云化复合移动机器人技术开发及应用研究

近期，重庆遨博研究院的副院长刘晶晶与机器人创新应用中心主任杨鑫凯共同在《重庆科技报》上发表了一篇名为《云化复合移动机器人技术开发及应用研究》的文章。这篇文章深入探讨了复合移动机器人的技术开发及其应用领域。

复合移动机器人，这是一种集大成的新型机器人，融合了移动平台、操作机（以机械臂为主）、视觉模组、末端执行器等多元技术。相较于传统的工业机器人，它的作业范围更广，能集成更多功能，更能串联起更多的工作环节，完美适应当前柔性产线的生产需求。加大对云化复合移动机器人的技术研究，无疑是推动行业技术进一步发展的重要举措。

云化复合移动机器人技术发展现状与趋势：

一、技术发展现状

国外在此领域的技术发展迅猛。例如，德国的Magazino推出的TORU移动仓库机器人，具备智能识别系统，能够准确从货架上挑选出指定物品。而国内的机器人厂商也在积极探索开发，遨博（北京）智能科技有限公司、新松机器人有限公司等已经率先推出了轻载复合机器人。

二、技术发展趋势

复合机器人源于工业机器人技术，经过两个世纪的发展，其智能化程度已经有了显著的进步。未来，随着人们对机器人性能要求的提高，机器人的发展将呈现以下趋势：

1. 微型化：随着微电子技术、纳米技术的发展，机器人的体积和质量将逐渐缩小，灵活性更高，能耗更低。

2. 高可靠性：未来机器人将在更复杂的环境中工作，必须具备较高的可靠性，保证正常工作的连续性。

3. 仿生设计：机器人的设计将结合仿生学，借鉴自然界的创意，如机器鱼等。

4. 更友好的人机交互：机器人将更全面地理解人类的需求，通过语言、动作、表情等进行交互。

5. 人机协作：人和机器人将共同完成任务，改变原来相互隔绝的现状。

6. 人工智能：机器人将具备与人类相似的环境感知能力，以及在当前环境下做出最优决策的能力，变得更拟人化。

云化复合移动机器人技术开发也面临一些挑战：

一、协作机械臂的柔顺控制技术及碰撞规避研究进入深水区。为了实现复合机器人的高效精准动作，需要突破一体化关节设计、高速高精度可多圈转动的一体化关节研发等关键技术。

二、视觉感知导航技术尚不成熟。复合机器人依赖视觉感知规划系统实现自主导航，这包括传感、感知、规划等多个系统，需要进一步完善。

云化复合移动机器人的开发和应用是一个充满挑战和机遇的领域。随着技术的不断进步，我们期待这一领域能带来更多的创新和突破。复合机器人技术：从视觉感知到云端控制的前沿挑战与策略建议

复合机器人作为现代科技的杰出代表，正以其独特的多功能性和可扩展性引领着工业机器人领域的发展潮流。针对其视觉感知规划系统，我们建议采用模块化的设计方法，构建高精度的视觉感知规划系统的分层体系结构。这一体系涵盖了核心算法层、软硬件平台层及应用层等多个方面。在核心算法层面，我们需要深入研究成像算法、识别算法以及轨迹规划算法等关键技术。而在软硬件平台层面，我们需要搭建起包括高精度3D相机、视觉算法软件以及机器人规划软件等在内的视觉规划体系。在应用层面，我们则需要形成具有不同功能的视觉组件，并通过提前定义的通信协议实现各产品间的互联互通。

为了实现复合机器人的任务规划与动作执行，我们必须关注其视觉感知技术的自主化。当前，工业相机的视觉成像安全稳定性以及视觉感知软件算法的精确性等方面仍存在技术缺陷。我们需要着力打造具备自主可控能力的低成本核心部件，提升机械臂作业环境的感知能力，以及基于多传感器的目标融合感知技术。为了构建起多目标约束下的多自由度机械臂自主运动规划技术，我们还需要深入研究机械臂的柔顺控制技术及碰撞规避方法。

另一方面，复合机器人的控制系统作为调控机器人运动的核心，其重要性不言而喻。由于复合机器人包含了多种执行系统与操作模组，控制系统的性能直接影响到任务的执行准确性与流畅性。尽管移动机器人与机械臂各自的主控制系统已经相对成熟，但双方硬件及软件的互联互通仍存在不足。为了解决这个问题，我们需要深入研究基于5G的云端一体化实时控制技术。当前，这一领域的技术还不够成熟，存在着较多的技术难点需要我们攻克。

工业互联网平台的安全问题也是复合机器人技术发展中不可忽视的一环。随着工业互联网平台的建设步伐不断加快，其对安全的需求也日益迫切。在这个过程中，我们需要关注云基础设施层的安全问题，防止攻击者利用虚拟化软件的漏洞对工业互联网平台造成危害。为此，我们需要加强对工业互联网平台的安全研究，提升其安全防护能力。

实时构建与智能决策在工业互联网平台上正成为一股新势力。该平台集成了建模与开发环境以及机理模型等核心组件，它们能够依据高精度的3D激光雷达数据回传和尖端人工智能算法，对周围环境进行细致的特征提取、数据关联等操作。在此基础上，系统能够实时进行状态估计和更新，构建出周围环境的精确3D模型。更令人振奋的是，这些技术还融合了智能识别等先进的人工智能技术，对机器人的运动状态和执行任务进行智能决策。

（三）积极投身于基于5G的云端一体化实时控制技术的深度研发

针对动态开放环境中复合机器人多机系统执行任务的需求，我们立足于现有的工业互联网技术，致力于研究复合机器人的硬件集成技术。我们努力实现环境监控传感器、电机驱动及运动控制、网络异常安全模块、5G通信等模块的完美集成。我们也不停步于开发复合机器人的边缘计算模块和云端服务平台等关键组件，实现复合机器人工控机的云端化。将云端系统作为复合机器人运行的智慧决策中心，复合机器人系统由此组成——复合机器人本体+5G通信系统+云端大脑。通过云端控制计算，我们追求的效果超越传统的机电一体化。我们致力于通过逆向方法有效获取多传感器的信息数据，借助5G网关将所有传感器连接到5G基站并直接分流到边缘计算服务器。在这个过程中，我们优化参数配置，采用自适应的SLAM导航定位技术、SCADA系统和调度模型。机器人运行时，可以根据实际需求，自动选择有效的传感信息，动态优化SLAM参数。基于调度模型和SCADA系统，我们实现多机协同的精准控制。

（四）推动云管边端的工业互联网平台及应用的发展

考虑到当前边缘计算技术的最新发展趋势以及复合机器人应用的各种需求，我们正在研究复合AGV硬件集成边端、云控服务器平台、5G网络技术架构等三个层次的部署策略，意图构建一个云管边端的工业互联网平台。我们的云端服务器拥有超过一体化工控机三倍的计算能力，能够同时管理和控制三台以上的底层群机。