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机器人智能抓握技术的未来挑战与创新机会
来源：3XMaker 发布时间：2019年03月12日机器人智能抓握技术的未来挑战与创新机会
作者：Frank Tobe
翻译：jqr.com
来源：机器人网
触觉感知和受力反馈一直是机器人抓握领域的难题。人类能够快速地看到、选择和抓起物体，然而为了使机器人能在工厂和仓库里每天搬运成千上万的物品，我们需要装配定位和摄像系统。虽然它们能使快速机器人用简易夹具更轻松地抓起物品，但是代价也随之而来——这些系统价格不菲。
在刚过去的Automate和ProMat商业展会上，芝加哥麦考米可中心为世人展示了机器人智能抓握的发展现状。众所周知，两年一度的Automate是一个机器人技术展，而ProMat则主要是一个物料搬运方案展会。今年，ProMat展会现场聚集了超过900家参展商，而Automate展会则吸引了400多家公司的参与。当物流遭遇先进机器人技术，智能抓握会诞生什么发展新思路呢？
迄今为止，还没有一家公司旗下的机器人能做到从一堆不同的物品中高速定向抓握所需物件。提高机器人的抓握能力是有现实原因的，不仅是为了降低人工成本、减轻工人负担，抓握技术的提升将大幅降低工厂在固定装置、传输装置、分拣和定位系统上付出的高昂成本。
在一份名为《2016年美国机器人发展蓝图》的报告中，美国专业机器人研究机构RoboticsVO描述了研发低成本高效抓握技术所面临的挑战：
5年 | 10年 | 15年 | |
操作 | 在现实情景下稳定地抓握简单的几何形状的物体；抓取简单的可形变的物体。 | 抓握复杂和独特的几何形状物体；使用简单的工具。 | 稳健地抓握和操作复杂和可形变的物体；有效地使用工具。 |
研发低成本高效抓握技术的难点在于驱动和感应中蕴含的“第一性原理”。其挑战主要包括两点：定位判断和内在、外在的施力。这两点决定了机器人是正向驱动还是反向驱动，机器人将拥有何种速度、强度、功率，物体接触能否使机器人停止工作，处理粗糙锋利的物品时，机器人又能否“手起刀落”。
在今年的展会上，一些公司展示了能够快速随机抓取物体的智能夹具系统。这远远超前于蓝图中的计划。以下是一些典型公司：
RightHand Robotics：该公司演示了他们的分拣解决方案——一个由三指机械手支持的真空棒，和一个能够高速处理1000SKU的3D视觉系统。这个解决方案能高效运转，并有用于反复试错学习的传感器反馈，能确保工作按序执行。
展会上的一些供应商也选择了RightHand分拣夹具和机器视觉软件解决方案作为机械手臂末端工具。
RightHand Robotics着重强调了他们的视觉软件和抓握系统，并想把它们推广到仓储管理流程中，包括货物搬运、货物分拣和自动包装。
Kinema Systems：该公司的KinemaPick是世界上第一个用于工业机器人的深度学习3D视觉解决方案。该方案支持为多SKU、单个SKU和随机托盘进行分批处理。同时，Kinema系统可以将KinemaPick与任何机器人和真空夹具相连。
此外，展会还展出了一些装有灯光提示系统和多种高度距离指示器的夹具。研究表明，人机协作的前提是人际沟通，而灯光指示是一个十分有效的方法。
Rethink Robotics：瑞森可公司一直是夹具行业的领先者。该公司旗下的Sawyer机器人用屏幕上的眼睛、tower和手腕上的彩色指示灯显示运动状态、训练和提出问题。
Schunk：该公司在展会上展示了Co-actWSG平行夹持器，这款夹具能用不同颜色的指示灯指示不同的运转模式。红色代表训练和问题，蓝色表示安全运转。该夹持器使用了LED灯和相应的颜色编码系统。
近年来，机械手臂末端工具（简称EAOT）的出现频率越来越高，作为帮助机器人实现拾取、放置、移动、搬运和握住等全程自动化操作的重要元件，选择一款合适的EOAT很重要。以下是一些主流夹具供应商：
供应商 | 产品 |
Active8 Robots | Active8 Robots自己生产夹具，也转售各种品牌的对偶机械爪、真空棒和五指机械手。他们也设计和制造定制化的EAOT。 |
Barrett Technology | 该公司的三指BarrettHand已经应用多年。通用性是该产品的主要特征，并且BarrettHand用电子控制的方式快速改变零件/工具的形状，以适应多种定制夹具的功能。 |
Chanto Air Hydraulics | Chanto制造低成本的气动并联爪、角爪和空气爪，它们可用于所有类型和尺寸的机器人（包括协作机器人）。 |
QB Robotics | QB是2011年从比萨大学和意大利理工大学分离出来的企业。他们制造制动器、用于机器人手的装置和系统、把手、三角机器人（delta robots）、和多种刚度致动器。他们也拥有5指柔性机器人机械手。 |
On Robot ApS | Robotiq是Universal Robots生产的UR机器人的主要夹具供应商，而On Robot这家丹麦初创公司则希望填补Robotiq等供应商之外的空白。On Robot生产的夹具非常易用，插口和UR机器人兼容，并且他们的对偶机械抓——在一个简单框架上的两个独立夹具，被认为是一个非常新颖、省时的装置。 |
RightHandRobotics | Righthand Robotics制造和销售用于UR和Rethink Robotics协作机器人的ReFlex SF和ReFlex TakkTile 3指机械手。RHR发行了新型的RightPick夹具，此夹具由一个真空棒和手指组成，以用来快速捡起和抓握单个物体。“Righthand结合了机器学习和智能硬件，解决了物流行业的大问题，开创了一个具有变革意义的技术”，投资者Andy Rubin说。Rubin是前google机器人技术领导者和Playground Global的创立人、CEO。“在人们承受价格以内的工业机器人，第一次可以抓起它们之前从来没有看到过的物体”。 |
Robotiq | Robotiq，一家具有国际影响和众多追随者的加拿大制造商，2008年以来就向UR合作机器人和工业机器人购买者们提供夹具、摄像机、视觉系统和传感器。他们的低价2-3指夹具是新协作机器人用户的标准套件。 |
Sake Robotics | 这家欠驱动并联夹具设置提供商使用持久的陶瓷筋连接制动器和手指运动。他们支持所有主流的合作机器人和工业机器人供应商。当捡取小型物品和环绕大物品时，欠驱动手指保持着直线形状。 |
Schunk | 与典型的Schunk专业精神相符，Schunk把协作机器人的夹具产品重新命名为“协作夹具”。在2016年Automatica 展览上，他们首次展示了新型的HRC夹具，协作夹具JL1, EGP, EGN and WSG，并从此之后开始正式出售。 |
Schmalz | 这个供应所有真空相关产品的德国供应商，很多年前就开始供应真空棒和其它机器人气动抓握装置，并从协作机器人刚开始进入市场就向其供应装置。 |
Shadow Hand | Shadow Robot从1987年就开始提供复杂机器人手臂和修复装置。他们已经开发了各种不同的产品，一些可以成为协作机器人的机械手臂末端工具。Shadow带有转矩传感器的智能抓握系统储备了智能，当它们接近和抓握物品时，它们知道自己抓握的是什么。智能会使其会选择正确的抓握方式。这个系统适用于为所有主流协作机器人开发的Shadow手臂。 |
Soft Robotics | Soft Robotics 是Fanuc的整合商和软指敏感抓握系统的开发商。他们的自动适配、即插即用，气动软质弹性体和效果器使得所有类型机器人和协作机器人上的工业应用创新成为可能。 |
Weiss Robotics | Weiss Robotics的电动伺服器GRIPKIT-E和智能电动GRIPKIT能够方便地安装在UR机器人手臂上。他们的URCAPS插件可以集成到UR的Polyscope软件系统中。Weiss也提供一系列抓握系统，触觉和力扭矩传感装置。 |
Zimmer Group | 德国企业Zimmer在装卸工艺、线性电路技术、工业和软封闭阻尼技术领域提供一系列产品。他们大多数产品和配件都是与UR和其他协作机器人相适配的。 |
