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下一代机器人核心软硬件亮相世界机器人大会 HRG多款智慧工业方向创新产品吸睛无数

发布时间:2021-09-10 13:37:44  |  来源:中国网科学  |  作者:张铭阳  |  责任编辑:科学频道

9月10日,2021世界机器人大会在北京亦创国际会展中心召开。哈工大机器人集团(HRG)携由机器人操作系统、控制器及一体化关节共同组成的下一代机器人核心软硬件亮相,通过动态视频与实物展示相结合的方式,立体呈现HRG在下一代智能机器人核心软硬件方面的研发探索与实践成果。同时,HRG在智慧工业领域研发出的共聚焦显微镜、金刚石车床等一系列创新产品也于同期亮相并广受关注。

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2021世界机器人大会HRG智慧工业展区

本届世界机器人大会以“共享新成果,共注新动能”为主题,由论坛、博览会及机器人大赛等板块组成,汇集了170余家一流参展企业集中展示500余款产品与解决方案。作为面向机器人及相关智能装备领域的高新技术企业,哈工大机器人集团(HRG)以政产学研深度融合的方式,推进机器人及相关智能装备领域的技术研发服务,推动区域创新体系建设和地方产业转型升级。此次,HRG将借助2021世界机器人大会搭建的国际化舞台,展现自身科技创新硬实力与核心技术攻关方面取得的丰硕成果,积极寻求技术交流和产业合作。

亮点一:践行科技创新矢志下一代机器人核心软硬件

随着机器人产业发展,传感器和软件系统在机器人智能化进程中的作用越发显著。2021年初发布的机器人产业蓝皮书《中国机器人产业发展报告(2020~2021)》基于行业现状与未来趋势,首次将传感器和软件系统列为了新型的机器人核心零部件。哈工大机器人集团(HRG)始终践行科技创新,自主研发出“哈工轩辕”智能-实时一体化机器人专属操作系统、智能控制器模块、机器人智能驱动单元等下一代机器人核心软硬件。

“哈工轩辕”智能-实时一体化机器人专属操作系统分为智能端、实时端、监测端三个模块,通过统筹与调度技术,让机器人等智能终端和设备同时具有思考决策、肢体协作和危险防护等能力,构建了真正意义上可实现智能实时统一架构的机器人操作系统。此外,系统采用分核分区技术,在不同物理内核上分别运行智能端、实时端和检测端,保证硬实时响应的同时,满足智能端支持复杂智能算法的需求;兼容ROS,支持TensorFlow等第三方软件,突破性地解决了以往操作系统智能性和实时性不兼容的难题;主要应用于工业机器人、服务机器人、特种机器人、无人机、无人驾驶、智能工程装备等对智能性和实时性要求较高的场景。

HRG智能-实时一体化机器人专属操作系统

机器人控制器作为机器人核心三大零部件之一,被誉为机器人的“大脑”,对机器人的整体性能起着决定性影响。HRG自主研发的智能机器人控制器针对机器人智能化和柔性化发展趋势,创新性地将运动学、动力学、控制算法、轨迹规划、人机协作、人机界面等核心技术融合在一起,有效保证机器人的可靠性、准确性、快速性,并具备较强的抗干扰能力;基于“哈工轩辕”智能-实时一体化机器人专属操作系统,开发机械臂自主规划算法,解决了系统封闭、硬件冗余和智能算法缺失等传统控制系统“痛点”,进一步提升了机器人“大脑”性能;同时通过工业实时通信或5G通信接口,打造云端一体化智能控制平台,让机器人开发更简单。该款智能机器人控制器可应用于机械臂控制、移动机器人控制、ROS机器人开发及科研教学等领域。

HRG智能控制器

机器人智能驱动单元是集高负质比减速机、中空电机、力矩传感器、双编码器和智能驱动器于一体的新型机器人核心零部件,运用参数智能辨别算法,具备参数自整定、力位柔顺控制等功能,通过EtherCAT总线可实现各关节分布式控制,加强机器人研发制造过程中的适用性和重构性,从而降低产品设计成本,提高产品开发效率及竞争力;主要应用于多关节机器人、协作机器人及精密自动化设备等。

机器人智能驱动单元

机器人核心软硬件的自主研发,将极大地助力国产机器人产业发展的自主可控,而加强软硬关键部件的融合互促,则能有效推进机器人产业的智能化进程。HRG研发的智能机器人移动作业开发平台就是“软硬”结合、互融共通的典型实际应用案例。该平台搭载了“哈工轩辕”机器人操作系统,将智能控制器、智能驱动单元、六轴协作机器人、3D相机等部件融为一体,让机器人拥有定位导航、移动视觉抓取、移动力控开门、视觉避障与跟随、移动装配、智能巡检等多项功能。

亮点二:深度布局精密制造突破多项核心技术

高分辨率光学显微镜是近年来增长较为快速的产品,基于超分辨显微、图像处理和数字影像等技术的发展,高分辨率共焦显微镜在物理学、材料科学、工业检测等诸多领域得到了广泛应用。HRG此次参展的工业共焦显微仪器以及系列传感器,面向精密工程、工业检测领域对高端共焦显微仪器的需求,超高分辨率共焦显微镜项目是由中国工程院院士谭久彬科研团队负责研发,该团队在国内共焦显微测量与仪器开发研究方面经验丰富;已突破多项核心技术,并成功研制了系列共焦显微仪器;已授权中国发明专利60余项,国际专利6项;参与制定国际标准3项,主持制定国家标准1项,制定地方标准4项。目前,该款产品核心及主要零部件60%以上实现了自主开发,性能达到国际先进水平,已成功应用于光电武器装备、空间相机和半导体探测器研制生产等多个领域。

超高分辨率共焦显微镜

此外,HRG在精密制造方向深度布局,研发出超精密单点金刚石车床。该车床对铜、铝、单晶锗、硫化锌、树脂、PMMA等材料的高精度平面、球面、非球面及离轴元件和自由曲面加工起着决定性作用;配以特殊刀具,可以实现各种衍射元件、和菲涅尔透镜等微结构与案件的加工;具有高切屑防护能力、中文控制界面、主轴双气道设计等特点,可根据客户实际工况,分别采用飞刀或铣削模式实现精密加工。目前,超精密单点金刚石车床已广泛应用于光学、半导体、核能、航天等领域。

超精密单点金刚石车床

亮点三:着力工业仿真领域专注数字孪生技术

数字孪生(Digital Twin,DT)是在新一轮信息技术和加工技术驱动下,整合了多属性、多维度、多应用可能性的仿真技术。在基于虚拟仿真的科技成果基础之上,哈工大机器人集团(HRG)在数字孪生领域不断探索,自主研发出SimReal数字孪生平台。该平台可以在虚拟环境中构建产品数字化模型,对其进行仿真测试和验证;可以模拟设备运转,通过调整参数变化,实现工业产线的节拍节点效率验证、工艺参数改进、生产数据分析等;在有效提升产品可靠性与可用性的同时,大幅节省实际实验环境的投入,降低产品研发成本、缩短研发周期。此外,平台还具备智能化、数字化、映射准、效率高等优势;主要适用于高等院校智能制造数字孪生实验室、智能工厂建设规划与数据分析等领域。

SimReal数字孪生平台

SimReal数字孪生平台在产品设计阶段,能够基于模型定义技术实现高效、标准的产品全生命周期各阶数据定义及数字化表达;在产品制造阶段,可以通过产品模型的生产实测数据监控与生产过程监控,智能化地预测与分析,实现对实体产品的动态控制与优化,从而达到虚实融合、以虚控实的目的;在产品服务阶段,能够对产品的状态进行实时跟踪和监控,根据实时数据、使用及维护记录数据对产品的健康状况、寿命、功能和性能进行预测与分析,对产品质量问题进行提前预警。

除上述亮点产品外,轻巧型并联共融机器人、51CLOUD工业云平台等一系列具有代表性的智慧工业方向产品,均是HRG坚持科技创新、追求卓越品质的集中体现。本次世界机器人大会上,HRG围绕智慧工业、智慧安全、智慧文旅、职业教育等方向,集中展示了20余款创新产品、解决方案及应用案例,多维度呈现HRG深耕机器人及相关智能装备领域的科技成果转化产出。

HRG秉承“聚天下力,争世界先”的发展理念,依托研发机构集群的建设,通过联合研发、委托研发、自主研发,构建面向产业的创新研发服务体系。目前,HRG已拥有一支由院士、长江学者等专家领衔、规模逾1200人的创新创业人才队伍,建成了涵盖全链条、全要素的技术创新体系;已申报专利2200余项,其中授权专利1300余项,每年新增专利300余项;已研发和推出30余类、200余种产品;在智慧工厂、工业机器人、服务机器人、特种机器人、文旅机器人、医养康助机器人以及产教融合等方面形成了产业集聚和协同共生的发展态势。