节卡协作机器人与其背后的技术创新

12月23日，在2020高工机器人&高工移动机器人年会闭幕式现场，节卡机器人副总经理孟小波以“勇做协作机器人行业革新者”为主题发表了演讲。

他介绍，节卡机器人创立于2014年，是上海交通大学孵化的重点企业，目前与上海交大合作成立了节卡-上海交通大学智能装备联合研发中心、节卡-上海交通大学创新设计联合研发中心，分别专注于机器人本体研发和机器人外观工业设计两个方面。

节卡音译自英文名“JAKA”（Just Always Keep Amazing）永葆卓越之意，是一家聚焦于新一代协作机器人本体与智慧工厂创新研发的高新技术企业，专注于革新人与机器人的交互方式，愿景是打造一款好的机器人，人人皆可自由使用，未来打造出机器人、人、作业环境自然交互，自主适应的共融机器人。

节卡协作机器人与其背后的技术创新

目前，节卡机器人主打四款基础产品，负载分别为3公斤、7公斤、12公斤、18公斤，并在该系列产品基础上搭载更高配置来实现应用范围的延伸。

孟小波介绍，基于协作机器人产品，节卡机器人已实现了行业首创了无线示教、图形化编程技术、视觉安全防护技术；拥有九大核心技术包括无线示教、图形化编程技术、视觉安全防护技术、拖拽示教技术、一体化关节技术、碰撞保护技术、机器人控制技术、高精度关节伺服控制技术、力控技术；六大核心算法则包括路径规划算法、轨迹平滑算法、动力学控制算法、安全控制算法、高精度伺服控制算法、末端抖动抑制算法。

他进一步介绍，无线互联技术让用户告别传统示教器，在某些特别复杂的、不适合人进入的工况环境下，人可以站在较远距离通过手机APP对机器人进行编程、操作，从而达到对人本身的保护；图形化编程可以实现机器人编程零门槛，一个具备高中以上水平的人学习1-2天，就完全可以实现一个工厂内使用环境的编程，这也为机器人进入奶茶店、火锅店、咖啡厅等To C领域提供了有利条件；机器人不仅实现碰撞停止，还可以通过视觉安全防护系统实现主动安全防护，如当人进入一级区域时机器人就会降低作业速度，当人进入二级区域机器人就会停下来，双重防护实现更安全。

多重技术叠加，使得节卡协作机器人具备部署灵活、连接灵活、示教灵活、易于拓展、易于编程、易于开发等特点。

面向人机协作的智能柔性制造

当前，市场模式正在发生转变，传统模式是供给侧推动模式，从订单、生产到物流、消费，更像是一个开环系统；新经济模式则是在传统模式的流程基础之上，在订单阶段进行目标大类需求数据分析，在消费阶段产生消费数据，两者相互反馈，从而形成消费驱动的模式，这更像是一个负反馈系统。

孟小波认为，工业智能的未来是人机混合智能，需要构建从发现问题到感知到数据到算法再到执行的快速闭环过程。协作机器人已成为柔性产线的核心单元，小场景、小闭环、批量复制、集群智能等将助力打造与人共融的柔性产线或系统。

根据市场和客户的需求，节卡协作机器人衍生出的产品矩阵包括，第一代协作机器人小助系列，主要功能体现在人机交互和安全性上；第二代力控机器人系列，搭载工业级力觉传感器，配置自研力控算法，提供恒力、法向跟踪和速度模式等多种力控解决方案，实现机器人的自适应控制，从而拓展了机器人的应用范围；第三代共融系列，深度融合视觉和力控，集成视觉抓取、软手、视觉检测能力，自研算法大幅提高安全性、交互性、灵活性。此外，节卡还推出了复合机器人、机器人工作站等应用标准品。

今年，节卡最新发布的All-in-one共融系列协作机器人，采用S³（Smart，Simple， Small）的产品设计原则，呈现极致创新的理念。

创新点一是极小巧，高集成度核心组件。以Ai 7协作机器人为例，自重21kg，负载可达7kg，实现负载自重比1：3，国际同行的为1：4，突破了轻量化机械臂的关键技术。自研的Minicab机器人控制器体积极小，仅180*128*47mm，重量极轻，仅1.1Kg，与同类竞品相比空间优化80%以上。JAKA Lens 2D集成相机配置了相机、镜头、光源三大模块，小巧轻便，外观精致，可快速安装，无需配置额外的视觉控制器。

创新点二是极简单，快速部署便捷示教。无线示教技术、图形化编程技术大幅提高易用性，大幅缩短集成时间。用户可实现PAD、手机等移动终端对机器人进行实时远程操控和作业编辑。JAKA Lens 2D视觉软件可快速实现2D视觉项目的配置和管理。显著降低机器人的应用门槛，快速对机器人进行部署和示教。

创新点三是极智慧，智能编程与主动防护。针对柔性生产趋势，开发了机器人快速智能编程系统，人的技能可快速传递。具备基于视觉和力觉的多重主动防护安全机制，实现了安全共融的协作生产。拥有一级视觉防护+二级碰撞保护+卸力回弹+防夹推拉的多重防护功能。

在机器视觉方面，节卡机器人推出了多个软件产品，包括Lens 2D视觉，能实现视觉定位、相机通讯、机器人引导、手眼标定；Lens VPS视觉防护系统，包括主动防护、多级防护、区域自定义、实时监控等功能；3D视觉系统则可以实现表面重建、三维定位、机器人引导等。基于这一技术，节卡已开发出多个一体式视觉工作站，如车灯光导条视觉缺陷检测工作站、3C元件视觉抓取摆放工作站、涂胶缺陷视觉检测工作站。

节卡打造的力控系统则具有三个功能：1、检测机器人与用户的碰撞力，保障用户安全；2、实现柔顺的牵引示教，提升人机交互体验；3、辅助机器人控制对环境输出力，实现打磨、装配等柔顺生产工作。

目前，节卡协作机器人适用于力控装配、力控打磨、牵引示教、碰撞检测等场景，可提供给客户整套力控解决方案、力控应用包，包括恒力、法向跟踪、速度多种力控模式，以及多种拖拽模式，能够实现双销轴装配、复杂曲面打磨、空间拖拽等，恒力跟踪最高精度1N，全臂碰撞检测最高精度10N。

截至目前，节卡在产品应用端已实现多个高门槛工艺环节的切入，包括3C电子行业的电子行业蜂鸣器检测、基板及SMT工艺，汽车行业的车灯涂胶，化纤纺织行业的丝饼分拣，新能源行业的锂电池侧烫、贴胶、焊接，机械加工行业的上下料喷涂柔性生产，医疗器械行业的上下料自动化喷砂，新零售行业的无人自助咖啡机等。

在孟小波看来，目前节卡协作机器人出货量最大的行业为3C和汽车及零部件，此外，节卡还将大力拓展协作机器人在食品和机械加工行业的应用。

责任编辑：lq