第6篇

翱翔

主

編：蔣正炎副主編：張

俊、嵇朋朋、舒曉春2024年9月一、認(rèn)識(shí)協(xié)作機(jī)器人二、認(rèn)識(shí)智能機(jī)器人三、多機(jī)器人協(xié)同工作四、機(jī)器人競(jìng)賽與展會(huì)第二篇

翱翔

五、疫情下的機(jī)器人六、機(jī)器人的未來(lái)

世界上沒(méi)有所謂最好的工業(yè)機(jī)器人“冠軍”，但有在某個(gè)領(lǐng)域最先進(jìn)和最合適的工業(yè)機(jī)器人,各有所長(zhǎng)也各有所短。同時(shí)世界上到目前為止，還沒(méi)有一個(gè)能生產(chǎn)全部的品種規(guī)格的工業(yè)機(jī)器人企業(yè)，沒(méi)有一個(gè)工業(yè)機(jī)器人廠商能滿足所有客戶的全部需求。

同時(shí)，時(shí)下大熱的機(jī)器人和人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用模式及未來(lái)的發(fā)展方向又是怎樣的呢？協(xié)作機(jī)器人、智能機(jī)器人、多機(jī)器人協(xié)同工作新的制造方法層出不窮，機(jī)器人和新興技術(shù)融合將形成合力，產(chǎn)生足以改變經(jīng)濟(jì)社會(huì)進(jìn)程的巨大力量。新一輪的“科技競(jìng)賽”已經(jīng)拉開(kāi)序幕，無(wú)論是德國(guó)的工業(yè)4.0、美國(guó)的制造業(yè)回歸，還是中國(guó)的制造2025，絕對(duì)是人類(lèi)歷史上最精彩的“大戰(zhàn)”，為我們智能控制設(shè)計(jì)人員提供了廣闊的“翱翔”空間。一、認(rèn)識(shí)協(xié)作機(jī)器人

1.協(xié)作機(jī)器人的定義（1）協(xié)作機(jī)器人（CollaborativeRobot）簡(jiǎn)稱(chēng)cobot或co-robot，是指具備自動(dòng)控制和編程能力，且可與人類(lèi)在同一個(gè)工作空間中進(jìn)行近距離互動(dòng)、協(xié)同作業(yè)的智能機(jī)器人。機(jī)器人通過(guò)力反饋和碰撞檢測(cè)等應(yīng)用，讓機(jī)器人徹底擺脫護(hù)欄或圍籠的束縛，確?？梢园踩呐c人并肩合作共同完成工作，機(jī)器人可輔助人類(lèi)去做一些繁復(fù)、深重和高精度的工作。人類(lèi)可根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求，靈活的調(diào)整機(jī)器人充分發(fā)揮機(jī)器人的效率。發(fā)揮人與機(jī)器人各自的優(yōu)勢(shì)，人機(jī)協(xié)作給未來(lái)工廠中的工業(yè)生產(chǎn)和制造帶來(lái)了根本性的變革。（2）在人機(jī)協(xié)作模式中，機(jī)器人就是一個(gè)人的助手，輔助人去做勞累艱苦的工作（比如：搬運(yùn)、上下料等大量重復(fù)性工作），而人機(jī)協(xié)同最大特點(diǎn)就是不隔開(kāi)、無(wú)護(hù)欄。一、認(rèn)識(shí)協(xié)作機(jī)器人

2.協(xié)作機(jī)器人的主要特點(diǎn)（1）輕量化：使機(jī)器人更易于控制，提高安全性。（2）友好性：保證機(jī)器人的表面和關(guān)節(jié)是光滑且平整的，無(wú)尖銳的轉(zhuǎn)角或者易夾傷操作人員的縫隙。（3）感知能力：感知周?chē)沫h(huán)境，并根據(jù)環(huán)境的變化改變自身的動(dòng)作行為。（4）人機(jī)協(xié)作：具有敏感的力反饋特性，當(dāng)達(dá)到已設(shè)定的力時(shí)會(huì)立即停止，在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后可不需要安裝保護(hù)欄，使人和機(jī)器人能協(xié)同工作。（5）編程方便：對(duì)于一些普通操作者和非技術(shù)背景的人員來(lái)說(shuō)，都非常容易進(jìn)行編程與調(diào)試。一、認(rèn)識(shí)協(xié)作機(jī)器人

3.協(xié)作機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域（1）在3C電子領(lǐng)域人機(jī)協(xié)作機(jī)器人可以幫助更好地完成工作，尤其是在芯片封裝、芯片焊接等工序當(dāng)中，利用這種新型機(jī)器人的高度開(kāi)放性可與視覺(jué)系統(tǒng)、導(dǎo)軌、各類(lèi)傳感器等輔助設(shè)備結(jié)合，從而可以讓這種機(jī)器人把小小的3C電子零部件焊接安裝到位并保證相當(dāng)?shù)男?。?）在汽車(chē)零部件裝配領(lǐng)域，由于協(xié)作機(jī)器人可選擇地面、懸掛、傾斜等多種安裝方式來(lái)適應(yīng)不同復(fù)雜工業(yè)環(huán)境，所以利用多臺(tái)機(jī)器人可以完成一些體積較大的汽車(chē)零部件的焊接和安裝等工序，尤其是其出色的精度和速度完全能夠勝任復(fù)雜的汽車(chē)零部件裝配順序，這大大降低了裝配難度并提升了裝配的品質(zhì)。（3）在制藥領(lǐng)域、焊接工業(yè)、印刷包裝行業(yè)等也表現(xiàn)得十分活躍。相信未來(lái)憑借著這種機(jī)器人靈活、安全、應(yīng)用便捷等優(yōu)勢(shì)，必然能夠在更多的領(lǐng)域當(dāng)中更好地服務(wù)并創(chuàng)造出更多的價(jià)值。一、認(rèn)識(shí)協(xié)作機(jī)器人

4.協(xié)作機(jī)器人全球陣營(yíng)（1）遨博

遨博（北京）智能科技有限公司創(chuàng)立于2015年，是一家專(zhuān)注于協(xié)作機(jī)器人研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，是教育部第四批1+X證書(shū)培訓(xùn)評(píng)價(jià)組織。遨博開(kāi)發(fā)了具有核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)的協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)核心部件國(guó)產(chǎn)化，打破了國(guó)外長(zhǎng)期壟斷。廣泛應(yīng)用于3C、汽車(chē)、五金家電、廚衛(wèi)潔具、醫(yī)療健康、科研教育、餐飲、新零售、日化、物流等行業(yè)領(lǐng)域。主要三大系列產(chǎn)品：①I(mǎi)系列協(xié)作機(jī)器人：具有3-16KG不同負(fù)載能力，可覆蓋各行業(yè)差異性應(yīng)用，豐富的配置選擇能夠?qū)崿F(xiàn)快速適配各種行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的需求，是提升生產(chǎn)效率、低成本運(yùn)作的理想選擇。③E系列協(xié)作機(jī)器人：是專(zhuān)門(mén)面向教育行業(yè)教學(xué)實(shí)訓(xùn)、科研創(chuàng)新的產(chǎn)品。產(chǎn)品配有機(jī)器人系列教材、專(zhuān)業(yè)課程、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目等豐富教學(xué)資源，可支持院校機(jī)器人專(zhuān)業(yè)建設(shè)、人才培養(yǎng)、科研創(chuàng)新、技能培訓(xùn)與認(rèn)證等多種校企產(chǎn)教融合服務(wù)合作。一、認(rèn)識(shí)協(xié)作機(jī)器人

（2）節(jié)卡

節(jié)卡機(jī)器人是2014年由一群工程師與機(jī)器人學(xué)者聯(lián)合創(chuàng)立，希望所從事的機(jī)器人事業(yè)能夠“節(jié)節(jié)勝利”，也深知前進(jìn)的征途中需要“上下求索”，所以取名“節(jié)卡”。

英文名JAKA（JustAlwaysKeepAmazing）用于勉勵(lì)自己，拒絕平庸，做讓人驚艷的好產(chǎn)品，認(rèn)為“人人皆可自由使用”才是一個(gè)好的機(jī)器人。將機(jī)器人由“專(zhuān)業(yè)裝備”，變?yōu)楹?jiǎn)單易用的“工具”，進(jìn)而“普及到世界的每一個(gè)角落”是節(jié)卡不懈的追求。

節(jié)卡已與遍布全球的300余家，來(lái)自各行各業(yè)的優(yōu)秀自動(dòng)化方案公司緊密合作，在全球部署了逾萬(wàn)臺(tái)機(jī)器人。它們靈活高效地服務(wù)于汽車(chē)、電子、半導(dǎo)體等全球知名品牌的生產(chǎn)線，同樣也在眾多商業(yè)新消費(fèi)領(lǐng)域從事與消費(fèi)者直接接觸的服務(wù)工作。

節(jié)卡機(jī)器人目前已推出多個(gè)系列產(chǎn)品：JAKAZu?系列協(xié)作機(jī)器人（通用版，力控s版）、All-in-one共融系列協(xié)作機(jī)器人、JAKALens系列視覺(jué)產(chǎn)品等，具有良好的通用性與柔性特點(diǎn)，可輕松應(yīng)用于各行業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)，并滿足不同生產(chǎn)場(chǎng)景需求。一、認(rèn)識(shí)協(xié)作機(jī)器人

（3）ABB

2014年9月，ABB發(fā)布了世界首臺(tái)真正實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作的雙臂機(jī)器人YuMi。YuMi的設(shè)計(jì)是為了滿足小件裝配的生產(chǎn)需求，尤其是消費(fèi)電子產(chǎn)品行業(yè)對(duì)柔性生產(chǎn)和靈活制造的需求，這主要得益于其雙臂設(shè)計(jì)、多功能智能雙手、通用小件進(jìn)料器、一流的精密運(yùn)動(dòng)控制、基于機(jī)器視覺(jué)的部件定位，以及最先進(jìn)的控制系統(tǒng)和軟件。而其人性化的安全設(shè)計(jì)讓工業(yè)機(jī)器人與人類(lèi)近距離協(xié)作變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。一、認(rèn)識(shí)協(xié)作機(jī)器人

（4）KUKA庫(kù)卡2017年1月6日，美的集團(tuán)正式以37億歐元（約合292億人民幣）的價(jià)格完成了對(duì)于庫(kù)卡機(jī)器人（KUKA）94.55%股份的收購(gòu)。2014年11月，德國(guó)庫(kù)卡就率先推出了協(xié)作機(jī)器人LBRiiwa。產(chǎn)品最大負(fù)載有7kg和14kg兩種。與體型龐大的傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人相比，擁有橙灰色相間鋁制外殼的LBRiiwa可謂小巧玲瓏，其高度不過(guò)50厘米，重量也不到24公斤。LBRiiwa目前主要的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槠?chē)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件組裝等精細(xì)化的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。它的機(jī)身裝配有七個(gè)力矩傳感器，使得其能夠精確感知外部所施加力量的大小，從而可以判斷零件組裝的緊密度。LBRiiwa能在工廠中與人一同勞動(dòng)，甚至工人還能觸碰它，指導(dǎo)它完成手頭的工作。而LBRiiwa在接觸到人體時(shí)，則會(huì)按照設(shè)定的程序自動(dòng)彈開(kāi)保持安全距離。一、認(rèn)識(shí)協(xié)作機(jī)器人

（5）UR優(yōu)遨來(lái)自丹麥的UR優(yōu)遨在協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域，憑借UR3、5、10、16系列機(jī)器人在全球累計(jì)安裝了50000多臺(tái)產(chǎn)品，穩(wěn)居行業(yè)榜首。利用經(jīng)UR認(rèn)證的UR+應(yīng)用套件和組件，實(shí)現(xiàn)更快的自動(dòng)化流程。（6）FANUC發(fā)那科全球負(fù)載最大的協(xié)作機(jī)器人CR-35iA：CR-35iA機(jī)器人手腕部最大負(fù)載達(dá)到35kg，運(yùn)動(dòng)半徑可達(dá)1813mm，是目前全球負(fù)載最大的協(xié)作機(jī)器人。作為一款協(xié)作機(jī)器人，CR-35iA可以在沒(méi)有安全圍欄隔離的情況下與人類(lèi)在同一個(gè)空間工作。因?yàn)楫?dāng)CR-35iA接觸到人時(shí)，它就會(huì)立刻安全地自動(dòng)停止，同時(shí)其綠色的柔軟罩殼可以緩和沖擊力，保證人員不受到傷害。二、認(rèn)識(shí)智能機(jī)器人

智能機(jī)器人之所以叫智能機(jī)器人，這是因?yàn)樗邢喈?dāng)發(fā)達(dá)的“大腦”。在腦中起作用的是中央處理器，這種計(jì)算機(jī)跟操作它的人有直接聯(lián)系，最主要要的是，這樣的計(jì)算器可以進(jìn)行按目的的安排的動(dòng)作，正因?yàn)檫@樣，我們才說(shuō)這種機(jī)器才是真正的機(jī)器人，盡管它的外表有所不同。

在世界范圍內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的智能機(jī)器人定義。大多數(shù)專(zhuān)家認(rèn)為智能機(jī)器人至少要具備以下三個(gè)要素：一是感覺(jué)要素，用來(lái)認(rèn)識(shí)周?chē)h(huán)境狀態(tài)；二是運(yùn)動(dòng)要素，對(duì)外界做出反應(yīng)性動(dòng)作；三是思考要素，根據(jù)感覺(jué)要素所得到的信息，思考出采用什么樣的動(dòng)作。感覺(jué)要素包括能感知視覺(jué)、接近、距離等的非接觸型傳感器和能感知力、壓覺(jué)、觸覺(jué)等的接觸型傳感器。智能機(jī)器人根據(jù)其智能程度的不同，又可分為三種：1.傳感型機(jī)器人2.交互型機(jī)器人3.自主型機(jī)器人二、認(rèn)識(shí)智能機(jī)器人

1.傳感型機(jī)器人

傳感型機(jī)器人又稱(chēng)外部受控機(jī)器人，機(jī)器人本體上沒(méi)有智能單元只有執(zhí)行機(jī)構(gòu)和感應(yīng)機(jī)構(gòu)，它具有利用傳感信息（包括視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、接近覺(jué)、力覺(jué)和紅外、超聲及激光等）進(jìn)行傳感信息處理、實(shí)現(xiàn)控制與操作的能力。傳感型機(jī)器人受控于外部計(jì)算機(jī)，在外部計(jì)算機(jī)上具有智能處理單元，處理由受控機(jī)器人采集的各種信息以及機(jī)器人本身的各種姿態(tài)和軌跡等信息，然后發(fā)出控制指令指揮機(jī)器人的動(dòng)作。機(jī)器人世界杯的小型組比賽使用的機(jī)器人就屬于這樣的類(lèi)型。2.交互型機(jī)器人

機(jī)器人通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作員或程序員進(jìn)行人-機(jī)對(duì)話，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制與操作。雖然具有了部分處理和決策功能，能夠獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)一些諸如軌跡規(guī)劃、簡(jiǎn)單的避障等功能，但是還要受到外部的控制。二、認(rèn)識(shí)智能機(jī)器人

3.自主型機(jī)器人

在設(shè)計(jì)制作之后，機(jī)器人無(wú)需人的干預(yù)，能夠在各種環(huán)境下自動(dòng)完成各項(xiàng)擬人任務(wù)。自主型機(jī)器人的本體上具有感知、處理、決策、執(zhí)行等模塊，可以就像一個(gè)自主的人一樣獨(dú)立地活動(dòng)和處理問(wèn)題。機(jī)器人世界杯的中型組比賽中使用的機(jī)器人就屬于這一類(lèi)型。

全自主移動(dòng)機(jī)器人的最重要的特點(diǎn)在于它的自主性和適應(yīng)性，自主性是指它可以在一定的環(huán)境中，不依賴(lài)任何外部控制，完全自主地執(zhí)行一定的任務(wù)。適應(yīng)性是指它可以實(shí)時(shí)識(shí)別和測(cè)量周?chē)奈矬w，根據(jù)環(huán)境的變化，調(diào)節(jié)自身的參數(shù)，調(diào)整動(dòng)作策略以及處理緊急情況。

交互性也是自主機(jī)器人的一個(gè)重要特點(diǎn)，機(jī)器人可以與人、與外部環(huán)境以及與其他機(jī)器人之間進(jìn)行信息的交流。由于全自主移動(dòng)機(jī)器人涉及諸如驅(qū)動(dòng)器控制、傳感器數(shù)據(jù)融合、圖像處理、模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等許多方面的研究，所以能夠綜合反映一個(gè)國(guó)家在制造業(yè)和人工智能等方面的水平。因此，許多國(guó)家都很重視全自主移動(dòng)機(jī)器人的研究。三、多機(jī)器人協(xié)同工作

下面是機(jī)器人“千手觀音”的表演，在音樂(lè)的配合下雖然每個(gè)機(jī)器人做出不同的動(dòng)作，但又是那么井然有序，默契地相互配合，像是一支訓(xùn)練有素的部隊(duì)。在一條汽車(chē)生產(chǎn)線上很多在工作的工業(yè)機(jī)器人，每個(gè)機(jī)器人都在忙不同的工作，有焊接、鉚釘、涂膠、噴漆等，也是他們又那么協(xié)同而又高效率。

在制造汽車(chē)生產(chǎn)線上，我們會(huì)看到整排的機(jī)器人在同時(shí)工作，他們各自井然有序的工作。隨著機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的復(fù)雜性不斷增加，單個(gè)機(jī)器人體現(xiàn)出價(jià)格昂貴、靈活性差、能力差、效率低等缺點(diǎn)，因而多機(jī)器人系統(tǒng)逐漸成為機(jī)器人發(fā)展的主要趨勢(shì)。三、多機(jī)器人協(xié)同工作

目前機(jī)器人的應(yīng)用工程由單臺(tái)機(jī)器人工作站向機(jī)器人生產(chǎn)線發(fā)展，機(jī)器人控制器的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)變得越來(lái)越重要?？刂破魃暇哂写凇F(xiàn)場(chǎng)總線及以太網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)功能?？捎糜跈C(jī)器人控制器之間和機(jī)器人控制器同上位機(jī)的通訊，便于對(duì)機(jī)器人生產(chǎn)線進(jìn)行監(jiān)控、診斷和管理。

目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于多機(jī)器人系統(tǒng)的研究相對(duì)于國(guó)外起步較晚，比較代表性的研究有工業(yè)機(jī)器人、水下機(jī)器人、空間機(jī)器人、核工業(yè)的機(jī)器人，都在國(guó)際上應(yīng)該處于領(lǐng)先水平。但是總體上我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在很大的差距，但已逐漸引起人們的重視。而國(guó)外的研究則比較活躍，歐盟、日本及美國(guó)作為制造先進(jìn)的領(lǐng)先者都提出多機(jī)器人的系統(tǒng)解決方案。而多機(jī)器人協(xié)同工作的主要問(wèn)題在它的體系結(jié)構(gòu)、相互協(xié)調(diào)、通訊和感知學(xué)習(xí)。歐盟MARTHA課題“用于搬運(yùn)的多自主機(jī)器人系統(tǒng)(multipleautonomousrobotssystemfortransportandhandingapplication)日本

ACTRESS系統(tǒng)是通過(guò)設(shè)計(jì)底層的通訊結(jié)構(gòu)而把機(jī)器人、周邊設(shè)備和計(jì)算機(jī)等連接起來(lái)的多機(jī)器人智能系統(tǒng)。CEBOT系統(tǒng)中，每個(gè)機(jī)器人可以自主地運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有全局的世界模型，整個(gè)系統(tǒng)沒(méi)有集中控制，可以根據(jù)任務(wù)和環(huán)境動(dòng)態(tài)重構(gòu)、可以具有學(xué)習(xí)和適應(yīng)的群體智能。美國(guó)SWARM系統(tǒng)是有大量自治機(jī)器人組成的分布式系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是機(jī)器人本身被認(rèn)為無(wú)智能，它們?cè)诮M成系統(tǒng)后，將表現(xiàn)出群體的智能。美國(guó)海軍研究部和能源部也對(duì)多機(jī)器人系統(tǒng)的研究進(jìn)行了資助。三、多機(jī)器人協(xié)同工作

1.多機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)

機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)中各機(jī)器人之間的信息關(guān)系和控制關(guān)系以及問(wèn)題求解能力的分布模式。它定義了整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的各機(jī)器人之間的相互關(guān)系和功能分配，確定了系統(tǒng)和各機(jī)器人之間的信息流通關(guān)系及其邏輯上的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，決定了多機(jī)器人之間的任務(wù)分解、分配、規(guī)劃及執(zhí)行等過(guò)程的運(yùn)行機(jī)制，及各機(jī)器人所擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧?，提供了機(jī)器人活動(dòng)和交互的框架。

從控制角度分析，多機(jī)器人組織結(jié)構(gòu)可分為集中控制方式、分布控制方式以及集中與分布控制方式相結(jié)合的混合控制方式。集中控制方式（比較適合緊密協(xié)調(diào)工作方式）分布式控制方式（比較適合松散協(xié)調(diào)工作方式）混合控制方式（克服緊密和松散協(xié)調(diào)工作方式）機(jī)器人分為主機(jī)器人和從機(jī)器人兩種，主機(jī)器人負(fù)責(zé)任務(wù)的動(dòng)態(tài)分配和調(diào)度，對(duì)各機(jī)器人進(jìn)行協(xié)調(diào)，具有完全的控制權(quán)。該控制方式的特點(diǎn)是：降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，減少機(jī)器人之間直接協(xié)商通信的開(kāi)銷(xiāo)，但要求主機(jī)器人具有較強(qiáng)的規(guī)劃處理能力，系統(tǒng)協(xié)調(diào)性較好，實(shí)時(shí)性和動(dòng)態(tài)性較差。沒(méi)有任何集中控制單元，系統(tǒng)的各機(jī)器人之間的地位平等，沒(méi)有邏輯上的隸屬關(guān)系，彼此行為的協(xié)調(diào)是通過(guò)機(jī)器人之間的交互來(lái)完成的。每個(gè)機(jī)器人本身有能力解決面臨的問(wèn)題，他們協(xié)作完成整體的共同目標(biāo)，具有較高的智能和自治力。這種結(jié)構(gòu)有較好的容錯(cuò)能力和可擴(kuò)展性，但對(duì)通信要求較高，多邊協(xié)商效率較低，有時(shí)無(wú)法保證全局目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在多機(jī)器人系統(tǒng)中加入一定程度的中心協(xié)調(diào)有助于提高整體性能和效率，可避免各獨(dú)立機(jī)器人的“自我中心”傾向，促進(jìn)資源的利用率。既提高了協(xié)調(diào)效率，又不影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)性、容錯(cuò)性和可擴(kuò)展性。三、多機(jī)器人協(xié)同工作

2.多機(jī)器人之間的協(xié)調(diào)

多機(jī)器人系統(tǒng)的最顯著的優(yōu)點(diǎn)就是機(jī)器人之間可以相互協(xié)調(diào)，共同完成任務(wù)。同時(shí)這也是多機(jī)器人系統(tǒng)中最關(guān)鍵的技術(shù)。在這里要解決三方面的問(wèn)題：多機(jī)器人之間的協(xié)作，多機(jī)器人之間的避障行為和防止死鎖。

多機(jī)器人之間的協(xié)作體現(xiàn)的機(jī)器人之間的團(tuán)隊(duì)精神，機(jī)器人為了完成共同的目標(biāo)而進(jìn)行合作。比較典型的是機(jī)器人保持隊(duì)形和搬運(yùn)物體。機(jī)器人個(gè)體不但要考慮個(gè)體的需求，也要考慮整體的需求。

多機(jī)器人之間的避障，屬于動(dòng)態(tài)避障行為。由于系統(tǒng)中各個(gè)機(jī)器人是移動(dòng)的，環(huán)境的狀態(tài)也是實(shí)時(shí)變化的，若系統(tǒng)對(duì)各機(jī)器人的路徑進(jìn)行全局規(guī)劃，很有可能降低系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。因而基于傳感器的避障行為則可以對(duì)動(dòng)態(tài)的障礙物做出及時(shí)的響應(yīng)。目前主要用人工勢(shì)場(chǎng)法來(lái)解決動(dòng)態(tài)和靜態(tài)避障行為。

死鎖是多機(jī)器人系統(tǒng)經(jīng)常遇到的問(wèn)題。機(jī)器人的任務(wù)死鎖：機(jī)器人的任務(wù)死鎖是指機(jī)器人執(zhí)著于執(zhí)行一件自己“力所不及”的任務(wù)，從而喪失了完成其它任務(wù)的可能。對(duì)于多機(jī)器人任務(wù)協(xié)作時(shí)的死鎖問(wèn)題，自適應(yīng)衰減因子的方法來(lái)解決死鎖問(wèn)題。在人工勢(shì)場(chǎng)中，一般會(huì)出現(xiàn)局部最優(yōu)點(diǎn)，可以利用傳感器信息，將靜態(tài)避障行為的“follow_wall”的方法來(lái)解決死鎖。三、多機(jī)器人協(xié)同工作

3.多機(jī)器人之間的通訊

多機(jī)器人系統(tǒng)中的通訊可以大大提高系統(tǒng)運(yùn)行的效率。一般來(lái)說(shuō)機(jī)器人之間的通訊方式有顯式通訊和隱式通訊兩類(lèi)。顯示通訊是指使用硬件設(shè)備產(chǎn)生的一種開(kāi)銷(xiāo)大的、不可靠的、用于機(jī)器人之間協(xié)調(diào)的通訊方法。而隱式通訊利用機(jī)器人的行為對(duì)產(chǎn)生環(huán)境的變化來(lái)影響其他機(jī)器人的行為。在隱式通訊中（如：蟻群算法等），機(jī)器人一般只有簡(jiǎn)單的智能，但是單個(gè)機(jī)器人的失誤不會(huì)對(duì)整體的行為造成很大的影響，因此有較高的魯棒性。

為了達(dá)到系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，通訊的內(nèi)容不能過(guò)于復(fù)雜。隨著機(jī)器人的數(shù)量的增加，依靠通訊進(jìn)行協(xié)調(diào)的系統(tǒng)復(fù)雜度會(huì)呈指數(shù)增長(zhǎng)。另外，在某些環(huán)境中（如水下，尤其是淺水區(qū)域），環(huán)境干擾很大，因此非常需要一種有效、可靠的通訊協(xié)議。目前多機(jī)器人主要是無(wú)線通訊，時(shí)延、沖突都是應(yīng)當(dāng)考慮的問(wèn)題，多數(shù)使用CSMA/CD、CSMA/CA通訊協(xié)議。有人提出了基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的自適應(yīng)通訊協(xié)議，各個(gè)機(jī)器人可以擁有不同的語(yǔ)言?xún)?nèi)容，通過(guò)學(xué)習(xí)可以使系統(tǒng)能靈活的適應(yīng)不同的環(huán)境。三、多機(jī)器人協(xié)同工作

4.多機(jī)器人的感知學(xué)習(xí)

在不斷變化的環(huán)境中，機(jī)器人應(yīng)當(dāng)有能力感知環(huán)境的變化。如果機(jī)器人過(guò)于依賴(lài)信息，那么當(dāng)機(jī)器人數(shù)量增加時(shí)，會(huì)因系統(tǒng)的通訊負(fù)擔(dān)增大降低系統(tǒng)運(yùn)行的效率，因此機(jī)器人的感知能力非常重要。例如，如在蟻群算法中，機(jī)器人之間沒(méi)有通訊，感知是必不可少的。

傳統(tǒng)的多機(jī)器人系統(tǒng)的研究都是在具體問(wèn)題上進(jìn)行研究，當(dāng)任務(wù)發(fā)生變化時(shí)，它們的體系結(jié)構(gòu)、協(xié)作策略和通訊機(jī)制都會(huì)發(fā)生變化。另外從感知和通訊獲得的知識(shí)得到理想的行為控制參數(shù)，對(duì)機(jī)器人來(lái)說(shuō)比較困難。因而，為了獲得適合的參數(shù)并使它適應(yīng)環(huán)境的變化，在系統(tǒng)中加入學(xué)習(xí)機(jī)制也是非常重要的。目前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)的方法的使用比較廣泛。四、機(jī)器人競(jìng)賽與展會(huì)

1.機(jī)器人“奧運(yùn)會(huì)”

在一些科幻大片里，機(jī)器人將普遍存在未來(lái)世界，成為人類(lèi)的伙伴、保姆、家庭成員，甚至可能統(tǒng)治世界。在現(xiàn)實(shí)世界里，機(jī)器人發(fā)展到什么程度了?為了推動(dòng)機(jī)器人研究，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）舉辦了“機(jī)器人奧運(yùn)”，測(cè)試機(jī)器人的災(zāi)難救援能力。

本屆機(jī)器人挑戰(zhàn)賽在美國(guó)佛羅里達(dá)的霍姆斯特德舉行，整個(gè)賽場(chǎng)都被布置成重災(zāi)區(qū)。DARPA稱(chēng)，2011年日本福島核事故加速推動(dòng)了這項(xiàng)賽事。在控制核泄漏的行動(dòng)中，機(jī)器人起到的作用非常有限。“我們意識(shí)到，這些機(jī)器人除了觀察，做不了任何其他事情”，機(jī)器人比賽項(xiàng)目主管吉爾·普萊特說(shuō)，“他們需要的是一個(gè)能走進(jìn)核電站、關(guān)掉閥門(mén)的機(jī)器人?！?/p>

DARPA表示，這屆“機(jī)器人奧運(yùn)”的目標(biāo)是推動(dòng)開(kāi)發(fā)出可以在險(xiǎn)惡環(huán)境下行走的機(jī)器人，并且可以抵抗突發(fā)災(zāi)難。因此，特定量身定做八大任務(wù)。如果機(jī)器人能獨(dú)立完成這些任務(wù)，則意味著未來(lái)能在災(zāi)難救援任務(wù)中扮演關(guān)鍵角色。四、機(jī)器人競(jìng)賽與展會(huì)

2.機(jī)器人展會(huì)（1）中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)

中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)（簡(jiǎn)稱(chēng)“中國(guó)工博會(huì)”）是中國(guó)工業(yè)領(lǐng)域面向世界的一個(gè)重要窗口和經(jīng)貿(mào)交流合作平臺(tái)，是經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)唯一具有評(píng)獎(jiǎng)功能的大型工業(yè)博覽會(huì)。自1999年創(chuàng)辦以來(lái)，歷經(jīng)多年的發(fā)展創(chuàng)新，通過(guò)專(zhuān)業(yè)化、市場(chǎng)化、國(guó)際化、品牌化運(yùn)作，已發(fā)展成為通過(guò)國(guó)際展覽聯(lián)盟UFI認(rèn)證、中國(guó)裝備制造業(yè)最具影響力的國(guó)際工業(yè)品牌展。

其中，作為中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)旗下以“機(jī)器人”為主題的專(zhuān)業(yè)展，機(jī)器人展（RS）以機(jī)器人為核心的各類(lèi)前沿產(chǎn)品、技術(shù)、行業(yè)應(yīng)用解決方案作為主要展示內(nèi)容，提供價(jià)值多元化平臺(tái)，為產(chǎn)業(yè)鏈、資金鏈、創(chuàng)業(yè)鏈提供紐帶，為機(jī)器人行業(yè)人士創(chuàng)造新商機(jī)，助力推動(dòng)行業(yè)發(fā)展新格局。四、機(jī)器人競(jìng)賽與展會(huì)

機(jī)器人展發(fā)展歷程：2012年設(shè)立機(jī)器人展區(qū)；2013年首次獨(dú)立設(shè)主題展為工業(yè)機(jī)器人展；2015年更名為機(jī)器人展；2016年首次在展內(nèi)設(shè)立服務(wù)機(jī)器人體驗(yàn)專(zhuān)區(qū)和高?？蒲袆?chuàng)新展示區(qū)；2017年設(shè)立“中國(guó)館”和“國(guó)際館”；2018與2019年深化“中國(guó)館”和“國(guó)際館”主題；2020年首次打造“智慧物流”與“協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用”專(zhuān)區(qū)。經(jīng)過(guò)九年的發(fā)展，已成為機(jī)器人行業(yè)風(fēng)向標(biāo)、持續(xù)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展新趨勢(shì)。機(jī)器人展匯聚全球的制造商和終端用戶、始終服務(wù)于行業(yè)應(yīng)用，展商和專(zhuān)業(yè)觀眾數(shù)量屢創(chuàng)新高、質(zhì)量國(guó)際一流，創(chuàng)立專(zhuān)業(yè)展行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)，是全球或全國(guó)新品首發(fā)及創(chuàng)新技術(shù)發(fā)布的首選平臺(tái)，已被譽(yù)為世界第一大機(jī)器人行業(yè)展。四、機(jī)器人競(jìng)賽與展會(huì)

（2）德國(guó)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)

德國(guó)漢諾威國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)是世界上展出面積最大的工業(yè)展，展品展示技術(shù)含量極高，被公認(rèn)為是聯(lián)系全球工業(yè)設(shè)計(jì)、加工制造、技術(shù)應(yīng)用和國(guó)際貿(mào)易的最重要的平臺(tái)之一，迄今已有69年的歷史。已經(jīng)成為“全球工業(yè)貿(mào)易領(lǐng)域的旗艦展”，“世界工業(yè)貿(mào)易的晴雨表”和“全球工業(yè)技術(shù)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)”。

漢諾威工業(yè)博覽圍繞“產(chǎn)業(yè)集成化”的主題，共展出了工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化工廠、動(dòng)力傳動(dòng)、空壓、風(fēng)能、能源、環(huán)保技術(shù)、研發(fā)技術(shù)、新能源汽車(chē)、工業(yè)轉(zhuǎn)承包、表面處理11大工業(yè)主題，展出面積240,000平方米，共有來(lái)自全球62個(gè)國(guó)家和地區(qū)的6650家參展商參展。除德國(guó)外，其他國(guó)家參展商約占整個(gè)參展商數(shù)量的一半。觀眾數(shù)量達(dá)到225000人次，其中1/4的觀眾來(lái)自德國(guó)之外的國(guó)家。參加2021年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)的中國(guó)參展商共計(jì)713家，展出面積近10,000平方米，無(wú)論展商數(shù)量還是展出面積均達(dá)到歷史峰值。五、疫情下的機(jī)器人

疫情之下，為避免人與人之間的近距離接觸傳染，及提高防疫效率，各類(lèi)的服務(wù)機(jī)器人扮演著不同的角色，尤其是在體感檢測(cè)、配送、送餐、消毒殺菌、醫(yī)流、手術(shù)等場(chǎng)景中，機(jī)器人可以有效的替代人員進(jìn)行作業(yè)，減少和降低不必要的風(fēng)險(xiǎn)。1.強(qiáng)紫外殺菌機(jī)器人

強(qiáng)紫外殺菌機(jī)器人，實(shí)際上是個(gè)移動(dòng)機(jī)器人，可以攜帶有多個(gè)紫外燈管，像明峰方艙CT機(jī)這款機(jī)器人，使用了8根強(qiáng)紫外燈管，每根強(qiáng)紫外燈管的紫外輻照強(qiáng)度是普通紫外燈管的3倍?？梢愿鶕?jù)自己所處的空間特征、目標(biāo)位置調(diào)整殺菌角度，完成360度消毒只需3分鐘。這就意味著一旦啟動(dòng)，相當(dāng)于有24根普通紫外燈管同時(shí)在作用，即刻殺菌效率極高。五、疫情下的機(jī)器人

2.智能醫(yī)護(hù)機(jī)器人

智能醫(yī)護(hù)機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)隔離病房遙控查房、5G技術(shù)遠(yuǎn)程醫(yī)療、人工智能院感預(yù)警。它配備了激光雷達(dá)、紅外雷達(dá)，5G通信以及機(jī)器人集群控制技術(shù)，每臺(tái)醫(yī)護(hù)服務(wù)機(jī)器人都具備3D視覺(jué)識(shí)別傳感器和人工智能AI芯片。通過(guò)5G通信技術(shù)以及機(jī)器人集群控制技術(shù)，遠(yuǎn)在上海的各學(xué)科專(zhuān)家可以隨時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)程會(huì)診平臺(tái)與部署在武漢各醫(yī)院的機(jī)器人進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)多地、跨院區(qū)的多學(xué)科遠(yuǎn)程會(huì)診。通過(guò)人工智能算法，機(jī)器人可以發(fā)現(xiàn)醫(yī)護(hù)人員在感染病區(qū)活動(dòng)過(guò)程中、在穿脫防護(hù)服過(guò)程中出現(xiàn)的安全隱患，并及時(shí)加以提醒，降低感染風(fēng)險(xiǎn)。3.公共消毒機(jī)器人

在公共區(qū)域，一些智能洗地、消毒的機(jī)器人也加入了防疫大軍，在機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站等地區(qū)，通過(guò)自動(dòng)駕駛完成消毒清潔作業(yè)，避免人群密集場(chǎng)所的聚集和接觸。五、疫情下的機(jī)器人

4.5G測(cè)溫巡邏機(jī)器人

5G測(cè)溫巡邏機(jī)器人綜合運(yùn)用了物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，集成環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策、行為控制和報(bào)警裝置，具備自主感知、自主行走、自主保護(hù)、互動(dòng)交流等能力。

該機(jī)器人主要由控制軟件、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電池、計(jì)算機(jī)（IPC）、攝像頭、紅外線攝像、激光雷達(dá)、交換機(jī)、4G/5G網(wǎng)絡(luò)模塊、揚(yáng)聲器等元件組成。不僅可以實(shí)現(xiàn)紅外線5米以?xún)?nèi)，一次性快速測(cè)量10個(gè)人的體溫，還支持5G聯(lián)網(wǎng)，將監(jiān)測(cè)到的人體體溫?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂剖?，智能識(shí)別來(lái)往路人是否佩戴口罩，并視需啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

它靠著分布在它周?chē)?個(gè)攝像頭來(lái)進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)采集，激光雷達(dá)進(jìn)行測(cè)量距離障礙物偵測(cè)；再透過(guò)機(jī)身里的控制計(jì)算機(jī)（IPC）分析軟件進(jìn)行車(chē)輛行駛和行為分析（人臉識(shí)別和行為分析）。5.送餐機(jī)器人

送餐機(jī)器人具備“全自主定位導(dǎo)航”技術(shù)，搭載商用級(jí)室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)，深度融合激光雷達(dá)、機(jī)器視覺(jué)、深度視覺(jué)、聲納等眾多傳感器，隔離區(qū)的工作人員只要在三餐時(shí)間將餐食放在機(jī)器人的三層托盤(pán)上、在觸摸屏輸入隔離區(qū)的房間號(hào)，機(jī)器人就能自動(dòng)追蹤房間號(hào)將餐食送達(dá)。機(jī)器人在餐廳等復(fù)雜環(huán)境里更高效穩(wěn)定地運(yùn)行。六、機(jī)器人的未來(lái)

機(jī)器人正經(jīng)歷一個(gè)神奇的時(shí)代，未來(lái)會(huì)更加精彩。依據(jù)來(lái)自一些機(jī)器人行業(yè)的長(zhǎng)期觀察員，包括自動(dòng)化領(lǐng)域和Hizook（著名的機(jī)器人博客），認(rèn)為：3D遙感、協(xié)作機(jī)器人、云機(jī)器人、力控制下的柔順驅(qū)動(dòng)器、基于智能設(shè)備機(jī)器人、無(wú)人駕駛汽車(chē)、無(wú)人機(jī)、網(wǎng)真機(jī)器人、仿生學(xué)等將會(huì)是機(jī)器人技術(shù)的大趨勢(shì)。1.云機(jī)器人

云機(jī)器人就是云計(jì)算與機(jī)器人學(xué)的結(jié)合。就像其它網(wǎng)絡(luò)終端一樣，機(jī)器人本身不需要存儲(chǔ)所有資料信息，或具備超強(qiáng)的計(jì)算能力，只是在需要的時(shí)候可以連接相關(guān)服務(wù)器并獲得所需信息。

云機(jī)器人并不是指某一個(gè)機(jī)器人，也不是某一類(lèi)機(jī)器人，而是指機(jī)器人信息存儲(chǔ)和獲取方式的一個(gè)學(xué)術(shù)概念。這種信息存取的方式的好處是顯而易見(jiàn)的。比如，機(jī)器人通過(guò)攝像頭可以獲取一些周?chē)h(huán)境的照片，上傳到服務(wù)器端，服務(wù)器端可以檢索出類(lèi)似的照片，可以計(jì)算