在中國(guó)，生產(chǎn)鏈中的機(jī)器人革命正在大步向前發(fā)展，在我們熟知的能源、醫(yī)療、交通、城市服務(wù)等多重領(lǐng)域，智能化的變革已然拉開帷幕，在基礎(chǔ)設(shè)施層、技術(shù)層、應(yīng)用層形成了一套極具實(shí)踐價(jià)值的邏輯閉環(huán)。在智慧城市建設(shè)熱潮與建筑施工產(chǎn)業(yè)革新浪潮雙重作用下，智慧工地的重要性逐漸凸顯。

       中科深谷CSPACE實(shí)時(shí)仿真控制系統(tǒng)助力西安某高校最新研發(fā)的智能機(jī)器人協(xié)作鋪磚系統(tǒng)開啟現(xiàn)代智能建筑產(chǎn)業(yè)新篇章。

       當(dāng)前，建筑領(lǐng)域是勞動(dòng)密集型、自動(dòng)化程度低、作業(yè)環(huán)境復(fù)雜的行業(yè)，難以避免安全風(fēng)險(xiǎn)、生產(chǎn)效率、建設(shè)成本、吸引力弱的的困局。作為智能服務(wù)機(jī)器人的一種，建筑機(jī)器人是解決建筑行業(yè)低效率、高污染、高能耗的有效途徑之一，充分利用智能技術(shù)和相關(guān)技術(shù)研發(fā)應(yīng)用智能化機(jī)械設(shè)備，提高建造過(guò)程的智能化水平，推動(dòng)現(xiàn)代智能建筑的升級(jí)發(fā)展。目前，作為智能建筑設(shè)備，機(jī)器人已經(jīng)融入到建筑行業(yè)中的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、房屋建設(shè)、裝飾裝修等多個(gè)領(lǐng)域，催生出包括建筑機(jī)器人、砌磚機(jī)器人、抹灰油漆機(jī)器人、鋪瓷磚機(jī)器人、清掃機(jī)器人等多種產(chǎn)品。

智能機(jī)器人協(xié)作鋪磚系統(tǒng)模型圖和現(xiàn)場(chǎng)圖

       在傳統(tǒng)的工地中，施工必須在現(xiàn)場(chǎng)完成，但在現(xiàn)場(chǎng)中作業(yè)存在著建筑材料損耗高、人工效率低下、時(shí)間緊迫等問(wèn)題，這樣背景下，建筑機(jī)器人可以在場(chǎng)外進(jìn)行預(yù)先構(gòu)建和預(yù)先生產(chǎn)的模塊化建筑取得迅速發(fā)展。但很多建筑公司、建筑高校在建筑機(jī)器人核心算法研究以及機(jī)器人實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制器開發(fā)領(lǐng)域仍欠缺相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。面對(duì)作業(yè)環(huán)境惡劣、場(chǎng)景差異性大、施工面復(fù)雜多變等客觀現(xiàn)實(shí)，建筑機(jī)器人在核心零部件以及核心算法的要求方面，與工業(yè)機(jī)器人等產(chǎn)品有很大差異。中科深谷CSPACE實(shí)時(shí)仿真控制系統(tǒng)在機(jī)器人控制器開發(fā)領(lǐng)域擁有豐富的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)以及成熟產(chǎn)品，在建筑機(jī)器人算法研究方向積累了多年的研究經(jīng)驗(yàn)，控制器全開源。

       中科深谷以客戶需求為導(dǎo)向，以技術(shù)能力為基礎(chǔ)，為西安某高校提供專業(yè)詳細(xì)的定制化解決方案。該方案通過(guò)采用CSPACE實(shí)時(shí)仿真控制系統(tǒng)，針對(duì)復(fù)雜的智能鋪地磚機(jī)器人，構(gòu)建精確的系統(tǒng)控制模型，以XY模組代替機(jī)器人移動(dòng)的腳，節(jié)卡協(xié)作機(jī)械臂代替人工的手，視覺(jué)系統(tǒng)代替人的眼睛，控制系統(tǒng)代替人的大腦，整套系統(tǒng)完美模擬了建筑工人在實(shí)際建筑工作中的場(chǎng)景。工人從瓷磚盒里拿瓷磚，再抹灰，搬送到貼瓷磚處，輕輕放下，檢查瓷磚貼入位置，最后輕壓瓷磚的動(dòng)作，確保瓷磚整齊嚴(yán)實(shí)。最大程度實(shí)現(xiàn)了智能建筑的工業(yè)化、智能化、柔性化、數(shù)字化。

       智能機(jī)器人協(xié)作鋪磚系統(tǒng)是基于CSPACE實(shí)時(shí)仿真控制系統(tǒng)和MATLAB/Simulink開發(fā)的教科研平臺(tái)。其由機(jī)械臂本體（6個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)及其連桿和底座）、控制系統(tǒng)、鋪磚工具、上位機(jī)和穩(wěn)壓電源組成。每個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)由諧波減速機(jī)、力矩電機(jī)、高精度絕對(duì)值編碼器、高精度增量式光電編碼器和伺服驅(qū)動(dòng)器組成。

六軸協(xié)作機(jī)器人Simulink仿真圖

智能機(jī)器人協(xié)作鋪磚系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

01 開源成熟工業(yè)機(jī)械臂產(chǎn)品為實(shí)驗(yàn)載體，支撐機(jī)器人建模仿真、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)及控制、機(jī)器人動(dòng)力學(xué)及控制等教學(xué)實(shí)驗(yàn)，以及科研領(lǐng)域的算法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和打磨等高級(jí)應(yīng)用的控制實(shí)驗(yàn)等；

02 控制器采用CSPACE進(jìn)行開發(fā)，提供EtherCAT或CAN總線通訊接口可供選型，控制周期可以小到1ms。CSPACE操作系統(tǒng)版硬件基于ARM Cortex-A9，性能優(yōu)良，運(yùn)算能力強(qiáng)，采用Matlab/Simulink軟件進(jìn)行編程開發(fā)，可以更好更快地研究高級(jí)自動(dòng)控制算法；

03 開源視覺(jué)系統(tǒng)：開源視覺(jué)系統(tǒng)使用Intel RealSense D435或D435i深度相機(jī)。該相機(jī)提供了多種語(yǔ)言版本的SDK，算法上可使用開源的OpenCV庫(kù)進(jìn)行開發(fā)，能夠滿足該項(xiàng)目的教科研需求；

        開源視覺(jué)系統(tǒng)使用Intel RealSense D435或D435i深度相機(jī)。該相機(jī)提供了多種語(yǔ)言版本的SDK，算法上可使用開源的OpenCV庫(kù)進(jìn)行開發(fā)，能夠滿足該項(xiàng)目的教科研需求；

04 完善的系統(tǒng)開放性及定制能力，豐富的軟硬件接口，支持EtherCAT、CAN、Ethernet等多種通訊方式采用研究人員自主的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，也可以用系統(tǒng)自帶的Simulink和ROS進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)；

05 提供豐富的應(yīng)用場(chǎng)景：?jiǎn)伪鄄僮?，柔順控制，力控裝配，智能示教，柔順拖動(dòng)等。

       “借助機(jī)器人的應(yīng)用，在建筑行業(yè)把工人的工作效率提高50%?！苯陙?lái)，在“智能建造與新型建筑工業(yè)化”的大背景下，建筑機(jī)器人及智能施工設(shè)備成為建筑行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)話題和重點(diǎn)領(lǐng)域，并且隨著陶瓷行業(yè)自動(dòng)化、智能化，從生產(chǎn)到質(zhì)檢再到包裝搬運(yùn)，很多工序都有參與。建筑機(jī)器人在未來(lái)的建筑行業(yè)中必將具有更加廣闊的應(yīng)用前景。而中科深谷智能機(jī)器人協(xié)作鋪磚系統(tǒng)的出現(xiàn)，加快了建筑機(jī)器人轉(zhuǎn)型的步伐。未來(lái)中科深谷將持續(xù)研發(fā)創(chuàng)新，為建筑機(jī)器人系統(tǒng)研發(fā)提供更加高效、專業(yè)的工具與技術(shù)支撐。