「遙操作解決方案」亮相WRC2019，因時機器人助力國產核心零部件崛起

文丨倪霞

採訪丨余欣婷? 倪霞

當國產核心零部件技術創新崛起，中國機器人發展未來可期。

8月20日，一年一度的世界機器人大會在北京亦創國際會展中心如期拉開帷幕。本屆大會以「智能新生態，開放新時代」為主題，聚焦全球智能機器人前沿技術與產業發展趨勢，通過搭建全球化機器人產業交流平台，推動先進技術與思想交流，為全球機器人產業發展貢獻新的智慧，注入新的活力。

同期，世界機器人博覽會、世界機器人大賽亦拉開帷幕。在展會中，A館主要展出了工業機器人與核心零部件，既包括了多關節機器人、協作機器人等最新國內外機器人本體；也展出了新型控制器、減速機、伺服電機、感測器等核心零部件及行業應用的集成解決方案等。

本屆博覽會的機器人企業，吸引了眾多觀眾的眼球。億歐新製造在參觀完A區工業館後發現，中國工業機器人企業已經在各自的領域大放異彩，不僅在產品創新和商用實踐方面加快落地，核心零部件技術層面也得到了大幅度提升。

在眾多機器人企業中，一家展出微型伺服驅動器的企業吸引了筆者的關注，手指關節大小的伺服驅動器是怎麼做出來的呢？旁邊的靈活機器手可以做些什麼呢？帶著這些疑問，億歐新製造採訪了因時機器人創始人蔡穎鵬。

北京因時機器人科技有限公司成立於2016年5月，定位為機器人核心零部件和智能操作解決方案供應商。公司核心團隊來自北航機器人研究所，在機器人領域擁有深厚的技術積累和豐富的產品經驗。公司核心產品微型直線伺服驅動器和靈巧手已經成功應用於機器人、假肢、醫療及工業等領域，累計申請數十項國內外發明專利，並獲得國家高新技術企業、中關村雛鷹人才企業和中關村金種子企業認定。因時機器人致力於賦予機器人智能化操作能力，讓機器人更實用、更智能。此次展會，因時也帶來了最新產品「遙操作解決方案」。

工業機器人持續增長，核心零部件仍陷「卡脖子」困境

事實上，自2013年以來，我國就已成為全球最大的機器人消費國，工業機器人多年來穩居世界市場頭把交椅。而且，逐年增長的中國工業機器人市場吸引了大批國外機器人頭部企業投資進入，在競爭加劇下，國產機器人必須加強技術創新。

此外，近幾年更多製造企業通過自研或購買機器人來提升企業競爭力。根據IFR報告顯示，中國、韓國、日本、美國和德國等國家對工業自動化改造的需求激活了工業機器人市場，促使全球工業機器人使用密度大幅提升，目前在全球製造業領域，工業機器人使用密度已經達到78台/萬人。

在此次世界機器人大會開幕式上，工信部長苗圩表示，「2018年中國工業機器人的產量達到了14.8萬台套，佔全球產量的比重超過了38%。」 「2019年上半年，全球機器人市場規模達到144億美元，而中國機器人市場規模為42.5億美元。」 中國科協黨組書記懷進鵬指出。

由此可見，市場需求拉動下，作為製造業融合創新的重要載體，中國機器人產業正蓬勃發展。在此背景下，各地推動機器換人和自動化技術改造的工業機器人產業加快發展。

然而，國產機器人發展仍面臨許多問題和挑戰，其中，核心零部件 「卡脖子」現象尤為嚴重。多年來，國內工業機器人的核心部件長期受制於日美歐等國際巨頭，依賴進口使得國產機器人成本高昂，在缺乏技術創新情況下，很難發展整機產業以及下游集成應用。

「核心零部件國產化是機器人市場必經階段，這也是國家重點支持的領域。伺服電機、減速器和控制器等核心零部件一體化，可能是未來機器人發展新趨勢。」蔡穎鵬表示。

微型直線伺服驅動器，賦予機器人一雙「靈巧手」

伺服電機是一種補助馬達間接變速裝置，可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象，相當於工業機器人的「神經系統」。

深諳「神經系統」的重要性，因時創新推出了微型直線伺服驅動器。「該系統內部集成了空心杯電機、行星減速器、絲桿機構、感測器以及驅動控制器，具有小體積、高功率密度、高重複定位精度的特點。它攻克了小型減速器設計製造工藝、伺服控制技術和小型化集成等多項關鍵技術，具有很高的技術壁壘。」 蔡穎鵬指出。

事實上，因時微型直線伺服驅動器的LA系列為原有型號，本次展會新發布了LAS、LAF、LASF系列。相比原有型號，由於LAS系列微型直線伺服驅動器的電機和絲桿機構的旋轉中心不在一條直線上，通過齒輪傳動平行布置，因此整體長度更短，截面尺寸比LA系列稍大。

微型直線伺服驅動器按照功能可以分成標準型和力控型兩個系列，標準型具有前饋補償的位置閉環控制和定位末端運動規劃功能；力控型在標準型的基礎上，增加了力感測器及相應的信號採集濾波演算法，可以檢測微型直線伺服驅動器實際的受力情況。

「LA10系列中，整個驅動器尺寸不足成人手指大小，但內部卻包含了電機、減速器、絲桿機構、感測器以及驅動控制器等，並且整體重量只有20g，是目前市面上體積最小、重量最輕的一體化直線伺服系統。」蔡穎鵬強調。

事實上，內部集成6個微型直線伺服驅動器（原有型號）和6個壓力感測器的因時仿人五指靈巧手在今年1月份就已經上市銷售，作為國內首款達到商用級別的量產靈巧手，其已應用於機器人末端執行器、假肢、教育科研裝備等。

相比於國外動輒幾十萬上百萬的靈巧手產品，以及國內不少還處於實驗室階段的靈巧手，因時的靈巧手是業內同仁找尋已久的一類產品。因時仿人五指靈巧手具有6個自由度和12個運動關節，結合力為混合控制演算法，可以模擬人手實現精準的抓取操作。0.5N的指尖壓力解析度已經可以滿足葡萄、豆腐等柔軟物體的抓取要求。

應用場景廣泛，「遙操作解決方案」首次亮相

一體化伺服驅動單元，使用更加便捷，為機器人、醫療設備、自動化設備的設計開闢了一條新的技術路線，具有非常廣泛的應用前景和商業價值。因時的伺服控制系統，主要面向B端機器人企業。

除機器人靈巧手以外，微型直線伺服系統，還能應用在仿生機器人的並聯協作、醫療器械的中醫診脈、消費領域的旋轉舵機、航模的無人機螺旋槳以及其他骨骼機械手中。

此次展會，因時機器人還展出了最新遙操作機械手。經筆者了解，這其實是一套「遙操作解決方案」，由國內四家機器人公司合作完成。

據展台負責人介紹，整套方案的操控端由動捕系統和力反饋外骨骼機械手構成，可以採集到人體雙臂位置信息以及手指的握力信息，並將機器人端的實際受力情況反饋到外骨骼機械手，實現力感知與力傳遞；機器人端由移動底盤、雙臂協作機器人和靈巧手構成，可以在自主運動和遠程遙控兩種工作模式進行切換。

事實上，力感知和力控制是實現遙操作過程中最為重要的一環。就現階段而言，由於環境感知、物體識別定位，以及決策、規劃、控制技術尚未成熟，機器人在大多數環境下還無法實現完全自主決策和自主操作。因此，人機協作遙操作不失為當前技術發展階段的一個有效方案。

「此次展出的外骨骼機械手，是穿戴式機械手產品，當手臂上的外骨骼感測器檢測到手指姿態的信號，會將其傳輸給雙臂機器人末端的靈巧手，從而實現動作同步。」蔡穎鵬告訴記者。

因時機器人立足微型直線伺服驅動器，賦予了原本堅硬的機器人更多想像。機器人「靈巧手」、「骨骼手」的展出，不僅是國產機器人產業的進步，更代表著國內核心零部件在創新技術發展走出的堅實一步，因時機器人跨出的「一小步」，也是中國機器人核心零部件跨出的一大步。

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