劉志偉

摘 要：機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)行業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目，其中對(duì)人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的研究已成為這個(gè)領(lǐng)域的重點(diǎn)。一方面，人機(jī)協(xié)作機(jī)器人融合了大量的先進(jìn)技術(shù)，成為機(jī)器人行業(yè)的主流發(fā)展趨勢(shì)；另一方面，人機(jī)協(xié)作機(jī)器人簡(jiǎn)化了操作方式。當(dāng)前人機(jī)協(xié)作機(jī)器人普及范圍還有待進(jìn)一步拓寬，我們需要更加深入的研究人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的應(yīng)用技術(shù)，推動(dòng)未來(lái)社會(huì)的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：人機(jī)協(xié)作；機(jī)器人；傳感

中圖分類(lèi)號(hào)：TP24 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

我國(guó)機(jī)器人行業(yè)的快速發(fā)展逐漸催生出了人機(jī)協(xié)作技術(shù)的應(yīng)用。人機(jī)協(xié)作實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人技術(shù)的協(xié)作性，強(qiáng)調(diào)了機(jī)器人工作的主動(dòng)性及智能化。人與機(jī)器人為完成某項(xiàng)工作共同合作，確保機(jī)器人在工作時(shí)處于協(xié)調(diào)狀態(tài)，降低錯(cuò)誤率。人機(jī)協(xié)作機(jī)器人更能適應(yīng)現(xiàn)代化的工作環(huán)境，保證各項(xiàng)機(jī)器人工作的順利進(jìn)行，機(jī)器人在人機(jī)協(xié)作的作用下更加注重其適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)了工作環(huán)境與機(jī)器人的相互統(tǒng)一。

1 人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的工作優(yōu)勢(shì)

人機(jī)協(xié)作機(jī)器人與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人相比有著明顯不同，象傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人是固定安裝的，而人機(jī)協(xié)作機(jī)器人是手動(dòng)可調(diào)整或可移動(dòng)安裝的，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人具備圍欄隔離設(shè)計(jì)，人機(jī)協(xié)作機(jī)器人需與人類(lèi)共處，此類(lèi)不同說(shuō)明了人機(jī)協(xié)作機(jī)器人有著一定的工作優(yōu)勢(shì)，主要包括：1）感知力優(yōu)勢(shì)，人機(jī)協(xié)作機(jī)器人能主動(dòng)感應(yīng)周?chē)沫h(huán)境，以環(huán)境為主做出動(dòng)作反饋，在服務(wù)的過(guò)程中預(yù)防危險(xiǎn)發(fā)生，控制運(yùn)行動(dòng)作的啟停，具有較強(qiáng)的保護(hù)作用；2）友好性優(yōu)勢(shì)，人機(jī)協(xié)作機(jī)器人工作時(shí)與人接觸時(shí)間長(zhǎng)，再加上其不具備圍護(hù)，在友好性設(shè)計(jì)中就要做到表層光滑、平整，連接位置不能有縫隙，不能造成夾傷、撞傷的問(wèn)題。

2 人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的技術(shù)表現(xiàn)

該文結(jié)合人機(jī)協(xié)作機(jī)器人在工作環(huán)境中的應(yīng)用，著重分析了人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的技術(shù)表現(xiàn)，及人機(jī)協(xié)作機(jī)器人中各項(xiàng)技術(shù)的重要性。

2.1 安全控制技術(shù)

安全性能是人機(jī)協(xié)作機(jī)器人設(shè)計(jì)時(shí)最先考慮的問(wèn)題，人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的安全控制技術(shù)體現(xiàn)在3個(gè)方面：1）本機(jī)安全，在對(duì)人機(jī)協(xié)作機(jī)器人進(jìn)行本機(jī)安全設(shè)計(jì)時(shí)，要選擇輕量化的設(shè)計(jì)，該類(lèi)設(shè)計(jì)方案的安全系數(shù)高，避免了機(jī)器人過(guò)重而造成沖擊性的破壞，在人機(jī)協(xié)作機(jī)器人參與的工作環(huán)境中，人流量相對(duì)較大，輕量型設(shè)計(jì)也能避免機(jī)器人與人發(fā)生沖撞，保證機(jī)器人在人機(jī)協(xié)作中的安全性；2）安全監(jiān)控，人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的監(jiān)控系統(tǒng)依靠傳感器實(shí)現(xiàn)安全控制，機(jī)器人工作的環(huán)境中安裝了大量的傳感器，用于測(cè)控運(yùn)行中機(jī)器人的安全性，傳感器專門(mén)負(fù)責(zé)監(jiān)控指定范圍中人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)，判斷機(jī)器人是否為安全狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)立即報(bào)警，把機(jī)器人運(yùn)行時(shí)的危險(xiǎn)概率降到最低；3）驅(qū)動(dòng)安全，此項(xiàng)安全設(shè)計(jì)的直接目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作機(jī)器人驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的安全性，人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的安全驅(qū)動(dòng)方面采用了彈性驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方案，彈性驅(qū)動(dòng)提供了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尿?qū)動(dòng)方式，機(jī)器人結(jié)構(gòu)中需安裝SEA，即彈性驅(qū)動(dòng)器，其可利用彈簧壓縮量控制驅(qū)動(dòng)力，以免驅(qū)動(dòng)器輸出過(guò)度，保護(hù)好驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的過(guò)程。

2.2 運(yùn)動(dòng)可靠性

人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)可靠性是指其在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中達(dá)到一定耐用性、持久性的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)外不同標(biāo)準(zhǔn)的人機(jī)協(xié)作機(jī)器人運(yùn)動(dòng)可靠性存在著明顯的差異，選擇人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的過(guò)程中需全面考察運(yùn)動(dòng)可靠性，保證機(jī)器人協(xié)作期間的使用壽命。人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)可靠性設(shè)計(jì)中要做到配套應(yīng)用，象大部分國(guó)產(chǎn)的人機(jī)協(xié)作機(jī)器人在材料、工藝、機(jī)械零件等方面都具有主動(dòng)配套性，避免人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)上出現(xiàn)缺陷，從整體上提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的可靠性，當(dāng)人機(jī)協(xié)作機(jī)器人配置了高精度的電機(jī)后，須同時(shí)配置高精度的減速機(jī)、連桿裝置等，規(guī)范人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的整體性設(shè)計(jì)，為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)可靠性，還要注意連桿裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)，機(jī)械裝配的誤差以及補(bǔ)償材料的柔性，以便維護(hù)人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的可靠性。

2.3 零部件設(shè)計(jì)技術(shù)

人機(jī)協(xié)作機(jī)器人對(duì)零部件設(shè)計(jì)的要求非常高，目的是確保各項(xiàng)零部件都能夠?qū)崿F(xiàn)整體化的協(xié)作運(yùn)用。機(jī)器人中的所有零部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)都要遵循協(xié)作性的運(yùn)動(dòng)原則，保證機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)高度集成。對(duì)零部件的設(shè)計(jì)技術(shù)有較高的操作要求，不僅要區(qū)分人機(jī)協(xié)作機(jī)器人與傳統(tǒng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特征，還要做到符合工作任務(wù)的運(yùn)動(dòng)需求。人機(jī)協(xié)作機(jī)器人設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的零部件有驅(qū)動(dòng)器、控制器、編碼器等，此類(lèi)零部件在人機(jī)協(xié)作設(shè)計(jì)中起到了決定性作用。該文以人機(jī)協(xié)作機(jī)器人零部件中的電機(jī)為例，分析設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用。電機(jī)為人機(jī)協(xié)作機(jī)器人提供了運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，電機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)有半徑、負(fù)載，按照人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的工作范圍規(guī)劃電機(jī)服務(wù)的路線。一般情況下，人機(jī)協(xié)作機(jī)器人選用中空式的電機(jī)，象科爾摩根產(chǎn)品，該項(xiàng)產(chǎn)品能夠滿足人機(jī)協(xié)作機(jī)器人電機(jī)的運(yùn)動(dòng)需求，而且其在控制方面具有優(yōu)質(zhì)的防護(hù)作用，可以滿足人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的工作流程。目前電機(jī)零部件的設(shè)計(jì)中需重點(diǎn)研究速度控制、力矩控制等，以便滿足批量生產(chǎn)和大規(guī)模生產(chǎn)的需求。

2.4 人機(jī)協(xié)作應(yīng)用

人機(jī)協(xié)作應(yīng)用中，首先要注意機(jī)器人參與人工操作的交互性，人機(jī)協(xié)作機(jī)器人可以按照指令完成各項(xiàng)操作，使人機(jī)協(xié)作機(jī)器人能夠適應(yīng)不同的任務(wù)，提高機(jī)器人的工作效率，人機(jī)協(xié)作機(jī)器人工作的過(guò)程里，機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)完成示教的動(dòng)作，強(qiáng)調(diào)動(dòng)態(tài)服務(wù)與操作的優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)化了人機(jī)協(xié)作的應(yīng)用；然后是人機(jī)協(xié)作機(jī)器人設(shè)計(jì)在傳感設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用，機(jī)器人實(shí)際的運(yùn)行工作時(shí)，視覺(jué)傳感、力覺(jué)傳感都是重要的條件，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)作用下的人機(jī)協(xié)作機(jī)器人合理運(yùn)用傳感設(shè)計(jì)；最后人機(jī)協(xié)作機(jī)器人在應(yīng)用時(shí)會(huì)定期組織內(nèi)置軟件的更新操作，人機(jī)協(xié)作機(jī)器人與智能手機(jī)相似，也需要升級(jí)軟件，實(shí)現(xiàn)了程序的更新、升級(jí)，以免內(nèi)部程序落后。

3 人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)

在人機(jī)協(xié)作機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)中，程序和產(chǎn)品是較為關(guān)鍵的2種操作。程序在人機(jī)協(xié)作機(jī)器人中要做到及時(shí)更新，開(kāi)發(fā)出更多優(yōu)質(zhì)的操作程序，保證程序與人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的相互匹配，體現(xiàn)操作程序的高效性、適應(yīng)性，提升人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的工作能力。產(chǎn)品是指人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的應(yīng)用項(xiàng)目，按照人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的要求設(shè)計(jì)附屬產(chǎn)品，而且人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的產(chǎn)品要依照預(yù)期目標(biāo)設(shè)計(jì)，各項(xiàng)附屬產(chǎn)品依照高性價(jià)比設(shè)計(jì)操作，保證人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的靈活性。人機(jī)協(xié)作機(jī)器人正處于積極發(fā)展的過(guò)程中，越來(lái)越多的人機(jī)協(xié)作機(jī)器人被投入市場(chǎng)內(nèi)，其應(yīng)用范圍肯定會(huì)更加廣闊。

4 結(jié)語(yǔ)

人機(jī)協(xié)作機(jī)器人能夠準(zhǔn)確地完成很多高難度的任務(wù)，解放了大量的人力操作，人可以轉(zhuǎn)向監(jiān)管崗位或者其他更具有創(chuàng)造性的崗位，在機(jī)器人領(lǐng)域的行業(yè)優(yōu)勢(shì)非常明顯?，F(xiàn)階段，人機(jī)協(xié)作機(jī)器人已成為我們新的合作伙伴，在工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，隨著其應(yīng)用程度的提高，我們也會(huì)遇到更多的技術(shù)挑戰(zhàn)，需要我們不斷深入研究，推動(dòng)人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的進(jìn)步，促使人機(jī)協(xié)作機(jī)器人能夠滿足各行各業(yè)的需求。

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