一文了解ABB公司关于机器人控制的专利

  英国牛津经济研究所发表报告称，预计到2030年，全球约2000万个制造业岗位将被机器人取代。贫富差距将进一步拉大，但整体经济产出将提高。

  机器人这么厉害，那么你知道机器人的控制原理吗？今天我们就一起来了解一项ABB公司关于机器人控制的专利。ABB公司作为全球电力和自动化技术领域的领导企业，致力于为工业、能源、电力、交通和建筑行业客户提供解决方案，帮助客户提高生产效率。

  其实早在16年10月12日，ABB就申请了一项名为“用于控制机器人的系统和方法”的发明专利（申请号为：4.3），申请人为ABB瑞士股份有限公司。

  根据目前公开的专利申请文件，让我们大家一起来了解一下你所不知道的机器人操控方法吧。

  如上图所示为用于控制机器人的系统框图，总系统包括可编程控制器（PLC），PLC被配置为基于有限状态机来定义机器人的多个状态和相关联的多个操作以及多个状态之间的切换。

  这里的FSM包括至少两个新状态：初始状态和校准状态。添加了初始状态可以使得自测程序能够检查机器人的部件能否正确地操作，并且校准状态被配置用于校准机器人。

  这两种状态都是很有用的，例如机器人由于某一些原因不能启动，则初始状态可以向用户更好的提供包含重要消息的信号，从而有助于机器人系统的故障排除或维护。此外校准状态可以额外地检查机器人是不是已经被校准。利用这两个新引入的状态与其他状态和相关联的切换条件和功能模块，这种机器人专用的FSM设计将实现改进的机器人移动控制。

  如上图是用于控制机器人的FSM示意图，其中列出了机器人所有的状态，我们将从这些状态来讲述机器人是如何执行指令的。除了初始状态和校准状态之外，FSM还包括了几个另外的状态，包括：禁用状态、待机状态、移动状态、停止状态和错误状态。如果满足特定的切换条件，则机器人将相应地再FSM内的不同状态之间切换。

  在初始状态中，PLC被配置为初始化机器人以启用自测程序。此外，如果确定自测程序成功，也就是机器人的自动启动准备就绪，则PLC被配置为将机器人从初始状态转换到校准状态。

  当机器人处于校准状态时，如果确定校准完成，则PLC进一步被配置为将机器人从校准状态转换到禁用状态。当机器人处于禁用状态时，如果接收到坐标指令，则PLC进一步被配置为将机器人保持在禁用状态并且激活机器人以促使定义针对机器人系统的坐标系。该坐标系对于大多数机器人尤其是工业机器人时必不可少的，能够最终靠这个坐标系更加完美的控制机器人。

  当机器人处于移动状态时，如果接收到点动指令，则PLC进一步被配置为将机器人保持在移动状态并且激活机器人以点动。当机器人处于移动状态时，如果接收到停止指令，则PLC进一步被配置为将机器人从移动状态转换到停止状态以停止机器人的任何移动。

  在这些操作中，停止指令可以被进一步被分类为不一样。例如：停止指令可以包括被配置为在检测到错误时停止机器人的移动的第一停止指令。停止指令还可以包括被配置为停止机器人的移动并同时根据自身的需求断开对机器人的电力供应。

  上图定义了用于控制机器人的方法的流程图，而上述的具体的细节则包含在这些流程中。首先基于PLC中的FSM来定义机器人的多个状态和相关联的多个操作以及多个状态之间的切换条件。如果满足条件，则机器人在不同的状态之间切换。

  在某些时候，使机器人在不同状态之间切换包括在初始状态中初始化机器人以启用自测试程序。状态切换还包括如果确定自测程序成功，则将机器人从初始状态转换到校准状态。

  看到这里相信你对于机器人的操控方法应该有了更加具体的了解，机器人对于人们的生产和生活自从工业时代就一直产生着深远的影响，那么对于马上就要来临的AI时代，相信也必将会带来一轮新的创新和创造，我们将持续关注！

  12月12日至22日，“创科博览2022”在香港国际会展中心举行。由上海交通大学机械与动力工程学院教授高峰领衔，上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室、AI研究院与上海智能制造功能平台有限公司联合研制的滑雪、冰壶和导盲三款六足 机器人 亮相本次展览。 据悉，该滑雪机器人在设计时，机器人是以人工遥控和自主规划的方式来进行测试的，首先在滑雪机上对机器人身高、身体俯仰角、重心位置、雪板夹角及前后位置、左右腿高低来控制，完成速度和转向控制测试。多个方面数据显示，人工遥控稳定转向滑行最高速度可达3.2m/s，自主规划匀速直线m/s，稳定转向滑行最高速度可达2.45m/s。 冰壶六足机器人对肢体的控制也同样复杂，需要更高

  鲁棒是Robust的音译，也就是健壮和强壮的意思，是指控制管理系统在一定（结构，大小）的参数摄动下，维持其它某些性能的特性；根据对性能的不同定义，可分为稳定鲁棒性和性能鲁棒性。鲁棒性也代表了异常和危险情况下系统生存的能力。 鲁棒性决定了机器人实际应用中在未知环境下工作的稳定性和不正常的情况的容错性，对评价机器人具备极其重大意义。 机器人的鲁棒性有很多的研究领域，如为机器人视觉，鲁棒性意味着机器人要在遮挡、光照、角度等不同条件下仍旧能完成视觉任务，并保持一定的识别率；如果是研究机器人路径规划，鲁棒性意味着要在有随机障碍物的情况下，机器人仍然能够实现避障行走；如为软件，不死机、不崩溃就是控制软件的鲁棒性。

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  在 2019 年末，小米发布了一款名为小米 MIX Alpha 的概念手机，带有环绕屏幕设计，不过这款机型从未正式发售，而且该公司甚至在一年后也没有公布其后续机型。 近日，又出现了两个这样的设计。根据 LetsGoDigital 的说法，北京小米移动软件公司于 2019 年底向 CNIPA（中国国家知识产权局）申请了专利。该文档于 2021 年 1 月 1 日发布，它公开了两种环绕屏智能手机的设计，其中有一些小的差异。 谈论第一种设计时，这款手机的屏幕从上到下环绕，而不是像 MIX Alpha 那样从一侧到另一侧。 但是，在两侧都有单独的屏幕。 此外，该设备在背面具有水平中框，可容纳四镜头，双 LED 闪光灯以及看起来像麦

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  应用基础 (张宪民 杨丽新 黄沿江)

  (蔡红霞, 周传宏)

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