从“机器”到“机器人”的仿人化机器人技术之路

撰文 | 潘敏瑶

近几年，全球各类机器人的装机量呈现突飞猛进的速度，但随着应用难度的提高，即从搬运到焊接，再到组装、处理，机器人装机量的增速呈放缓趋势，出现应用价值倒挂的现象。

再从机器人使用密度来看，数据显示，2020年制造业机器人使用密度的世界平均水平为1.26%，即每万名的产业工人会配备100多台机器人，这一使用密度还属于极低的水平，也说明未来机器人的应用仍有巨大空间。

另外，目前工业机器人对非标依赖度高，比如在一个工业集成自动化项目中，自动化设备需要完成从抓放转移到精确定位，再到核心工艺的任务，其中的工业机器人应用量很小，产线上更多采用的是中转机构、整形机构、二次定位设备，以及工艺设备、非标专机、末端设备等。

非夕科技市场总监高云帆此前在高工机器人年会上列举了一组数据，在过去十年平均机器人集成非标比例基本为70%左右，也就是说要让机器人正常运行，需要配备2倍以上的各种非标治具，由此带来的就是目前常见的非标自动化产线技术。

仿人化技术革新之路

非标依赖度高所带来的行业痛点包括柔性生产受限、投资风险、规模效应瓶颈等，高云帆判断，目前大部分机器人是沿着一个机械化能力增强的路径进行产品的迭代升级，强调重复定位精度更高、负载更强、速度更快。协作机器人则因在关节里加入了力传感器或被动式的算法等而具备了一定的柔性，而当协作机器人结合常规的AI技术时，反而没有办法有效的解决一些长尾场景的应用需求。

基于此，非夕科技提出了仿人化的技术路线。从机械化与仿人化的对比来看，机械化依赖各种高精度设备，实现非常精准的轨迹规划，该类设备更适合在结构化的环境中应用，如焊接、喷涂、搬运；仿人化则可以通过视觉、手感调整，完成高难度的装配、复杂处理。

高云帆判断，仿人化正在实现机器人下一增长极。要实现仿人化技术革新，需在力控能力突破、AI技术融合两个方向来着手。

首先，力控能力突破包括精度、响应速度、复杂度三个关键点。在精度方面，非夕通过全新力传感技术实现手感般触觉，可实现0.03% FSO的高准确度，同时可摆脱温度、冲击、电磁等因素的困扰来实现高可靠性。在响应速度方面，非夕通过低串扰关节传动设计、分布式力控伺服硬件、软硬件一体力控架构及算法优化来实现底层软硬件力控优化，实现快速条件反射。在复杂度方面，非夕应用全身力控规划技术，让机器人实现小脑协调，从而使机器人具备多任务实时规划、非轨迹依赖、力位复杂接触控制、任务抗干扰等能力。

另外，在AI技术融合方向上，非夕科技将机器人控制系统“拆解”为多级软硬件回路的层级式智能，从而实现各类算法层独立硬件的优化，让AI聚焦复杂感知与决策，同时让通用化技能与知识持续积累。

在工业级产品的可靠性上，2021年12月，由非夕自主研发及生产的自适应机器人RIZON 拂晓（Rizon 4）获得由国际知名的第三方认证机构Intertek颁发的欧盟CE认证、北美ETL认证证书，成为行业首个通过ETL认证的七轴力控型机器人。

在ISO/TS 15066的碰撞测试方面，Rizon 4取得了优异的测试结果，其模拟与人体的暂态接触和准静态接触的力和压强均符合安全阈值的要求。受益于精密准确的整机力控性能，拂晓是目前唯一可以自主做到末端和肘关节都通过碰撞测试的机器人产品。

仿人化技术的价值

2021年，非夕持续打磨工业级机器人产品，发布通用智能机器人AI平台，同时深入优化和迭代机器人的应用能力，不断将自适应机器人产品性能、可靠性、通用性推进到全新的高度，进而逐步实现包括新一代智能工厂等全新的概念和应用，为行业开启新的蓝海市场。

采用仿人化的技术路线，非夕打造的第三代自适应机器人融合了工业级力控技术、机器视觉和AI技术，能够实现更高层次的智能化，如在不确定的工作环境或在受干扰的情况下，非夕拂晓机器人仍能通过像人一样的手眼配合，迅速回到正常工作状态，完成复杂的工作任务。

举例来看，在整体车身打磨的项目中，非夕机器人可以促使工站方案大幅度降低非标设备占比，从原来的50% 降低为10%；在整线自动化自适应产线中，非夕提供的方案包含10台机械臂，使自动化率提升至100%，成本降低，调试爬坡时间缩短，标准化设备占比提升，工艺信息全回溯。

随着机器人通用性和智能化程度的不断提升，非夕不断优化迭代基于自适应机器人的工业单站应用和整线解决方案，进而提高工业生产场景下的自动化率、生产良率和综合柔性程度。

未来，非夕将持续用仿人化技术进行系统性创新，打造平台型产品，推动智能通用机器人生态发展，开辟全新增长极，为更多行业包括农业、医疗、餐饮、服务等行业的诸多亟待解决的问题提出更多创新性的解法。