一、产品开发背景
在新一代信息技术、人工智能、先进制造技术等新技术革新浪潮推动下，全球制造业正从组织模式、生产模式、服务模式等方面发生重大变革，以德国"工业 4.0"为代表的智能制造创新模式得到世界各国的青睐。智能制造技术的快速推广为工业机器人行业发展提供了巨大的市场机遇。协作机器人作为工业机器人家族的后起之秀，近年来，在各大厂商和资本市场的持续关注下，其创新应用模式不断涌现，应用场景日益多元化。特别近年来，受人口负增长带来用工供给不足；
长期独生子女政策带来用工场景供给不足和劳动力成本显著上升等因素影响，使得制造业向自动化智能化升级迫在眉睫。
中科新松自主研发的多可协作机器人DUCO COBOT，面向汽车、3C、半导体等产品种类多、产线更改频繁的柔性生产环境，解决了这些企业快速部署、高柔性高精度作业以及人机协作等场景需求。
二、产品介绍
多可协作机器人DUCO COBOT由环境感知部分、多可智能协作机器人本体部分、交互部分等组成，整个系统结构如下图所示。环境感知包含2D/3D 视觉信息感知、机器人末端力感知两部分，负责多可智能协作机器人作业环境信息的感知、作业对象的检测、定位以及作业力的感知；多可智能协作机器人本体部分，接收AR交互部分以及其他交交互的任务信息， 2D/3D视觉、末端作业力等多源感知信息，基于机器人智能处理决策框架，产生任务决策指令，控制协作机器人本体完成作业任务；交互部分，包含任务交互、状态监控、运动仿真、远程诊断等模块，可通过示教器、平板、PC、AR等不同的终端进行交互，可以实现人机的本地及远程交互、诊断等功能。
产品关键技术
（1） 高功率密度的机电控一体化关节集成技术
为实现多可智能协作机器人DUCO COBOT的轻量化以及集成化，解决了高功率密度的机电控一体化关节高度集成的技术难题。一体化关节的集成包含机构综合、电子电气综合、机电控综合、通讯设计以及热设计等关键技术，建立了电机矢量控制模型、全闭环控制模型、电磁仿真模型、关节动力学模型以及热力学动态模型等，实现200-3000W驱动功率，最终关节控制精度达到5角秒。
（2） 人体协作安全控制及响应技术
多可智能协作机器人DUCO COBOT本身虽然具有轻量化、惯量小等特点，为保证协作安全，仍然需要设计完备的协作安全机制，充分保证人员协作时的安全。
从安全硬件的角度，设计安全控制器，采用双安全CPU的策略，同时所有的安全控制通道均采用双通道冗余控制，满足PLd的安全等级要求。从安全功能的角度，设计包含安全位置监控、安全速度监控、安全力矩监控、碰撞检测等在内的安全控制功能。
其中碰撞检测功能，采用伺服级的碰撞检测策略，满足响应的实时性。基于精准动力学模型，以及基于广义动量法的外力观测器，实现外力的实时精准估计；分析不同碰撞情况下各个关节输出力矩和电机电流的变化特性，构建碰撞信号在不同工况下的传递模型；根据作业情况，建立机器人全身碰撞检测方案与响应策略，如停止、回退、零力等。开发协作机器人碰撞检测与多重的安全保障机制，确保人-机、机-环境的作业安全。
（3）力觉/视觉信息融合及作业控制技术
基于视觉感知信息以及多可智能协作机器人末端作业力感知信息，建立力觉-视觉信息融合框架，实现多模态感知信息的融合。以视觉信息作为全局感知信息，力觉信息作为局部作业实时闭环反馈信息，实现了视觉全局定位，视觉信息-力觉信息局部融合控制的整体感知框架，增加了系统作业的精度以及鲁棒性。
三、产品应用及市场前景
自2015年以来，中国协作机器人市场进入快车道,年均增速超过50%.根据MIR DATABANK最新数据显示，预计2021年协作机器人市场将迎来爆发式增长， 预计出货量将达14372台，同比增速将高达91.3%。预计到2023年，全球协作机器人的市场将达到120亿元。
与传统工业机器人相比，协作机器人打破了只能应用于工业场景的限制，凭借低自重、高灵活、易编程、可快速配置、作业空间局限性小等特色优势，在汽车制造、3C电子、医疗健康、食品药品、教育培训、新零售等场景中具有广阔的应用前景。在不断追求差异化的市场环境下，小批量多品种的柔性化生产需求成为常态。中科新松自主研发的多可智能协作机器人DUCO COBOT可以做到快速部署，并实时地根据产线的状态调整自己的工作，满足柔性化生产需求的同时降低人力成本。
