衷是要开发人人都能消费得起的、大众级别的消费级产品。SCA均为千元级产品,复合材料版的QDD Lite-EL20仅仅几百元。在高精度、高性能、高集成化、具备柔性控制的执行器选择上,对比国际上ANY Drive单个售价5.6万元的高昂费用,SCA的价格可以说是相当喜人。

目前,在工业伺服的高端市场和航模舵机的低端市场之间,存在着巨大的缝隙。SCA的出现,不仅填补了这一市场空白,还解决了目前市场对于服务型机器人的关节需求。其高集成、柔性控制和低成本的三大优势,让它成为一款具有颠覆性的、全新意义的产品。在机器人集成化柔性关节领域,除了国际顶尖的机器人公司比如波士顿动力,NASA,ANYbotics以外,INNFOS是第一家做集成化关节、并且可量产的公司。

INNFOS在IROS 2019现场所展示的机器人,其关节均采用了SCA。SCA所具备的模块化优势让它实现大批量量产,同时也像积木一样轻松应用到各种应用场景之中.什么是模块化?《Java应用架构设计:模块化模式与OSGi》一书中对它的定义是:“模块化是一种处理复杂系统分解为更好的可管理模块的方式。”模块化在多人协同作业、复杂的软件工程和集成化应用中发挥着巨大的优势。人们不需要了解某一工作组是怎么搭建的,只需要了解它实现的功能和接口。无论是程序设计还是后期维护,都会非常简便。同时,模块化能更好的优化和升级产品,让公司和工程师个人都能获得更多的技术积累。产品优化过程中,我们只需要优化和调试一部分模块,而不是牵一发而动全身。优化产品节省了大量的测试调试和验证时间,同时优化后的产品稳定性更具保证,使得产品开发更加高效。模块化设计的SCA应用领域广泛,在机器人产业中可广泛应用于特殊机器人、民用服务机器人中的各类型机器人。除此之外,SCA还可在智能制造等产业升级领域中发挥价值,如机械加工行业、精密仪器设备、医疗专用设备、国防军工航天、交通运输,风力发电等。

目前全球机器人产业格局已经逐步形成,全球各大技术公司如谷歌、软银、百度等都在投入大量资金发展人工智能,人工智能在未来的发展会持续增温。中国机器人产业的发展重点在于底层核心技术的发展。

INNFOS自主研发的智能柔性执行器SCA是机器人发展的重要底层技术,同时也是世界领先的机器人核心硬件技术,填补了中国长期在高端机器人领域的技术空白,符合国家机器人产业的重点规划方向,为中国机器人底层伺服技术的发展奠定了技术基础,顺应了世界机器人行业发展的趋势,是机器人时代的重要创新。

SCA智能柔性执行器是对传统的工业用刚性执行器的革命性突破,有效地解决了连接多个关节形成各种机器人本体的架构问题,也有效地解决了服务机器人的关节控制和安全使用的问题,是机器人、加工制造、精密仪器、设备自动化等领域的集成化核心原件,满足多元化设计的需求,为第四次工业革命和智能机器人时代来临提供了重要的核心技术。

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