工业机器人研究踏上新征程,看专家们怎么说

亿欧网 04-20

4 月 19-20 日,由中国自动化学会以及绍兴市柯桥区人民政府主办的 2019 国家机器人发展论坛暨 2019 年 RoboCup 机器人世界杯中国赛在浙江绍兴轻纺城国际会展中心举行。本次论坛和大赛聚焦多类智能机器人的发展、应用与创新,推动机器人在智能制造、智慧生活、智能产业和国防安全等领域的深入应用,亿欧作为特邀媒体参会并进行现场报道。

19 日下午,在主题为 " 工业机器人控制与 ROS 系统 " 的分论坛上,来自学界和业界的嘉宾分享了他们各自领域的研究成果,并与现场听众针对工业机器人控制以及 ROS 系统相关问题进行交流与研讨。参加该分论坛的嘉宾有清华大学计算机科学与技术系教授、博导、IEEE Fellow、国家杰青孙富春,中国科学院自动化研究所研究员、博士生导师王硕,优必选科技优必选联席 CTO 廖洪涛,珞石机器人有限公司联合创始人韩峰涛,武汉精锋微控科技有限公司联合创始人胡春旭,台达 - 中达电通股份有限公司机电事业部机器人产品处经理林敬佑,厦门大学航空航天学院自动化系教授、博士生导师刘暾东,百度主任架构师、Apollo 自动驾驶系统操作系统技术负责人王柏生,钢铁制造流程优化国家工程实验室边岩,苏州索亚机器人公司创始人陈刚,华东师范大学副教授,浙江大学博士、韩国梨花女大图形学与虚拟现实研究中心研究教授、美国北卡罗来纳大学教堂山分校研究科学家张新宇,杭州新松机器人自动化有限公司研究院陈鹏。

工业机器人高精度控制研发成为必然趋势

近年来,我国工业机器人市场规模持续扩张。随着我国人口红利逐渐消失,人力成本升高,以及科学技术的发展让人们对产品的精细度要求更高。因此,工业生产的高质量、高效率、高智能的要求也进一步提高。在时代发展下,对工业机器人高速高精度控制的实践研究已成为工业机器人发展的必然趋势。日前,由工业和信息化部、国家发展改革委、财政部等三部委联合印发了《机器人产业发展规划(2016-2020 年)》中明确指出,要大力发展以高性能控制器为代表的工业机器人关键核心部件。该规划的发布,为工业机器人控制器的研发进程起到了推动作用。

厦门大学航空航天学院自动化系教授、博士生导师,厦门大学嘉庚学院兼职副院长刘暾东在报告中提到,关于机器人高精度控制的关键科学问题主要是变工况下综合运动误差建模一级深度网络动力学建模和在线学习优化。前者的研究难点在于变工况下,误差建模困难,目前的解决方案是通过减速器机理建模和有限元弹性变形动态建模。后者的研究难点是网络计算量大,无法实现实时补偿。目前的解决方案是动力学模型对网络初始化,结合智能优化的策略梯度算法。这两个解决方案考虑到了机械传动环节误差的影响,同时保证了补偿模型的准确性和泛化性。

中国科学院自动化研究所研究员、博士生导师王硕则在报告中对中科院自动化所智能机器人系统研究团队在工业机器人建模、规划与控制方面的研究进展进行了介绍。相关研究涉及工业机器人动力学模型标定、轨迹规划插补、拖动示教控制、VR 遥操作示教控制等具体算法实现和实验验证,并探讨了如何将人工智能技术与云计算技术同智能机器人系统有机结合。

ROS 赋能机器人智能化变革

ROS 是一个机器人软件平台,近年来被提及得越来越多,它能为异质计算机集群提供类似操作系统的功能。它的首要目标是提供一套统一的开源程序框架,用以在多样化的现实世界与仿真环境中实现对机器人的控制。利用 ROS 可以提高机器人研发找那个的软件复用率。

苏州索亚机器人公司创始人,嘉兴学院副教授,IEEE 高级会员,法国工学博士陈刚分享了 ROS 在无人驾驶车领域的应用和实践。他指出,无人驾驶车是人工智能技术的重要应用场景,将改变我们未来的工作、出行和生活的方式。ROS 作为机器人领域的开源软件框架,在无人驾驶车领域也收到了广泛的关注和应用,加速了无人驾驶技术快速成熟和产业化快速落地。同时,他也指出了无人驾驶技术的挑战,主要为三个,一是海量数据的处理、二是高性能计算能力、三是高可靠执行系统。解决方式主要从软件层面解决四个问题,分别为导航、道路设置、在道路上的车道设置以及车道保持。

华东师范大学副教授,浙江大学博士、韩国梨花女大图形学与虚拟现实研究中心研究教授、美国北卡罗来纳大学教堂山分校研究科学家张新宇则从 "ROS 助力荒漠生态恢复机器人集群 " 的角度进行了分享报告。随着全球气候变暖、国家工业化程度提高,我国的生态及生态恢复面临了严峻的挑战,尽管退耕还草、还林取得了一定的成绩,但是生态退化还在持续加速。植树造林的工程实施面临许多问题,一方面地处偏远、环境恶劣,人类难以适应此环境下的大规模作业。另一方面,全部人工、自动化为零的操作方式,效率低,难以跟上现实环境的需要。因此,机器人在该环境下的应用前景广阔,通过 ROS 开发的机器人,可以助力荒漠生态恢复。

武汉精锋微控科技有限公司联合创始人胡春旭从 ROS 的发展史开始讲述,介绍了 ROS 系统的优势与现状,他表示,ROS 社区内的功能包数量、下载量、WIKI 访问量、相关文章呈大幅度上涨。此外,他介绍了云机器人,他表示云机器人的优势有性能均衡、网络稳定、可靠性高、成本较低等。

机器人多领域应用亮点频出

清华大学计算机科学与技术系教授,博导,计算机科学与技术系学术委员会主任,智能技术与系统国家重点实验室常务副主任,IEEE Fellow,国家杰青孙富春为我们介绍了 " 面向机器人精细操作的视触多模态传感装置 "。目前,机器人触觉传感器的测量模态单一、分辨率有待提高,孙富春介绍道,他们团队开发出的传感装置,充分挖掘了视觉传感器获取物体多的形状、颜色以及表面纹理等信息的优势,结合半导体芯片加工的金属溅射工艺研制了基于微视觉的高分辨率多模态智能传感装置。从信物融合系统 " 感 - 联 - 知 " 的角度,介绍了 " 感 " 部分的高密度触觉阵列传感器和微视觉多模态指尖传感器," 联 " 部分的模块内和模块间测量点互联和视触关联,以及 " 知 " 部分相关认知计算方法。最后,提出了研究团队的未来设想。

优必选联席 CTO,机器人操作系统 ROSA 负责人廖洪涛博士介绍了优必选独创的机器人操作系统 ROSA 技术架构与应用开发。从机器人操作系统现状出发,结合当下机器人领域开发过程中普遍存在的问题,重点阐述了优必选机器人操作系统 ROSA 的开发背景、系统架构及技术特征。同时,在报告中还介绍了 ROSA 如何帮助开发者迅速开发出机器人应用、让整机厂商更高效地打造出产品级机器人,以及优必选如何与内容提供者一起构建机器人生态系统。

任钢铁制造流程优化国家工程实验室工业机器人中心副主任边岩介绍了 " 热轧带钢柔性在线激光打码机器人系统 ",这是一种采用激光在热轧带钢表面在线打印钢卷编码的机器人系统,所打编码包括:企业名称、规格型号、生产日期以及自动生成的二维码与条形码。通过扫码得出带钢生产信息、化学成分、钢坯信息等内容。

百度主任架构师,Apollo 自动驾驶系统操作系统技术负责人王柏生介绍了 "Apollo 面向自动驾驶的高性能低时延的安全操作系统 "。首先介绍了随着自动驾驶技术的发展,车控电子设备对操作系统提出的新挑战。自动驾驶技术既要操作系统满足传统嵌入式系统在实时性方面的要求,也要能满足数据中心处理包括 Camera、Lidar 等大数据高吞吐的能力,同时,还要考虑支撑异构计算、安全(包括功能安全、网络安全)以及如何符合车规等。报告分享了 Apollo 自动驾驶操作系统在这些方面的探索和实践。

台达 - 中达电通股份有限公司机电事业部机器人产品处经理林敬佑则向大家介绍了台达机器人工作站整合方案,SCARA 标准机搭配台达开发扩展轴模块成为五轴机器人,达到多角度应用。可导入多种制程,包含涂胶、焊锡、检测等。

制造业升级带来工业机器人的新时代、新思考

目前我国制造业正面临转型升级和提升自动化与智能化生产阶段," 十三五规划 " 也明确提出实施《中国制造 2025》,加快发展新型制造业,实施智能制造工程,加快发展智能制造关键技术装备等。2019 年 3 月 5 日,李克强总理在政府工作报告中提出:推动传统产业改造升级,打造工业互联网平台,拓展 " 智能 +",支持企业加快技术改造和设备更新。

珞石机器人 CTO 韩峰涛表示在这一背景下,工业机器人的发展也迎来了新的局面。目前,很多成年人能够做好的事情,机器人可以做得更好,而小孩很容易做的事情,机器人反而很难做到。现有机器人往往实在固定环境工作,弱物理交互,并且从事大规模的批量生产活动。在新的时代背景下,市场呈现了新的需求,生产活动逐渐向非固定场景、传感闭环转移,生产过程开始向小批量定制化的柔性生产发展,并且需要丰富的物理交互,符合国情与持续发展成为了主题。韩峰涛也对下一代机器人做出了展望,他认为下一代工业机器人是具备高动态力、感知能力的柔性机器人。

杭州新松机器人自动化有限公司研究院陈鹏也认为今后的工业机器人一定会向智能化方向发展,它能够理解人类语言,用人类语言间操作者对话,分析出现的情况,能调整自己的动作以达到操作者所提出的全部要求,能拟定所希望的动作,并在信息不充分的情况下和环境迅速变化的条件下完成这些动作。

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