自主可控，做具有“阿童木特色”的并聯機器人

2019年，阿童木機器人完成了B1、B2兩輪融資，資本的肯定也讓其在一眾企業中脫穎而出，而從成立到現在，支撐著阿童木快速增長的核心關鍵無外乎兩點：一是走自主研發的道路；二是深挖客戶的需求。
 

作為工業機器人的三大核心零部件之一，同時也是工業機器人的大腦，控制器的好壞直接決定了機器人性能的優劣。從長遠戰略上說，掌握控制器技術，才能在國內同行業中保持長久的技術競爭力。

在控制系統上，阿童木機器人自主研發了并聯機器人專用控制系統，將標準算法融合進去，使并聯機器人滿足更高的應用。其AtomMotion控制器基于X86架構和實時工業以太網進行設計，以此作為平臺基礎開發出高效的運動控制算法、簡單易用的用戶交互界面，同時軟件在系統中集成了PLC編程環境，以滿足用戶對復雜控制邏輯下的編程需求。

同時，依托于天津大學的科研力量，AtomMotion將振動抑制、拖動示教等功能整合于系統中，從而提高了機械手的運行穩定性，縮短了調試人員的調試時間。

在視覺系統方面，阿童木機器人推出的AtomVision視覺系統是根據在實際工業應用場景中的實際需求開發的一款視覺識別軟件，可以與AtomMotion無縫結合形成一體化的工業設備，也可以作為獨立的視覺識別軟件使用。

值得一提的是，AtomVision軟件內提供斑點識別和模板匹配兩種算法。其中，斑點識別算法是根據拍照獲取的圖像，根據需求，在純色背景下檢測雜質色斑，并且要計算出色斑的面積，以確定Blob是否在檢測范圍之內。因此圖像處理軟件要具有分離目標，檢測目標，并且計算出其面積的功能。

Blob分析（Blob Analysis）是對圖像中相同像素的連通域進行分析，該連通域稱為Blob。經二值化（Binary Thresholding）處理后的圖像中色斑可認為是blob。在處理過程中不是采用單個的像素逐一分析，而是對圖形的行進行操作。這種算法與基于像素的算法相比，大大提高處理速度。

而模板匹配算法是根據一個或多個已知模式或圖像，在指定的目標圖像中尋找相應模式的處理方法。使用基于特征匹配的算法，在模板中提取具有穩定性、魯棒性的特征。

AtomVision根據實際的場景需求，以Blob和模板匹配算法作為基礎，開發出了針對性的識別算法和圖像預處理流程，以滿足對不同工業環境視覺識別的需求。

高速作為并聯機器人的標簽一直成為各企業產品的賣點，然而，在實際應用中，并聯機器人的速度會比標準節拍速度慢很多。

實際上，在項目中為了滿足前端設備產能需要，速度一直是客戶衡量并聯機器人的主要參數之一，也是讓客戶擔心和困惑的關鍵點。

國際上，主流的機器人公司都約定俗成將標準節拍作為衡量機器人速度的重要指標，所謂“標準節拍”是指機器人沿著25-305-25這樣特定的軌跡走一個來回所用的時間，而一分鐘來回的次數越多，速度越快。比如阿童木金剛系列D3P-1100型號機器人按標準節拍的速度可以達到250次/min。

但在項目應用過程中，機器人的速度需要綜合考慮生產工藝、現場布局、放置精度、物料狀態等因素，因此機器人的應用速度會比標準節拍的速度慢很多。

機器人的應用速度首先受到末端負載大小的影響，末端負載越大，機器人的速度越慢。其中機器人的末端負載又包括末端夾具、物料兩部分。以顆粒帶項目為例，物料的重量為10g-80g，常用的抓取方式為雙抓和三抓，負載的重量主要是末端夾具，因此在末端夾具設計過程中，輕量化設計就尤為重要。

此外，機器人的應用速度還跟機器人所要做的動作有關，在一些項目上，需要增加額外的伸縮或者翻轉動作，動作越多，末端重量越大，耗時增加，機器人節拍降低。同樣以顆粒袋項目為例，使用輕量化多抓夾具，單臺D3P-1100型號機器人最多可滿足前端130袋/min的產量，但如果增加額外的伸縮或者翻轉動作，機器人的產能會下降15%左右。
 

從現場布局來看，并聯機器人工作站會涉及到與生產線前后端的對接，尤其是在一些自動化改造項目中，現場布局需要依據現有設備尺寸進行調整，如高度、工作空間等。例如阿童木機器人D3P-1100型號機器人的工作空間為橫向直徑1100mm，縱向320mm，在該工作空間內，機器人的行程越小，則速度越快。以顆粒袋項目為例，相同工作情況下，行程300mm與行程600mm的速度會相差20%。而以某抓瓶入槽項目為例，機器人行程600-700mm，機器人的節拍為55次/min。

從項目工藝來看，機器人的抓取分為四種：分別是隨動抓取定點放置、隨動抓取隨動放置、定點抓取隨動放置、定點抓取定點放置。在其他工況相同條件下，定點抓取定點放置的速度最快，隨動抓取隨動放置的速度為最慢。

影響機器人應用速度的因素還有來料狀態以及客戶對于物料放置的其他需求等。還是以顆粒袋項目為例，由于生產線前端包裝機以及理料情況的不同，一些物料在機器人抓取時是散亂的，甚至是疊料的，與整齊來料的項目應用相比，機器人的抓取速度會下降20%。另外抓放一些易碎物料的應用場景中，為了保證物料的完整，降低產品生產過程中的損耗率，機器人需要輕拿輕放，同樣會降低機器人的速度。
 

此外，在保證系統穩定性的情況下，對于并聯機器人的應用速度也會有一定的影響。以某袋裝液體擺盤項目為例，物料有300g和500g兩種規格，以相同的速度運行，300g的物料可以正常生產，但500g的物料會出現甩料現象，即并聯機器人的速度與物料性質、狀態有一定的關系。

總而言之，并聯機器人的速度在項目應用過程中是一個綜合指標，同時也是在項目實施過程中整體參數的一部分，需要將項目的穩定性、可靠性等參數與速度綜合比較，得出項目的最優方案。這也就意味著，并聯機器人的應用方案需要對客戶的需求非常清楚，而這正是阿童木機器人核心競爭優勢所在。

這些年，阿童木機器人實地拜訪700多家客戶，拿回了不下一千種樣品，做過上千套解決方案以及幾百個客戶的應用測試視頻，在并聯機器人應用方案上積累了豐富的經驗。

自主研發和深挖客戶需求，一個是從產品端出發，一個是從應用端考慮，兩者缺一不可，這是整個行業共同的價值觀。