摘 要：本論文以手勢識別、動作預(yù)判、為隱形二維條碼導(dǎo)引、七自由度機械手臂、電子觸覺皮膚的應(yīng)用與仿章魚機械手臂技術(shù)為核心，以中小制造企業(yè)為目標(biāo)客戶，設(shè)計出一套可應(yīng)用于電子、視頻、醫(yī)療等產(chǎn)業(yè)的人機協(xié)作機器人，旨在拓展已有的協(xié)作機器人與人類的交互方法、導(dǎo)引方式，實現(xiàn)協(xié)作機器人在力量與精度同人類在技巧與能力上的完美結(jié)合。

關(guān)鍵詞：聾啞協(xié)作；機器人；協(xié)同作業(yè)

一、引言

時代改變，機器人已成全球大趨勢。隨著“工業(yè)4.0”時代的到來，中國制造業(yè)已經(jīng)走到轉(zhuǎn)型升級的拐點，作為制造業(yè)皇冠上明珠的工業(yè)機器人迅速成為時代新寵兒。據(jù)IFR和中國機器人工業(yè)聯(lián)合會發(fā)布的報告數(shù)據(jù)顯示，中國在2000～2014年工業(yè)機器人銷售量的年均增長率高達(dá)40%，并在2013年成為全球最大的工業(yè)機器人市場[1]，預(yù)計2022～2023年每年工業(yè)機器人銷量增長15%。

對于目前協(xié)作機器人與人類的交互方式極其有限，已跟不上時代發(fā)展的腳步。只能通過示教器編程，以及基于力矩傳感器的拖動示教和碰撞防止等方式進(jìn)行低程度的人機交互，這使得協(xié)作機器人只能與人進(jìn)行低程度的協(xié)同作業(yè)，限制了協(xié)作機器人的應(yīng)用范圍。另一方面，低成本、小型化和高可靠性的導(dǎo)引技術(shù)，是未來機器人導(dǎo)引技術(shù)的發(fā)展趨勢，而現(xiàn)有的導(dǎo)引技術(shù)，如：激光導(dǎo)引、視覺導(dǎo)引、GPS導(dǎo)引在這三個方面均存在一定的不足[2]， 由于人機協(xié)作機器人重量輕巧，可在廠房內(nèi)輕松移動，導(dǎo)引技術(shù)的重要性不言而喻[3]。

二、系統(tǒng)分析

依據(jù)市場定位和發(fā)展戰(zhàn)略制定一套科學(xué)系統(tǒng)的管理體制，并對內(nèi)部激勵體制和約束體制不斷完善，通過結(jié)合多種宣傳方式和廣告方式，打造項目的品牌知名度。

我們將以研發(fā)技術(shù)為核心，完善生產(chǎn)、使用商與銷售商的生產(chǎn)銷售鏈，在生產(chǎn)上打造上游（芯片制造）—中游（數(shù)據(jù)提供）—下游（服務(wù)商）的生產(chǎn)模式，以直銷和新媒體銷售方式為主，打造系統(tǒng)的運營模式，并有針對性地服務(wù)于未成年人、商務(wù)人士以及具有視聽障礙的殘障人士等目標(biāo)人群[4]。

我們預(yù)成立公司并將基于現(xiàn)代企業(yè)法人治理結(jié)構(gòu)的建立，股東會、董事會、監(jiān)事會等現(xiàn)代企業(yè)組織機構(gòu)的建立，高素質(zhì)的管理人才的培養(yǎng)，形成一個能力強、效率高的決策體系。

三、系統(tǒng)概要闡述

（一）系統(tǒng)闡述原理

我們將依據(jù)市場定位和發(fā)展戰(zhàn)略制定一套科學(xué)系統(tǒng)的管理體制，并對內(nèi)部激勵體制和約束體制不斷完善，通過結(jié)合多種宣傳方式和廣告方式，打造項目的品牌知名度。

我們將以研發(fā)技術(shù)為核心，完善生產(chǎn)、使用商與銷售商的生產(chǎn)銷售鏈，在生產(chǎn)上打造上游（芯片制造）—中游（數(shù)據(jù)提供）—下游（服務(wù)商）的生產(chǎn)模式，以直銷和新媒體銷售方式為主，打造系統(tǒng)的運營模式，并有針對性地服務(wù)于未成年人、商務(wù)人士以及具有視聽障礙的殘障人士等目標(biāo)人群。

（二）系統(tǒng)實際意義

工業(yè)2025的推出，中國正由制造大國向制造強國轉(zhuǎn)型升級，高技術(shù)含量的機器人市場前景廣闊，人機協(xié)作機器人的出現(xiàn)可進(jìn)一步激活中小制造企業(yè)市場。團(tuán)隊會做好前期產(chǎn)品推廣，增加免費試用等策略，增加產(chǎn)品信任度；多種渠道引進(jìn)多元技術(shù)人才；強化產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢，加大機器人研發(fā)的力度；向銀行申請貸款，拓展融資渠道。中期本企業(yè)向著多元化的方向繼續(xù)發(fā)展，引入一系列活動服務(wù)，擴(kuò)大公司在社會上的知名度，被大眾熟知。后期則繼續(xù)擴(kuò)大公司產(chǎn)品的影響力，使其稱為機器人市場的主流，開展更多的活動，從而在市場占有一席之地。

四、關(guān)鍵技術(shù)介紹

隨著工業(yè)自動化的進(jìn)一步發(fā)展，可以安全的與人類進(jìn)行直接交互接觸的協(xié)作機器人逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)機器人出現(xiàn)在需要人類介入的工作中，他們把機器人的精確和力量和人類獨特的技巧與能力結(jié)合起來，更好地完成作業(yè)。但是，目前協(xié)作機器人與人類的交互方式極其有限，只能通過示教器編程，以及基于力矩傳感器的拖動示教和碰撞防止等方式進(jìn)行低程度的人機交互，這使得協(xié)作機器人只能與人進(jìn)行低程度的協(xié)同作業(yè)，限制了協(xié)作機器人的應(yīng)用范圍。另一方面，低成本、小型化和高可靠性的導(dǎo)引技術(shù)，是未來導(dǎo)引技術(shù)的發(fā)展趨勢，而現(xiàn)有的直接坐標(biāo)導(dǎo)引、電磁導(dǎo)引、磁帶導(dǎo)引、光學(xué)導(dǎo)引、激光導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航和GPS（全球定位系統(tǒng)）導(dǎo)航八大導(dǎo)引技術(shù)在三個方面均存在一定的不足?；谏鲜龇治?，本團(tuán)隊以手勢識別、動作預(yù)判、為隱形二維條碼導(dǎo)引、七自由度機械手臂、電子觸覺皮膚的應(yīng)用與仿章魚機械手臂技術(shù)為核心，設(shè)計出一款工業(yè)協(xié)作機器人，具體的介紹方案如下：

工業(yè)2025的推出，中國正由制造大國向制造強國轉(zhuǎn)型升級，高技術(shù)含量的機器人市場前景廣闊，人機協(xié)作機器人的出現(xiàn)可進(jìn)一步激活中小制造企業(yè)市場。團(tuán)隊會做好前期產(chǎn)品推廣，增加免費試用等策略，增加產(chǎn)品信任度；多種渠道引進(jìn)多元技術(shù)人才；強化產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢，加大機器人研發(fā)的力度；向銀行申請貸款，拓展融資渠道。中期本企業(yè)向著多元化的方向繼續(xù)發(fā)展，引入一系列活動服務(wù)，擴(kuò)大公司在社會上的知名度，被大眾熟知。后期則繼續(xù)擴(kuò)大公司產(chǎn)品的影響力，使其稱為機器人市場的主流，開展更多的活動，從而在市場占有一席之地。

協(xié)作機器人是一種從設(shè)計之初就考慮降低傷害風(fēng)險，可以安全的與人類進(jìn)行直接交互接觸的機器人。傳統(tǒng)工業(yè)機器人在工作時，受限于技術(shù)和歷史原因，為了保證安全需要采取某些措施把人類排除在工作區(qū)域之外，例如汽車廠的焊接，噴漆等工序完全不需要人的參與，因此用安全圍欄/光柵圍住即可。

協(xié)作機器人的目的是為了把機器人（精確）的重復(fù)性能和人類獨特的技巧與能力結(jié)合起來，人類擅長解決不精確/模糊的問題，而機器人則在精度、力量和耐久性上占優(yōu)。比如電子產(chǎn)品裝配，機器人來放置零件，操作人員負(fù)責(zé)組裝；醫(yī)療領(lǐng)域，機器人代替護(hù)士進(jìn)行手術(shù)輔助等。鑒于本團(tuán)隊的協(xié)作機器人處在研發(fā)末期，為便于此方案的描述，本文以YuMi協(xié)作機器人為例進(jìn)行闡述YuMi是ABB公司在2015年推出的全球首款雙臂協(xié)作機器人[5]。

參考文獻(xiàn)：

[1]張渝.基于深度學(xué)習(xí)和機器視覺的復(fù)雜背景裂紋檢測算法研究[D].重慶理工大學(xué)，2024.DOI：10.27753/d.cnki.gcqgx.2024.000696.

[2]練義華.基于深度學(xué)習(xí)和機器學(xué)習(xí)的全天候地表溫度估算方法研究[D].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2023.DOI：10.27630/d.cnki.gznky.2023.000733.

[3]胡楠.基于深度學(xué)習(xí)和機器視覺的玉米種子品種識別研究[D].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2023.DOI：10.27163/d.cnki.gjlnu.2023.000172.

[4]鄧楠，Pastur Luc R.，Noack Bernd R..基于第一性原理和機器學(xué)習(xí)方法的深度平均場建模[C]//中國力學(xué)學(xué)會流體力學(xué)專業(yè)委員會.第十二屆全國流體力學(xué)學(xué)術(shù)會議摘要集.哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）機電工程與自動化學(xué)院;巴黎綜合理工國立高等先進(jìn)技術(shù)學(xué)院機械科學(xué)與工業(yè)應(yīng)用研究所;，2022：1.DOI：10.26914/c.cnkihy.2022.068502.

[5]裴熠麟.基于深度學(xué)習(xí)理論和機器視覺技術(shù)的橋梁上車載識別研究[D].湖南大學(xué)，2020.DOI：10.27135/d.cnki.ghudu.2020.003341.

作者簡介：鄭俊，男，碩士，研究方向為計算機信號處理。江蘅蕪，女，本科。

基金項目：1.教育廳自然科學(xué)重點項目（項目編號2022AH051952）項目資助；2.國家自然科學(xué)基金項目 （項目編號62101206）項目資助。橫向項目：黃山學(xué)院橫向項目（項目編號：hxkt2024089）項目資助。