14、协作机器人：技术、应用与未来展望

协作机器人：技术、应用与未来展望

1. 协作机器人的感知技术

1.1 电容式传感器

电容式传感器可用于碰撞检测。虽然能对其进行校准以进行粗略的距离测量，但它主要是为检测电容变化而设计的，因此更适合检测距离的变化，例如当人体部位靠近或远离传感器时。这种传感方式可以通过检测和表征碰撞事件来降低冲击力，并提供可用于减少作用力行为的信息。影响碰撞严重程度、界面摩擦、界面刚度、末端速度和关节刚度等的各种参数，可用于提供撞击部位接触力的信息。

在设计电容式传感器阵列时，需要考虑最佳传感器密度，因为构建大型阵列时，同时监控所有传感器会面临挑战。在需要精细操作的地方（如指尖），传感器粒度应更高；而在预计接触较少或无接触的地方，粒度则应低得多。市场上已有配备触觉传感器的协作机器人，如柯马的 Aura 或博世的 APAS，但目前主要用于研究目的，在工业层面的普及程度不高。

1.2 视觉系统

协作机器人可配备两种不同类型的视觉系统：安全专用型和通用识别型，它们的用途截然不同。

1.2.1 安全摄像头

安全摄像头通常安装在固定位置，而非机器人手臂上，以提供固定视角，这样能降低主体识别的复杂度，稳定的光照条件也有助于提高识别效果。然而，机器人工作区域可能会出现遮挡情况，尤其是在有多人或大型物体存在时，这可能导致在关键时刻无法检测到人体。通过采用多个传感器并进行传感器融合，可以降低遮挡风险。安全摄像头设备可与传统的“安全监控停止”或“速度与分离”交互模式结合使用。为了提高效率，还可以实施动态碰撞避免算法，以实现实时轨迹规划，减少机器人因障碍物而减速或停机的情况。

1.2.2 多功能摄像头