Sami Haddadin 曾做出過瘋狂的舉動:在機械手臂上安裝(zhuāng)了一把鋒利的刀(dāo),將自己手臂放在刀下方,通(tōng)過編程(chéng)控製機(jī)械臂執(zhí)行向(xiàng)下‘刺’的動作。自然,這並(bìng)非是冒失的特技表演。他隻是在演示最新設計的壓力感(gǎn)應控製方案(àn),當刀接觸(chù)到肉之後能夠立即停止動作。
工廠在嚐試機(jī)械化生產進程中,為了規避潛在的威脅隱患,通常會將機械手臂安置在籠中,並配備安全人員,協助(zhù)和確保機械手臂不會(huì)對人(rén)類造成危險。自然,針對(duì)機械手臂的安全功能並非沒有,隻是受限於複雜程度和成本(běn)而始終無法普及。
現(xiàn)在,Haddadin 希望將安全技術變得更親(qīn)民,造福所有使用機械手臂的用戶。2016 年,他在德國慕尼黑創建了 Franka Emika 公司,並計劃於 2017 年推出可以勝任多個應用場景的(de)機械手臂,在偏於用戶設置和編程的基礎上,最為重要(yào)的是不會對人類產生威脅。
這(zhè)款機械手臂和公司同名,也叫做 Franka Emika ——‘它就像是姓和名’。Haddadin 解釋到,和工人協作的機(jī)械手臂並非隻有他們一家。事實上,這種類型的係統被統稱成協作機器人(簡稱 cobot),是當前機器人市場需求最旺盛增長最快(kuài)的類型。根據一份評估報告,2016 年協(xié)作機(jī)器人(rén)全(quán)球銷售額將超過 1 億美元(yuán),而五年後銷售額將超過 33 億美元。
所有大型工業機器人廠商都在研發自家的協作機器人,但是設計上(shàng)大部分創新都來自於初(chū)創企業。Rethink Robotics 在 2012 年(nián)推出了 Baxter 雙臂機器人,最(zuì)近還推(tuī)出了名為 Sawyer 的獨臂(bì)機器人。目前在協作機器人領域,占據支配地位的是丹麥公(gōng)司 Universal Robots,每年的(de)出貨(huò)量超過數千台。即使如(rú)此,這類機器人的占比依然很少。
鑒於未來幾年(nián)協助機器人的(de)迅速崛起,Haddadin 的公司收(shōu)到了大(dà)量投資(zī)者青睞,其中包括德國機器人製造商 kuka 以及一(yī)些涉足該行業的重磅公司。
Haddadin 此前曾在(zài)德(dé)國一家頂級機(jī)器人(rén)實驗室工作(zuò)過,並去矽穀的加(jiā)速機器人公司 Willow Garage 學習了一段時間,他表示(shì) Franka Emika 之(zhī)所以能夠在眾多競爭對手中脫穎而出的原因之一就是優(yōu)秀的操作技能。相比較競(jìng)爭對手,Franka 在部分規格上存在很大的優勢,例如七軸運動(dòng)、80 厘米有效範圍、3 千克有效載荷和 0.1 毫米的精準(zhǔn)度等等。針(zhēn)對那些需要物理直(zhí)接接觸的應用(yòng)情境,例如鑽孔、擰螺絲、拋光(guāng)、以及電子製造商想要實現自動化的各種質檢和組裝任務中(zhōng),Fanke 在設計(jì)上進行了特別優化,能夠以更精密的控製方式進行(háng)操作。
由於采用力矩調節控製,Franka 相比常規機械手臂擁有更高的靈活性。它能夠使用應(yīng)變式(shì)傳(chuán)感器來測量所有(yǒu) 7 個關節上的力道,哪怕再(zài)輕微的碰(pèng)撞都能檢測(cè)出來。值得對比的是,大多數工業機器人至今仍未配備壓力傳感能力(lì),這也正(zhèng)是(shì)這些機器的危險之處,因為他們隻會按照流程進行操作,不過注意到這方麵的細節(jiē)。
力矩調節控製的選決條件之一,就(jiù)是擁有豐富且詳細的機器人動力學模型。彈力、震動、組件之間的(de)摩擦等(děng)這些細節都需要反複推敲。這是因為力矩調節控製需(xū)要實時的將機器上(shàng)測量的實際壓力數據和從模型中(zhōng)獲得參考(kǎo)值進(jìn)行比較,如果你將模型關閉,那麽也意味著你失(shī)去控製的權利了。
在 Haddadin 看(kàn)來,這並(bìng)不應該視其為障礙,反而應該將其當作一(yī)種(zhǒng)優勢。力矩調節機器人的先鋒人物,同時也是 Haddadin 在德國航空航天中心(xīn)機器(qì)人和機電一體化研究所工(gōng)作期間的導師之一,Gerd Hirzinger 說道:‘真相是(shì),我建模了(le)我所創建的所有東西’,並稱 Franka 是‘等待了多年的重大突破。’
讓 Franka 脫穎(yǐng)而出的另一個因素就是成本。在撰寫(xiě)本文時(shí),這款機器人的預訂(dìng)價格為(wéi) 9900 歐元,約合人民幣 71964.1 元,但是最終發售價格目前還未確認。相對於這款機械手臂的性能來說,我(wǒ)們將同類產品(pǐn)做(zuò)個比較就可以發現這個價格是明顯偏低的。Rethink 的的 Sawyer 售價為 29000 美元(約合 201648.6 元),Universal Robots 公(gōng)司最暢銷的 UR5 機型(xíng)更貴,售價為 35000 美元(約(yuē)合 243369.0 元)
位於聖地亞哥的加州(zhōu)大學 Contextual Robotics 研究所主任 Henrik Christensen 說過,Franka 是‘令人印象深刻的硬件’。同時他也補充道,協作(zuò)機器人的(de)主要挑戰是不僅僅體現在硬件方麵,同時也考量公司在軟件方(fāng)麵的造詣,如何(hé)能夠才能讓非專業人士迅(xùn)速(sù)上手。他認為,Universal Robots 之所以擊(jī)敗眾多(duō)競爭對手獲得如此大的成功,就是因為他們提(tí)供了迄今為止最好(hǎo)的用戶界麵。因此(cǐ)擺在 Franka 麵前的是,如何在未來進一步證明自己。
Haddadin 表示,將軟件放置在同設(shè)計機械手臂相同的高度。用戶可以通過手勢和點擊觸控屏幕來編程 Franka 進行移動,此外還提供了豐富的預編程運動。一旦用戶為(wéi)一台 Franka 創建了(le)編程,還(hái)能通過雲端將其複製到其他 Franka 上。
在 Haddadin 的未來路線圖中,最雄心(xīn)勃勃的部分莫(mò)過於(yú)讓 Franka 實現自我克隆。在量產初期(qī),80% 的 Franka 生產流程都可以自我完成,而最終目標是在未來達到 100%,Haddadin 堅信這一(yī)天遲早會到來。展望未來,Haddadin 設想(xiǎng)通過發送容器將 Franka 當作移動機器人工廠開到世(shì)界的(de)各個角(jiǎo)落。他(tā)說(shuō)道:‘在容器內部將會是由 Franka 創建 Franka。’
大量自我複製的機器人遍布全球?這是值得期待的事情,到時候哪(nǎ)怕它們拿著刀,在 Haddadin 的不懈努力下也會(huì)對人類(lèi)表現的非常友好。
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