突破智能机器人核心部件共性技术，中科深谷坚持智能机器人及核心零部件创新发展
发布日期：2022-06-29 浏览次数：2522
炫酷的智能机器人，如今已经全面融入到人类世界当中，在各行业、各领域当中，持续发挥着重要作用，让我们的生活变得越来越舒适。但对于机器人企业而言，智能机器人其实想要成功运作，成功完成人类所交办的各种任务，必须要依靠核心部件在背后进行驱动。这就要求机器人企业必须掌握智能机器人所必须的核心部件与关键技术。
“十三五”时期以来，我国智能机器人产业呈现良好发展势头，产业规模快速增长，产业集群逐渐崛起，产业赋能不断深入，成为实现智能制造、推动制造业转型升级的有力抓手。
尽管我国智能机器人产业经过多年发展已基本拥有完整技术，但仍存在一些问题。例如部分核心零部件依赖进口、掌握机器人核心技术的企业并不多、中小企业面对进口的核心零部件更是“买不起”“不会用”等现象。
为此有专家建议，想要推动中国智能机器人产业迈向中高端发展，必须要加强”产学研用”精准配合，实现核心零部件自主研发和国产化，解决技术积累不足、产业基础薄弱等问题。
机器人产业飞速发展，核心部件及关键技术加快突破。
根据工业和信息化部等15个部门印发的《“十四五”机器人产业发展规划》，“十三五”以来，我国机器人产业呈现良好发展势头，产业规模快速增长，年均复合增长率约15%。2020年制造业机器人密度达到246台/万人，是全球平均水平的近2倍。服务机器人、特种机器人在仓储物流、教育娱乐、清洁服务、安防、巡检、医疗康复等领域实现规模应用。
中国智能机器人产业跑出”加速度“产业发展持续向好。
与此同时，随着智能机器人产业集群逐渐崛起，我国机器人技术水平在持续提升，运动控制、高性能伺服驱动、高精密减速器等关键技术和部件加快突破，整机功能和性能显著增强。
以中科深谷例，作为一家高新科技型企业，依托中科大、合工大集聚多所知名高校及单位的教授专家和行业资深研发工程师，成立人工智能与机器人共性技术研发中心，不断发展智能机器人核心零部件与关键技术，为智能机器人产业提供技术支持和动力源泉。
截至目前中科深谷团队已成在智能机器人控制器、伺服驱动器、伺服电机、机器人本体四大核心部件关键技术实现突破创新，为全国工业、农业、协作机器人等行业提供了高品质解决方案。
控制与半实物仿真技术
中科深谷控制与半实物仿真技术是一种实时的嵌入式计算技术，具备丰富的I/O资源来采集外部信号，并运行嵌入式实时系统。根据应用场景的不同，可分为快速控制原型RCP技术和硬件在环HIL技术两部分。
采用基于模型设计的方法，实现了相比于传统开发工作流程的两个重要提升：
从需求捕获到设计、实现和测试，系统模型开发和测试始终占据开发流程的核心。
伺服驱动技术
伺服驱动主要采用高性能的 DSP或ARM芯片，实现SVPWM、PID、FOC磁场定向控制、电流/速度/位置三闭环控制；可驱动多种电机，支持多种编码器，支持EtherCAT、CANOpen、modbus等多种总线协议；集成了点到点轨迹规划、位置跟踪等功能；具体有过流/过压/欠压/堵转/过温等多种保护功能；实现了参数辨识、PI参数自整定、ADRC自抗扰、负载辨识等高级算法。
视觉与深度学习技术
计算机视觉，以传感器获取图像数据，通过深度学习和神经网络算法，提取图像深层特征、识别环境及目标物体，实现移动机器人的视觉导航与机械臂的目标定位等功能，从传统、固定的运动规划提升至机器人自主导航和自主作业，满足复杂场景、移动多目标实时检测、跟踪、定位等需求。
导航技术
通过将惯性导航的数据(INS)、卫星定位导航的数据、路标定位的数据、地图匹配定位(MM)的数据以及视觉定位的数据做有效的融合；可实现车辆横向/纵向精确定位、障碍物检测与碰撞避让、智能车速控制、路径规划及行为决策等功能。
智能机器人技术
装备了自主开发的伺服驱动、高负重比、轻量化协作机械臂；通过动力学控制、视觉识别与定位、力控制技术和深度学习等技术，实现高速、高精度轨迹规划与控制及多机器人协同控制等技术。
截至目前，中科深谷已实现多款机器人核心部件国产替换化，让中小企业“买得起”“学会用。”
发挥核心技术优势，实现技术赋能
作为新兴技术的重要载体，中科深谷发挥人工智能与机器人领域核心技术，将机器人关键技术开源开放，让产业赋能不断深入，受到合作企业的一致好评。
“以往国内核心驱动器大多依赖国外进口，产品成本和价格使得我们这些研究所和中小企业叫苦不迭，近几年通过与中科深谷的技术团队合作研发的伺服驱动器已基本实现国产替代，目前我们的驱动器被广泛应用在各种厂家多种规格型号的电机上，性能指标处于国内领先、部分产品指标国际领先。”
“当我们准备从事腹腔镜手术机器人的研究时，发现缺乏机械臂用的伺服电机驱动器技术、EtherCAT运动控制器技术，中科深谷开源伺服电机驱动器和EtherCAT机械臂控制器，帮助我们搭建好第一台功能样机，使我们的研发团队此次合作中，快速掌握相关技术，增加了项目实战经验。”
安徽**智能科技有限公司
“我们目前已有的工业机器人等产品在国内具有很强的核心竞争力，年销售额数亿元，但在协作机器人新产品开发中尚无核心技术，于去年底委托公共服务创新平台开发两款机型的伺服驱动器，在开发过程中，平台其设计好对应功率和功能需求的开源EtherCAT伺服驱动器，功能强大、技术先进，将漫长研发周期缩短至数月。”
杭州**医学机器人有限公司
此次项目中，中科深谷研发团队自主研发的DSP28069M和LAN9252高性能伺服驱动器为项目的成功开发起到了至关重要的作用。
其中28069M驱动器自带算法库，集成电机的参数辨识程序,且适用于所有三相异步、同步电机。该程序能够辨识电机定子电阻、转子电阻(ACIM)、定子电感、额定磁通(PMSM)和额定感应电流(ACIM)、具有FAST观测器。
InstaSPIN-FOC 方框图
东莞***机器人股份有限公司
机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，是实现工业生产数字化、网络化、智能化的重要装备，其研发、制造、应用也是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。
对中科深谷而言，突破机器人关键技术、坚持开源开放，是中科深谷在进行机器人核心部件和进行智能机器人技术发展的初衷，也是该企业寻求市场破局、坚持国产核心器件替换化长远发展之道。
