昆山智能裝備研究院系中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所科技成果產(chǎn)業(yè)化基地，成立于 2017 年，是“機(jī)器人技術(shù)國(guó)家工程研究中心江蘇中 心”、“機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室雙臂機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室”建設(shè)依托單位。開(kāi)發(fā)的雙臂協(xié)作工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)化生產(chǎn)線等系列化產(chǎn)品 , 在金屬 板材加工、鐵路智能檢測(cè)、陶瓷制造、電子裝配、半導(dǎo)體物流等多個(gè)行業(yè)已產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用， 致力于中國(guó)科學(xué)院高新技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用 , 構(gòu)建長(zhǎng)三角地區(qū)新型鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的有機(jī)融合 , 打造星星之火可以燎原。

　　1 背景

　　機(jī)器人被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，滿足人類在眾多 領(lǐng)域的生產(chǎn)和生活服務(wù)需要。作為信息技術(shù)、控制技術(shù)、智能 制造技術(shù)集成創(chuàng)新的重大成果，機(jī)器人在推動(dòng)以智能化為特征 的產(chǎn)業(yè)變革進(jìn)程中發(fā)揮著日益重要的作用。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人 只有一個(gè)手臂，在結(jié)構(gòu)化的工業(yè)環(huán)境下具有較好的作業(yè)能力， 然而當(dāng)他們面對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)化、甚至非結(jié)構(gòu)化的復(fù)雜環(huán)境時(shí)，往往 無(wú)法滿足生產(chǎn)需求。昆山智能裝備研究院自主開(kāi)發(fā)的雙臂機(jī)器 人為這個(gè)問(wèn)題帶來(lái)了現(xiàn)實(shí)的解決方案。

　　雙臂機(jī)器人是近幾年出現(xiàn)的一類新型協(xié)作機(jī)器人，從仿生 的角度看，該類機(jī)器人更適合代替人工完成制造作業(yè)，具有廣 泛的應(yīng)用前景。雙臂機(jī)器人雙手可協(xié)作完成任務(wù)，有防碰撞和避障功能，可以完美實(shí)現(xiàn)人機(jī)共融工作。相比較于單臂的工業(yè) 機(jī)器人，雙臂機(jī)器人的開(kāi)發(fā)操作能力和適應(yīng)性更強(qiáng)，更能滿足 應(yīng)用的要求，是機(jī)器人未來(lái)發(fā)展的方向之一。

　　雙臂機(jī)器人協(xié)同的關(guān)鍵技術(shù)研究分為機(jī)器人開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù) 和應(yīng)用技術(shù)兩部分，具體內(nèi)容包括碰撞檢測(cè)、智能避障、工作 空間分析及軌跡規(guī)劃、人工蜂群算法、無(wú)碰撞路徑規(guī)劃、最優(yōu) 路徑規(guī)劃、視覺(jué)定位和目標(biāo)識(shí)別、工藝研究和手抓研制等，這 些技術(shù)構(gòu)成了雙臂機(jī)器人開(kāi)發(fā)和應(yīng)用技術(shù)體系。通過(guò)以上體系 的構(gòu)建開(kāi)發(fā)新一代開(kāi)放性更好、性價(jià)比更高、支撐服務(wù)更完善 的雙臂機(jī)器人，是建設(shè)人機(jī)共融生態(tài)的關(guān)鍵技術(shù)和核心部件。

　　2 架構(gòu)

　　雙臂機(jī)器人由兩個(gè)四(或六) 自由度升降型平面(立體) 關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)械臂構(gòu)成，雙臂協(xié)調(diào)作業(yè)，系統(tǒng)主要包括雙臂機(jī)器 人本體、控制柜、視覺(jué)系統(tǒng)、端拾器、直線行走機(jī)構(gòu)(可選) 和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(可選)組成。

　　行走軸，雙臂機(jī)器人可整體安裝于行走機(jī)構(gòu)上，此軸能夠 極大地延伸機(jī)器人的工作覆蓋范圍，從而顯著減少實(shí)際需要使 用的機(jī)器人數(shù)量。

　　回轉(zhuǎn)軸，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝的機(jī)器人腰部，可為雙臂機(jī)器人提 供額外的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，增加機(jī)器人可達(dá)范圍以適應(yīng)更為復(fù)雜的 使用要求。

　　視覺(jué)系統(tǒng)，視覺(jué)系統(tǒng)為機(jī)器人提供圖形認(rèn)知和感知能力。 視覺(jué)定位：用于指引機(jī)器人操作和行動(dòng)又可分 2D 和 3D 定位。

　　缺陷檢測(cè)：用于機(jī)械零部件的尺寸檢測(cè)，定性或半定量檢測(cè)。

　　遠(yuǎn)程服務(wù)模塊，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將故障數(shù)據(jù) 傳送給數(shù)據(jù)中心， 對(duì)故障進(jìn)行分析處理， 實(shí)現(xiàn)主動(dòng)售后的理念， 縮短了維修的時(shí)間，通過(guò)以太網(wǎng)、WIFI、GPRS 和 4G5G 等通 訊技術(shù)將動(dòng)態(tài)信息和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的 遠(yuǎn)程運(yùn)維。

　　3 市場(chǎng)

　　雙臂機(jī)器人主要應(yīng)用于智慧零售、電器電子，機(jī)械加工， 智能倉(cāng)儲(chǔ)，汽車零部件、陶瓷裝備、物流和鈑金加工以及智能 裝配等行業(yè)領(lǐng)域，視覺(jué)部分延伸于自動(dòng)化領(lǐng)域，其功能主要包 括定位及檢測(cè)，主要應(yīng)用于分揀、裝配、質(zhì)量監(jiān)控、激光打碼 等方向。

　　4 特色

　　雙臂工業(yè)機(jī)器人是面向國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求， 自主開(kāi)發(fā)的新型智 能工業(yè)機(jī)器人， 目前已完成多個(gè)型號(hào)的樣機(jī)研制和產(chǎn)業(yè)化工作。

　　(1) 綜合幾何法與代數(shù)法的優(yōu)點(diǎn)， 完成了手臂的逆解計(jì)算。

　　(2)成功地實(shí)現(xiàn)了開(kāi)放式系統(tǒng)下由模塊化關(guān)節(jié)構(gòu)成的服 務(wù)機(jī)器人雙臂的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。

　　(3)從神經(jīng)生理學(xué)角度出發(fā)，對(duì)雙臂機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)進(jìn) 行了擬人化。

　　(4)設(shè)計(jì)了基于 Petri 網(wǎng)模型內(nèi)核的雙臂協(xié)調(diào)操作控制 結(jié)構(gòu)。

　　(5)應(yīng)用技術(shù)研究：面向不同行業(yè)需求，基于已有雙臂 工業(yè)機(jī) 器人開(kāi)發(fā)專用執(zhí)行系統(tǒng)、應(yīng)用軟件，形成基于雙臂機(jī) 器人的系列化制造系統(tǒng)。

　　(6)雙臂機(jī)器人產(chǎn)品的應(yīng)用驗(yàn)證與考核，建立雙臂工業(yè) 機(jī)器人 的工藝性能及工業(yè)可靠性的測(cè)試平臺(tái)。

　　(7) 形成基于雙臂工業(yè)機(jī)器人小批量生產(chǎn)條件，為各類 企業(yè)客戶提供產(chǎn)線級(jí)、車間級(jí)、工廠級(jí)的自動(dòng)化成套解決方案。

　　(8)逐步推動(dòng)雙臂工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品的示范應(yīng)用與推廣。

　　(9)我院共同起草的《雙臂工業(yè)機(jī)器人性能及其試驗(yàn)方 法》已成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

　　5 指標(biāo)

　　6 總結(jié)

　　機(jī)器人是人工智能的重要研究領(lǐng)域，隨著人工智能技術(shù)的 突破升級(jí)，機(jī)器人感知能力和交互能力越來(lái)越強(qiáng)，雙臂協(xié)作機(jī) 器人的市場(chǎng)呈現(xiàn)明顯增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)， “人機(jī)共融”成為重要發(fā)展趨勢(shì)， 雙臂機(jī)器人助力人機(jī)共融生態(tài)發(fā)展和建設(shè)。