6月22日，機(jī)器人行業(yè)高端智庫立德智庫攜手全球柔性智能機(jī)器人領(lǐng)跑者節(jié)卡機(jī)器人聯(lián)合發(fā)布《2022年中國(guó)協(xié)作機(jī)器人技術(shù)發(fā)展報(bào)告》（以下簡(jiǎn)稱“報(bào)告”），圍繞協(xié)作機(jī)器人前沿技術(shù)展開分析，論述了協(xié)作機(jī)器人智能感知、自主認(rèn)知、人機(jī)交互、碰撞檢測(cè)等技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

來自上海交通大學(xué)、北京理工大學(xué)、上海機(jī)器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、立德機(jī)器人研究院及節(jié)卡機(jī)器人的多位行業(yè)專家出席線上發(fā)布會(huì)，共同探索協(xié)作機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新應(yīng)用。

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前沿發(fā)展趨勢(shì)一：智能感知——多學(xué)科交叉融合

感知是協(xié)作機(jī)器人與人、協(xié)作機(jī)器人與環(huán)境、以及協(xié)作機(jī)器人之間進(jìn)行交互的基礎(chǔ)。就感知技術(shù)而言，除了多傳感信息融合之外，協(xié)作機(jī)器人越發(fā)呈現(xiàn)出與腦神經(jīng)科學(xué)、生物技術(shù)、人工智能、認(rèn)知科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)技術(shù)等深度交叉融合的態(tài)勢(shì)。

未來的研究方向?yàn)?strong>主動(dòng)感知與自然交互理論及方法，更多傳感器的加入，使協(xié)作機(jī)器人能夠理解人類指令（通過聲音、手勢(shì)、圖形）?；趯?duì)復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境下知識(shí)的主動(dòng)獲取、學(xué)習(xí)與推理方法、視覺認(rèn)知與基于動(dòng)態(tài)環(huán)境的主動(dòng)行為意圖理解與預(yù)測(cè)理論、協(xié)作機(jī)器人的自主學(xué)習(xí)與機(jī)器人知識(shí)增殖方法、以及多模態(tài)人機(jī)協(xié)作的態(tài)勢(shì)感知與自然交互方法的研究，實(shí)現(xiàn)協(xié)作機(jī)器人與人之間相互的意圖理解、信息交流，以及自然和諧的情感交互。

前沿發(fā)展趨勢(shì)二：自主認(rèn)知——復(fù)雜環(huán)境靈巧作業(yè)

高度智能是對(duì)新一代協(xié)作機(jī)器人的重大共性技術(shù)需求。當(dāng)前協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用面越來越廣，在復(fù)雜作業(yè)能力、自適應(yīng)可重構(gòu)的裝配能力、對(duì)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的感知能力，以及與人協(xié)作能力方面需要更加智能化。

協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用于在商業(yè)服務(wù)市場(chǎng)，主要挑戰(zhàn)包括自然交互、人機(jī)安全、環(huán)境適應(yīng)、復(fù)雜靈巧作業(yè)等方面，智能化是應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的可行技術(shù)途徑。

協(xié)作機(jī)器人工作于復(fù)雜、嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境，需要更為智能化的環(huán)境感知和適應(yīng)能力、人機(jī)協(xié)同作業(yè)能力和異常處理能力。先進(jìn)的認(rèn)知算法是實(shí)現(xiàn)協(xié)作機(jī)器人高度智能的主要手段。

未來的研究方向?yàn)閺?fù)雜環(huán)境的自主認(rèn)知。深入研究面向復(fù)雜環(huán)境與復(fù)雜任務(wù)的自主控制，辨識(shí)協(xié)作機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)行為和智能操控與環(huán)境之間的關(guān)系和影響規(guī)律，實(shí)現(xiàn)協(xié)作機(jī)器人靈巧作業(yè)與自主控制。

前沿發(fā)展趨勢(shì)三：人機(jī)交互——機(jī)器人操作智能化

隨著人機(jī)交互技術(shù)的快速發(fā)展和人機(jī)工程學(xué)、用戶體驗(yàn)等領(lǐng)域的研究逐步深入，現(xiàn)有的一些人機(jī)交互系統(tǒng)不再是僅限于鼠標(biāo)與鍵盤等簡(jiǎn)單的設(shè)備輸入或示教操作，有些可通過語音識(shí)別、指紋識(shí)別甚至是虹膜識(shí)別，來完成工作程序的輸入。

人們對(duì)協(xié)作機(jī)器人可用性與易用性的要求越來越高，手勢(shì)理解用于人機(jī)交互已成為人機(jī)交互技術(shù)重要的研究?jī)?nèi)容。通過連續(xù)的手勢(shì)識(shí)別操作協(xié)作機(jī)器人是人機(jī)交互技術(shù)的熱門研究方向之一，擁有很廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

手勢(shì)識(shí)別是基于人的手部動(dòng)作完成的，工業(yè)生產(chǎn)中，通過手勢(shì)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，可簡(jiǎn)化機(jī)器人的示教過程與操作流程，具有很大的應(yīng)用價(jià)值。現(xiàn)今，在手勢(shì)識(shí)別領(lǐng)域最為突出的研究方法包括基于手套進(jìn)行識(shí)別以及使用視覺信息進(jìn)行識(shí)別。使用手套的識(shí)別方法主要是使用光纖等獲取手掌、手指的關(guān)節(jié)位置以及彎曲程度并建模。基于視覺的識(shí)別方法是指從相機(jī)獲取手勢(shì)視覺圖像進(jìn)行一系列算法處理，進(jìn)行識(shí)別獲取結(jié)果。

前沿發(fā)展趨勢(shì)四：碰撞檢測(cè)——自適應(yīng)柔順控制

碰撞檢測(cè)一般有基于傳感器的碰撞檢測(cè)和基于無傳感器的碰撞檢測(cè)。

基于傳感器的碰撞檢測(cè)有基于電子皮膚的檢測(cè)方式，基于關(guān)節(jié)扭矩傳感器或基于底座、末端六維傳感器的方式檢測(cè)碰撞。除了這類碰撞檢測(cè)方法，其他的碰撞檢測(cè)大多需要構(gòu)建協(xié)作機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，估計(jì)外力或構(gòu)建觀測(cè)器。當(dāng)外力或觀測(cè)器監(jiān)測(cè)到干擾時(shí)則表示碰撞發(fā)生。

基于無傳感器的碰撞檢測(cè)，首先，通過人與協(xié)作機(jī)器人接觸時(shí)單關(guān)節(jié)電機(jī)電流的檢測(cè)，來判定協(xié)作機(jī)器人與人是軟接觸或是碰撞接觸。其次，根據(jù)當(dāng)前的電機(jī)反饋得到的電流實(shí)際值與動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算中的理想值來設(shè)計(jì)融合算法，產(chǎn)生時(shí)變的電力碰撞檢測(cè)閾值，辨識(shí)事故碰撞或人有意識(shí)的軟接觸，解決人與協(xié)作機(jī)器人接觸后的安全性碰撞問題。