炫酷的智能機(jī)器人，如今已經(jīng)全面融入到人類世界當(dāng)中，在各行業(yè)、各領(lǐng)域當(dāng)中，持續(xù)發(fā)揮著重要作用，讓我們的生活變得越來越舒適。但對于機(jī)器人企業(yè)而言，智能機(jī)器人其實(shí)想要成功運(yùn)作，成功完成人類所交辦的各種任務(wù)，必須要依靠核心部件在背后進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。這就要求機(jī)器人企業(yè)必須掌握智能機(jī)器人所必須的核心部件與關(guān)鍵技術(shù)。

       “十三五”時(shí)期以來，我國智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)良好發(fā)展勢頭，產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖僭鲩L，產(chǎn)業(yè)集群逐漸崛起，產(chǎn)業(yè)賦能不斷深入，成為實(shí)現(xiàn)智能制造、推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的有力抓手。

       盡管我國智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展已基本擁有完整技術(shù)，但仍存在一些問題。例如部分核心零部件依賴進(jìn)口、掌握機(jī)器人核心技術(shù)的企業(yè)并不多、中小企業(yè)面對進(jìn)口的核心零部件更是“買不起”“不會(huì)用”等現(xiàn)象。

       為此有專家建議，想要推動(dòng)中國智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)邁向中高端發(fā)展，必須要加強(qiáng)”產(chǎn)學(xué)研用”精準(zhǔn)配合，實(shí)現(xiàn)核心零部件自主研發(fā)和國產(chǎn)化，解決技術(shù)積累不足、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱等問題。

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，核心部件及關(guān)鍵技術(shù)加快突破。

       根據(jù)工業(yè)和信息化部等15個(gè)部門印發(fā)的《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，“十三五”以來，我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)良好發(fā)展勢頭，產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖僭鲩L，年均復(fù)合增長率約15%。2020年制造業(yè)機(jī)器人密度達(dá)到246臺(tái)/萬人，是全球平均水平的近2倍。服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人在倉儲(chǔ)物流、教育娛樂、清潔服務(wù)、安防、巡檢、醫(yī)療康復(fù)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模應(yīng)用。

中國智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)跑出”加速度“產(chǎn)業(yè)發(fā)展持續(xù)向好。

       與此同時(shí)，隨著智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群逐漸崛起，我國機(jī)器人技術(shù)水平在持續(xù)提升，運(yùn)動(dòng)控制、高性能伺服驅(qū)動(dòng)、高精密減速器等關(guān)鍵技術(shù)和部件加快突破，整機(jī)功能和性能顯著增強(qiáng)。

       以中科深谷例，作為一家高新科技型企業(yè)，依托中科大、合工大集聚多所知名高校及單位的教授專家和行業(yè)資深研發(fā)工程師，成立人工智能與機(jī)器人共性技術(shù)研發(fā)中心，不斷發(fā)展智能機(jī)器人核心零部件與關(guān)鍵技術(shù)，為智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)提供技術(shù)支持和動(dòng)力源泉。

       截至目前中科深谷團(tuán)隊(duì)已成在智能機(jī)器人控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、機(jī)器人本體四大核心部件關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破創(chuàng)新，為全國工業(yè)、農(nóng)業(yè)、協(xié)作機(jī)器人等行業(yè)提供了高品質(zhì)解決方案。

控制與半實(shí)物仿真技術(shù)

       中科深谷控制與半實(shí)物仿真技術(shù)是一種實(shí)時(shí)的嵌入式計(jì)算技術(shù)，具備豐富的I/O資源來采集外部信號，并運(yùn)行嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)。根據(jù)應(yīng)用場景的不同，可分為快速控制原型RCP技術(shù)和硬件在環(huán)HIL技術(shù)兩部分。

采用基于模型設(shè)計(jì)的方法，實(shí)現(xiàn)了相比于傳統(tǒng)開發(fā)工作流程的兩個(gè)重要提升：

從需求捕獲到設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測試，系統(tǒng)模型開發(fā)和測試始終占據(jù)開發(fā)流程的核心。

伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)

       伺服驅(qū)動(dòng)主要采用高性能的 DSP或ARM芯片，實(shí)現(xiàn)SVPWM、PID、FOC磁場定向控制、電流/速度/位置三閉環(huán)控制；可驅(qū)動(dòng)多種電機(jī)，支持多種編碼器，支持EtherCAT、CANOpen、modbus等多種總線協(xié)議；集成了點(diǎn)到點(diǎn)軌跡規(guī)劃、位置跟蹤等功能；具體有過流/過壓/欠壓/堵轉(zhuǎn)/過溫等多種保護(hù)功能；實(shí)現(xiàn)了參數(shù)辨識(shí)、PI參數(shù)自整定、ADRC自抗擾、負(fù)載辨識(shí)等高級算法。

視覺與深度學(xué)習(xí)技術(shù)

      計(jì)算機(jī)視覺，以傳感器獲取圖像數(shù)據(jù)，通過深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，提取圖像深層特征、識(shí)別環(huán)境及目標(biāo)物體，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的視覺導(dǎo)航與機(jī)械臂的目標(biāo)定位等功能，從傳統(tǒng)、固定的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃提升至機(jī)器人自主導(dǎo)航和自主作業(yè)，滿足復(fù)雜場景、移動(dòng)多目標(biāo)實(shí)時(shí)檢測、跟蹤、定位等需求。

 導(dǎo)航技術(shù)

       通過將慣性導(dǎo)航的數(shù)據(jù)(INS)、衛(wèi)星定位導(dǎo)航的數(shù)據(jù)、路標(biāo)定位的數(shù)據(jù)、地圖匹配定位(MM)的數(shù)據(jù)以及視覺定位的數(shù)據(jù)做有效的融合；可實(shí)現(xiàn)車輛橫向/縱向精確定位、障礙物檢測與碰撞避讓、智能車速控制、路徑規(guī)劃及行為決策等功能。

智能機(jī)器人技術(shù)

       裝備了自主開發(fā)的伺服驅(qū)動(dòng)、高負(fù)重比、輕量化協(xié)作機(jī)械臂；通過動(dòng)力學(xué)控制、視覺識(shí)別與定位、力控制技術(shù)和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高速、高精度軌跡規(guī)劃與控制及多機(jī)器人協(xié)同控制等技術(shù)。

      截至目前，中科深谷已實(shí)現(xiàn)多款機(jī)器人核心部件國產(chǎn)替換化，讓中小企業(yè)“買得起”“學(xué)會(huì)用?！?

發(fā)揮核心技術(shù)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)技術(shù)賦能

       作為新興技術(shù)的重要載體，中科深谷發(fā)揮人工智能與機(jī)器人領(lǐng)域核心技術(shù)，將機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)開源開放，讓產(chǎn)業(yè)賦能不斷深入，受到合作企業(yè)的一致好評。

       “以往國內(nèi)核心驅(qū)動(dòng)器大多依賴國外進(jìn)口，產(chǎn)品成本和價(jià)格使得我們這些研究所和中小企業(yè)叫苦不迭，近幾年通過與中科深谷的技術(shù)團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)的伺服驅(qū)動(dòng)器已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，目前我們的驅(qū)動(dòng)器被廣泛應(yīng)用在各種廠家多種規(guī)格型號的電機(jī)上，性能指標(biāo)處于國內(nèi)領(lǐng)先、部分產(chǎn)品指標(biāo)國際領(lǐng)先?！?

      “當(dāng)我們準(zhǔn)備從事腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人的研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)缺乏機(jī)械臂用的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器技術(shù)、EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制器技術(shù)，中科深谷開源伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和EtherCAT機(jī)械臂控制器，幫助我們搭建好第一臺(tái)功能樣機(jī)，使我們的研發(fā)團(tuán)隊(duì)此次合作中，快速掌握相關(guān)技術(shù)，增加了項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)?！?

安徽**智能科技有限公司

      “我們目前已有的工業(yè)機(jī)器人等產(chǎn)品在國內(nèi)具有很強(qiáng)的核心競爭力，年銷售額數(shù)億元，但在協(xié)作機(jī)器人新產(chǎn)品開發(fā)中尚無核心技術(shù)，于去年底委托公共服務(wù)創(chuàng)新平臺(tái)開發(fā)兩款機(jī)型的伺服驅(qū)動(dòng)器，在開發(fā)過程中，平臺(tái)其設(shè)計(jì)好對應(yīng)功率和功能需求的開源EtherCAT伺服驅(qū)動(dòng)器，功能強(qiáng)大、技術(shù)先進(jìn)，將漫長研發(fā)周期縮短至數(shù)月?！?

杭州**醫(yī)學(xué)機(jī)器人有限公司

       此次項(xiàng)目中，中科深谷研發(fā)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的DSP28069M和LAN9252高性能伺服驅(qū)動(dòng)器為項(xiàng)目的成功開發(fā)起到了至關(guān)重要的作用。

       其中28069M驅(qū)動(dòng)器自帶算法庫，集成電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)程序,且適用于所有三相異步、同步電機(jī)。該程序能夠辨識(shí)電機(jī)定子電阻、轉(zhuǎn)子電阻(ACIM)、定子電感、額定磁通(PMSM)和額定感應(yīng)電流(ACIM)、具有FAST觀測器。

InstaSPIN-FOC 方框圖

       LAN9252是集成了兩路以太網(wǎng)PHY的2/3端口EtherCAT從控制器,包括了全雙工100BASE-TX收發(fā)器和支持100Mbps (100BASE-TX),支持3個(gè)Fieldbus存儲(chǔ)器管理單元(FMMU)和4個(gè)SyncManagers,主要用在馬達(dá)控制,過程/工廠自動(dòng)化,通信模塊,接口卡,傳感器,水和氣動(dòng)閥門系統(tǒng)等。

東莞***機(jī)器人股份有限公司

       機(jī)器人被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的重要裝備，其研發(fā)、制造、應(yīng)用也是衡量一個(gè)國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。

       對中科深谷而言，突破機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)、堅(jiān)持開源開放，是中科深谷在進(jìn)行機(jī)器人核心部件和進(jìn)行智能機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的初衷，也是該企業(yè)尋求市場破局、堅(jiān)持國產(chǎn)核心器件替換化長遠(yuǎn)發(fā)展之道。