一、產品開發背景
在新一代信息技術、人工智能、先進制造技術等新技術革新浪潮推動下，全球制造業正從組織模式、生產模式、服務模式等方面發生重大變革，以德國"工業 4.0"為代表的智能制造創新模式得到世界各國的青睞。智能制造技術的快速推廣為工業機器人行業發展提供了巨大的市場機遇。協作機器人作為工業機器人家族的后起之秀，近年來，在各大廠商和資本市場的持續關注下，其創新應用模式不斷涌現，應用場景日益多元化。特別近年來，受人口負增長帶來用工供給不足；
長期獨生子女政策帶來用工場景供給不足和勞動力成本顯著上升等因素影響，使得制造業向自動化智能化升級迫在眉睫。
中科新松自主研發的多可協作機器人DUCO COBOT，面向汽車、3C、半導體等產品種類多、產線更改頻繁的柔性生產環境，解決了這些企業快速部署、高柔性高精度作業以及人機協作等場景需求。
二、產品介紹
多可協作機器人DUCO COBOT由環境感知部分、多可智能協作機器人本體部分、交互部分等組成，整個系統結構如下圖所示。環境感知包含2D/3D 視覺信息感知、機器人末端力感知兩部分，負責多可智能協作機器人作業環境信息的感知、作業對象的檢測、定位以及作業力的感知；多可智能協作機器人本體部分，接收AR交互部分以及其他交交互的任務信息， 2D/3D視覺、末端作業力等多源感知信息，基于機器人智能處理決策框架，產生任務決策指令，控制協作機器人本體完成作業任務；交互部分，包含任務交互、狀態監控、運動仿真、遠程診斷等模塊，可通過示教器、平板、PC、AR等不同的終端進行交互，可以實現人機的本地及遠程交互、診斷等功能。
產品關鍵技術
（1） 高功率密度的機電控一體化關節集成技術
為實現多可智能協作機器人DUCO COBOT的輕量化以及集成化，解決了高功率密度的機電控一體化關節高度集成的技術難題。一體化關節的集成包含機構綜合、電子電氣綜合、機電控綜合、通訊設計以及熱設計等關鍵技術，建立了電機矢量控制模型、全閉環控制模型、電磁仿真模型、關節動力學模型以及熱力學動態模型等，實現200-3000W驅動功率，最終關節控制精度達到5角秒。
（2） 人體協作安全控制及響應技術
多可智能協作機器人DUCO COBOT本身雖然具有輕量化、慣量小等特點，為保證協作安全，仍然需要設計完備的協作安全機制，充分保證人員協作時的安全。
從安全硬件的角度，設計安全控制器，采用雙安全CPU的策略，同時所有的安全控制通道均采用雙通道冗余控制，滿足PLd的安全等級要求。從安全功能的角度，設計包含安全位置監控、安全速度監控、安全力矩監控、碰撞檢測等在內的安全控制功能。
其中碰撞檢測功能，采用伺服級的碰撞檢測策略，滿足響應的實時性。基于精準動力學模型，以及基于廣義動量法的外力觀測器，實現外力的實時精準估計；分析不同碰撞情況下各個關節輸出力矩和電機電流的變化特性，構建碰撞信號在不同工況下的傳遞模型；根據作業情況，建立機器人全身碰撞檢測方案與響應策略，如停止、回退、零力等。開發協作機器人碰撞檢測與多重的安全保障機制，確保人-機、機-環境的作業安全。
（3）力覺/視覺信息融合及作業控制技術
基于視覺感知信息以及多可智能協作機器人末端作業力感知信息，建立力覺-視覺信息融合框架，實現多模態感知信息的融合。以視覺信息作為全局感知信息，力覺信息作為局部作業實時閉環反饋信息，實現了視覺全局定位，視覺信息-力覺信息局部融合控制的整體感知框架，增加了系統作業的精度以及魯棒性。
三、產品應用及市場前景
自2015年以來，中國協作機器人市場進入快車道,年均增速超過50%.根據MIR DATABANK最新數據顯示，預計2021年協作機器人市場將迎來爆發式增長， 預計出貨量將達14372臺，同比增速將高達91.3%。預計到2023年，全球協作機器人的市場將達到120億元。
與傳統工業機器人相比，協作機器人打破了只能應用于工業場景的限制，憑借低自重、高靈活、易編程、可快速配置、作業空間局限性小等特色優勢，在汽車制造、3C電子、醫療健康、食品藥品、教育培訓、新零售等場景中具有廣闊的應用前景。在不斷追求差異化的市場環境下，小批量多品種的柔性化生產需求成為常態。中科新松自主研發的多可智能協作機器人DUCO COBOT可以做到快速部署，并實時地根據產線的狀態調整自己的工作，滿足柔性化生產需求的同時降低人力成本。
