人机协作机器人的探讨

刘志伟

摘 要：机器人产业是现代科学技术行业的重点发展项目，其中对人机协作机器人的研究已成为这个领域的重点。一方面，人机协作机器人融合了大量的先进技术，成为机器人行业的主流发展趋势；另一方面，人机协作机器人简化了操作方式。当前人机协作机器人普及范围还有待进一步拓宽，我们需要更加深入的研究人机协作机器人的应用技术，推动未来社会的进步。

关键词：人机协作；机器人；传感

中图分类号：TP24 文献标志码：A

我国机器人行业的快速发展逐渐催生出了人机协作技术的应用。人机协作实现了机器人技术的协作性，强调了机器人工作的主动性及智能化。人与机器人为完成某项工作共同合作，确保机器人在工作时处于协调状态，降低错误率。人机协作机器人更能适应现代化的工作环境，保证各项机器人工作的顺利进行，机器人在人机协作的作用下更加注重其适应性，实现了工作环境与机器人的相互统一。

1 人机协作机器人的工作优势

人机协作机器人与传统工业机器人相比有着明显不同，象传统工业机器人是固定安装的，而人机协作机器人是手动可调整或可移动安装的，传统工业机器人具备围栏隔离设计，人机协作机器人需与人类共处，此类不同说明了人机协作机器人有着一定的工作优势，主要包括：1）感知力优势，人机协作机器人能主动感应周围的环境，以环境为主做出动作反馈，在服务的过程中预防危险发生，控制运行动作的启停，具有较强的保护作用；2）友好性优势，人机协作机器人工作时与人接触时间长，再加上其不具备围护，在友好性设计中就要做到表层光滑、平整，连接位置不能有缝隙，不能造成夹伤、撞伤的问题。

2 人机协作机器人的技术表现

该文结合人机协作机器人在工作环境中的应用，着重分析了人机协作机器人的技术表现，及人机协作机器人中各项技术的重要性。

2.1 安全控制技术

安全性能是人机协作机器人设计时最先考虑的问题，人机协作机器人的安全控制技术体现在3个方面：1）本机安全，在对人机协作机器人进行本机安全设计时，要选择轻量化的设计，该类设计方案的安全系数高，避免了机器人过重而造成冲击性的破坏，在人机协作机器人参与的工作环境中，人流量相对较大，轻量型设计也能避免机器人与人发生冲撞，保证机器人在人机协作中的安全性；2）安全监控，人机协作机器人的监控系统依靠传感器实现安全控制，机器人工作的环境中安装了大量的传感器，用于测控运行中机器人的安全性，传感器专门负责监控指定范围中人机协作机器人的运行状态，判断机器人是否为安全状态，一旦发现机器人运行风险就会立即报警，把机器人运行时的危险概率降到最低；3）驱动安全，此项安全设计的直接目标是实现人机协作机器人驱动运行的安全性，人机协作机器人的安全驱动方面采用了弹性驱动的设计方案，弹性驱动提供了严谨的驱动方式，机器人结构中需安装SEA，即弹性驱动器，其可利用弹簧压缩量控制驱动力，以免驱动器输出过度，保护好驱动运行的过程。

2.2 运动可靠性

人机协作机器人的运动可靠性是指其在运动的过程中达到一定耐用性、持久性的标准。国内外不同标准的人机协作机器人运动可靠性存在着明显的差异，选择人机协作机器人的过程中需全面考察运动可靠性，保证机器人协作期间的使用寿命。人机协作机器人的运动可靠性设计中要做到配套应用，象大部分国产的人机协作机器人在材料、工艺、机械零件等方面都具有主动配套性，避免人机协作机器人的运动设计上出现缺陷，从整体上提高机器人运动的可靠性，当人机协作机器人配置了高精度的电机后，须同时配置高精度的减速机、连杆装置等，规范人机协作机器人的整体性设计，为了实现人机协作机器人的运动可靠性，还要注意连杆装置的运动学设计，机械装配的误差以及补偿材料的柔性，以便维护人机协作机器人的可靠性。

2.3 零部件设计技术

人机协作机器人对零部件设计的要求非常高，目的是确保各项零部件都能够实现整体化的协作运用。机器人中的所有零部件在运动时都要遵循协作性的运动原则，保证机器人的关节运动高度集成。对零部件的设计技术有较高的操作要求，不仅要区分人机协作机器人与传统机器人的运动特征，还要做到符合工作任务的运动需求。人机协作机器人设计中常见的零部件有驱动器、控制器、编码器等，此类零部件在人机协作设计中起到了决定性作用。该文以人机协作机器人零部件中的电机为例，分析设计技术的应用。电机为人机协作机器人提供了运动的动力，电机的设计参数有半径、负载，按照人机协作机器人的工作范围规划电机服务的路线。一般情况下，人机协作机器人选用中空式的电机，象科尔摩根产品，该项产品能够满足人机协作机器人电机的运动需求，而且其在控制方面具有优质的防护作用，可以满足人机协作机器人的工作流程。目前电机零部件的设计中需重点研究速度控制、力矩控制等，以便满足批量生产和大规模生产的需求。

2.4 人机协作应用

人机协作应用中，首先要注意机器人参与人工操作的交互性，人机协作机器人可以按照指令完成各项操作，使人机协作机器人能够适应不同的任务，提高机器人的工作效率，人机协作机器人工作的过程里，机器人现场完成示教的动作，强调动态服务与操作的优势，简化了人机协作的应用；然后是人机协作机器人设计在传感设计方面的应用，机器人实际的运行工作时，视觉传感、力觉传感都是重要的条件，现代科学技术作用下的人机协作机器人合理运用传感设计；最后人机协作机器人在应用时会定期组织内置软件的更新操作，人机协作机器人与智能手机相似，也需要升级软件，实现了程序的更新、升级，以免内部程序落后。

3 人机协作机器人的发展趋势

在人机协作机器人发展趋势中，程序和产品是较为关键的2种操作。程序在人机协作机器人中要做到及时更新，开发出更多优质的操作程序，保证程序与人机协作机器人的相互匹配，体现操作程序的高效性、适应性，提升人机协作机器人的工作能力。产品是指人机协作机器人的应用项目，按照人机协作机器人的要求设计附属产品，而且人机协作机器人的产品要依照预期目标设计，各项附属产品依照高性价比设计操作，保证人机协作机器人的灵活性。人机协作机器人正处于积极发展的过程中，越来越多的人机协作机器人被投入市场内，其应用范围肯定会更加广阔。

4 结语

人机协作机器人能够准确地完成很多高难度的任务，解放了大量的人力操作，人可以转向监管岗位或者其他更具有创造性的岗位，在机器人领域的行业优势非常明显。现阶段，人机协作机器人已成为我们新的合作伙伴，在工业发展中发挥着重要作用，随着其应用程度的提高，我们也会遇到更多的技术挑战，需要我们不断深入研究，推动人机协作机器人的进步，促使人机协作机器人能够满足各行各业的需求。

参考文献

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