《千人》：如何讓機(jī)器人擁有“自我控制”的自覺意識?
湯青：首先用眼睛去看，工件在什么地方，這是定位;然后去抓，抓的時(shí)候用傳感器來感知，用什么力度去抓，再用眼睛去觀察，要放在什么地方去裝配，然后把它放下，這個(gè)過程主要是結(jié)合了人的視覺傳感器和力覺傳感器功能。
如何讓機(jī)器人具有視力，現(xiàn)在有兩種方法，一個(gè)是雙目視覺技術(shù)。就像人的眼睛一樣，有兩個(gè)照相機(jī)，方便它進(jìn)行三維定位，基于雙目視覺技術(shù)對周圍進(jìn)行三維重建，機(jī)器人既能看到工件在什么地方，又能在運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)身的過程中，合理避開周圍的障礙物，遵照路徑規(guī)劃程序，順利到達(dá)目標(biāo)地點(diǎn)。這個(gè)是初定位，也就是讓機(jī)器人大致知道所要抓取的東西在什么地方，而真正抓到物體，還需要精定位。通過利用激光或結(jié)構(gòu)光三維掃描儀，用光線去掃描物體的表面，對物體進(jìn)行精確定位，可以讓機(jī)器人準(zhǔn)確無誤地抓取工件。除了這兩種技術(shù)，還有單目視覺技術(shù)，結(jié)合工件的三維尺寸，用計(jì)算機(jī)算出工件的具體位置，也可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能。
上面所說的方法是讓機(jī)器人有了視力，如何讓它掌握好抓取的力度，需要依靠力傳感器。抓取物件時(shí)需要加力，同時(shí)傳感器將力度反饋至系統(tǒng)，系統(tǒng)便可感知到力度的大小，對于每一個(gè)具體的工件來說，需要使用多大的力度有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，而這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)提前就已設(shè)置在程序之中。借助于反饋的信息，機(jī)器人可以合理控制和掌握使用的力度。
我們曾做過一個(gè)項(xiàng)目，在汽車傳送帶上完成變速箱的組裝。其中一個(gè)環(huán)節(jié)是機(jī)器人要把軸承插到變速箱的里面，這個(gè)組裝是個(gè)對位的過程，就是要通過力傳感器來做一個(gè)反饋。當(dāng)在裝配的過程中沒有到位，它反饋的力就特別大，當(dāng)它的力小到合適的程度，它就已經(jīng)裝配好。
這就是模擬人類抓取、裝配工件的過程，實(shí)際上是讓機(jī)器人擁有了類似人類的功能，也就是我們說的柔性化加工技術(shù)。傳統(tǒng)的加工技術(shù)編完程序之后，只能讓機(jī)器人重復(fù)做一件事情，遇到不同的工作環(huán)境如需要加工的工件稍微有點(diǎn)差異，就需要重新進(jìn)行編程。而柔性加工技術(shù)不用重復(fù)編程，通過力覺系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)讓機(jī)器人感知到工作環(huán)境包括工件大小、裝配力度的變化，使它能自我調(diào)整程序，改變加工路徑，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的目的，從而滿足個(gè)性化、小批量生產(chǎn)的需求，這就是柔性，也就是靈活性。
《千人》：目前柔性化加工技術(shù)產(chǎn)業(yè)化情況如何?
湯青：現(xiàn)在智能機(jī)器人更多的運(yùn)用不是在工業(yè)領(lǐng)域，而是在服務(wù)領(lǐng)域，比如可以行走，在家里服侍病人的機(jī)器人，這個(gè)智能化程度比我們的工業(yè)機(jī)器人走得更遠(yuǎn)，因?yàn)橄鄬碚f，工業(yè)機(jī)器人是在一個(gè)特定的環(huán)境，專業(yè)性較強(qiáng)。而服務(wù)機(jī)器人面對的環(huán)境更加多元和開放。但工業(yè)制造對柔性化之所以還是有要求，是為了適應(yīng)工件的一致性，同時(shí)處理多品種小批量的生產(chǎn)，滿足用戶差異化的需求。
柔性化加工技術(shù)早期應(yīng)用于較小規(guī)模的柔性加工單元，后來向柔性加工生產(chǎn)線，以及柔性工廠的方向發(fā)展。生產(chǎn)線不僅包括若干工業(yè)機(jī)器人，還有專用機(jī)器及自動(dòng)傳送線及檢測等配套設(shè)備。另一個(gè)趨勢就是朝多功能方向發(fā)展。比如，柔性加工系統(tǒng)不僅可以用于焊接、切削等工序，還可以用于磨削、裝配、檢測等工序。
智能化趨勢之下的中國突破
《千人》：我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀是什么樣的?所面臨的問題有哪些?
湯青：我國的工業(yè)機(jī)器人起步較晚，但取得了長足的進(jìn)步，少自由度工業(yè)機(jī)器人在焊接、搬運(yùn)等方面已有了一定的市場比例。但6關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人和日本、歐洲、美國等發(fā)達(dá)國家相比還有很大的差距，在機(jī)器人應(yīng)用最廣的汽車行業(yè)很少有國產(chǎn)的機(jī)器人和系統(tǒng)。
除了上述問題，中國與國外的差距還體現(xiàn)在我們主要做下游系統(tǒng)應(yīng)用，在上游關(guān)鍵零部件和中游設(shè)備制造方面積弱不振，難有突破。這種局勢的產(chǎn)生源于我們機(jī)器人本體的生產(chǎn)能力特別差。中國發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)大約有二三十年，但在世界上一直沒有拿得出手的機(jī)器人。我們只是購買國外生產(chǎn)的機(jī)器人本體(包括ABB、KUKA,日本發(fā)那科等等)，在此基礎(chǔ)之上開發(fā)下游行業(yè)應(yīng)用。這主要是有幾個(gè)核心技術(shù)和元件沒有突破，一個(gè)是它的控制驅(qū)動(dòng)技術(shù)，第二個(gè)是變速箱技術(shù)。。
但我們國家產(chǎn)業(yè)需求旺盛，其一是下游人工成本增加較多，機(jī)器人替代人工的需求較高，第二個(gè)是確實(shí)有些危險(xiǎn)和工作環(huán)境惡劣的場合，是不適合人做的，還有一些是為了保持工件的加工質(zhì)量和一致性，必須使用機(jī)器人。因?yàn)槭褂萌斯み_(dá)不到精度要求，比如說人工焊接就沒有機(jī)器人焊接的質(zhì)量好。
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