人機(jī)協(xié)作時(shí)代，這只“手”成了發(fā)展新機(jī)遇

智能機(jī)械手應(yīng)用范圍廣泛，已成發(fā)展新機(jī)遇

作為自動(dòng)化生產(chǎn)的關(guān)鍵零部件，智能機(jī)械手近幾年受到的關(guān)注越來越多。智能機(jī)械手的主要作用，是輔助工人完成抓取和搬運(yùn)任務(wù)，如3C、半導(dǎo)體、紡織、汽車、食品、飲料等多個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)線都會(huì)涉及到抓取環(huán)節(jié)，應(yīng)用范圍非常廣泛，幾乎不同產(chǎn)業(yè)都會(huì)有類似的需求，市場(chǎng)空間十分廣闊。

在“人機(jī)協(xié)作”成為大勢(shì)所趨的背景下，越來越多機(jī)器人企業(yè)也開始投身其中，智能機(jī)械手成為了下一個(gè)發(fā)展新機(jī)遇。

（智能機(jī)械手，圖片來源：雄克SCHUNK）

在工業(yè)制造生產(chǎn)中，抓取作業(yè)是其中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在過去，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人一般都是通過離線編程或者示教編程的方式實(shí)現(xiàn)抓取操作，它的起始位姿和終止位姿都要預(yù)先設(shè)定好，才能完成抓取工作。但這樣的問題是，一旦抓取對(duì)象變換位置，或者工作環(huán)境出現(xiàn)變化，機(jī)器人就無法完成抓取作業(yè)了。

因此，如何讓機(jī)器人像人一樣，可以自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)并進(jìn)行分揀和抓取，是傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)難點(diǎn)和熱點(diǎn)。為了解決這些行業(yè)痛點(diǎn)，機(jī)器人企業(yè)開始把目光轉(zhuǎn)向結(jié)合了視覺、傳感器等多項(xiàng)技術(shù)的智能抓取解決方案。通過這種技術(shù)，工業(yè)機(jī)器人能夠進(jìn)行有效分揀和抓取，降低生產(chǎn)的錯(cuò)誤率，減少生產(chǎn)成本，提高工作效率。

目前，國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)OnRobot、SCHUNK等專注于智能機(jī)械手研發(fā)與生產(chǎn)的優(yōu)秀企業(yè)，而國(guó)內(nèi)如新松、大族、艾利特等機(jī)器人公司也開始涉足協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域，并先后推出了智能、柔性化的應(yīng)用和產(chǎn)品。從各家已推出的產(chǎn)品來看，如今智能機(jī)械手配合視覺和傳感器，要做到測(cè)量、識(shí)別，實(shí)現(xiàn)智能抓取物件，已經(jīng)不是什么難事。不過對(duì)于未來智能工廠來說，為了能進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，機(jī)械手除了要做到“智能抓取”，還將需要做到“自主抓取”。

除了智能，還要自主

如今，工業(yè)抓取技術(shù)正處在變革之中，智能抓取和自主抓取就是其中主要的分界點(diǎn)。二者的區(qū)別在于，機(jī)械手是否能夠自行搬運(yùn)種類各異的物件。

目前為止，仍然需要根據(jù)一個(gè)或多個(gè)抓取目標(biāo)的幾何形狀等參數(shù)，精確設(shè)定好智能機(jī)械手的抓取力、速度和位置等，才能進(jìn)行拾取和放置操作。而自主抓取就是此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，取消機(jī)械手的設(shè)定環(huán)節(jié)，直接就能進(jìn)行抓取。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，行業(yè)里也有多家公司正在相關(guān)研發(fā)。

例如來自德國(guó)的雄克（SCHUNK）公司就提出了一種解決方案，讓機(jī)械手通過攝像頭探測(cè)其目標(biāo)物體，然后根據(jù)數(shù)據(jù)記錄和算法，檢測(cè)原理并導(dǎo)出相應(yīng)的反應(yīng)，通過算法研究，對(duì)不同的幾何形狀和布置予以分類，并開發(fā)最優(yōu)的抓取策略，使抓取系統(tǒng)能夠自主搬運(yùn)零部件。除此之外，雄克的解決方案還能夠讓機(jī)械手分享獲取的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，從生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)或通過云平臺(tái)將類似應(yīng)用中與其他抓取系統(tǒng)一起分享，使抓取系統(tǒng)更進(jìn)一步優(yōu)化基本抓取工作流程。

簡(jiǎn)單來說，就是機(jī)械手不僅能通過獲取的數(shù)據(jù)分析并自主抓取物件，它還能把自己學(xué)到和獲取的數(shù)據(jù)分享給其他抓取系統(tǒng)。這樣一來，工廠再也不需要一個(gè)一個(gè)地給機(jī)械手設(shè)置參數(shù)，因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)械手學(xué)會(huì)了，那么所有機(jī)械手就都學(xué)會(huì)了。

聽起來有點(diǎn)不可思議，但這種技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。從過去在工廠的各類試點(diǎn)來看，雄克自主抓取技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)取得了不小的成果。僅僅經(jīng)過數(shù)次培訓(xùn)，機(jī)器人的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)便能夠歸納出如何進(jìn)行搬運(yùn)以及有哪些組合選項(xiàng)。在這個(gè)過程中，捕獲場(chǎng)景的攝像頭直接與機(jī)械手交互，并引導(dǎo)機(jī)器人抵達(dá)其目的地。僅在做出幾步重復(fù)操作之后，系統(tǒng)即可自行對(duì)未來的組合和布置做出分類，并采取自主行動(dòng)。

在智能抓取應(yīng)用中，雄克機(jī)械手可獨(dú)自分辨不同部件，就像人手通過觸摸分辨物體，機(jī)械手也會(huì)感應(yīng)零件的幾何形狀和構(gòu)成，以便對(duì)其予以抓取和分類。更值得一提的是，即使物件是無序、隨機(jī)擺放，機(jī)械手也一樣能識(shí)別。

（SCHUNK SVH 五指機(jī)械手，圖源來自：雄克SCHUNK）

人機(jī)協(xié)作時(shí)代，協(xié)作抓取技術(shù)大有發(fā)展空間

如今，為了降低成本，提高生產(chǎn)效率，引入工業(yè)機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備代替人力已經(jīng)成為許多制造業(yè)企業(yè)的優(yōu)先選擇。但隨著市場(chǎng)趨勢(shì)的變化，局部自動(dòng)化的重要性也在與日俱增，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人無法完全滿足這類應(yīng)用需求，協(xié)作機(jī)器人的出現(xiàn)是為了能夠協(xié)同發(fā)揮出人和機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)，很好地補(bǔ)足了傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用局限。

未來，“人機(jī)協(xié)作”模式將從根本上改變制造業(yè)的工作環(huán)境，更加靈活、簡(jiǎn)易、高效的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)將會(huì)成為未來智能工廠的核心競(jìng)爭(zhēng)力。在實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的過程中，安全的協(xié)作抓取技術(shù)以及能夠?qū)崿F(xiàn)自主抓取的智能機(jī)械手都將有更大的發(fā)展空間。