在智能制造日益盛行的當(dāng)下，人機(jī)協(xié)同作業(yè)的場(chǎng)景愈發(fā)普遍，但隨之而來(lái)的安全問(wèn)題也逐漸凸顯。當(dāng)工人與機(jī)器人在生產(chǎn)線上并肩作戰(zhàn)時(shí)，如何確保工人的安全成為了亟待解決的難題。近日，在第二屆雄安未來(lái)之城場(chǎng)景匯雄安國(guó)際機(jī)器人大賽上，一個(gè)名為“數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)的人機(jī)協(xié)作安全距離快速感知系統(tǒng)”的項(xiàng)目，為這一難題提供了創(chuàng)新的解決方案。

該項(xiàng)目憑借48毫秒的超快響應(yīng)速度、無(wú)需外掛設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)360度無(wú)死角安全防護(hù)以及低至2萬(wàn)元的部署成本，成功吸引了眾人的目光，并榮獲大賽一等獎(jiǎng)。這一突破性成果，不僅重新定義了工業(yè)場(chǎng)景下人機(jī)協(xié)作的安全標(biāo)準(zhǔn)，更為智能制造的未來(lái)發(fā)展開辟了新的道路。

該項(xiàng)目由北京郵電大學(xué)智能工程與自動(dòng)化學(xué)院教授褚明領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)研發(fā)。褚明指出，盡管機(jī)器人能夠高效完成重復(fù)性、高強(qiáng)度的任務(wù)，但其智能水平遠(yuǎn)未達(dá)到與人類真正協(xié)同共處的程度。在早期工業(yè)應(yīng)用中，機(jī)器人甚至需要被鐵絲網(wǎng)隔離，以確保人員安全。然而，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，人機(jī)共存已成為智能制造的新常態(tài)，但安全防護(hù)體系仍面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的人機(jī)安全監(jiān)測(cè)主要依賴激光雷達(dá)、紅外和聲波測(cè)距等技術(shù)，但這些技術(shù)都存在明顯缺陷。例如，激光雷達(dá)雖然能全向覆蓋，但響應(yīng)速度慢且成本高昂；聲波測(cè)距則只能測(cè)量到正面相對(duì)的區(qū)域，存在監(jiān)測(cè)盲區(qū)。這些設(shè)備幾乎都需要外掛在機(jī)器人上，不僅影響工作的靈活性，甚至可能帶來(lái)新的安全隱患。因此，褚明團(tuán)隊(duì)決定另辟蹊徑，將數(shù)字孿生技術(shù)與計(jì)算機(jī)視覺(jué)深度融合。

他們利用深度相機(jī)實(shí)時(shí)捕捉人體和機(jī)械臂的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并在虛擬空間中構(gòu)建極簡(jiǎn)主義的骷髏級(jí)交互模型。通過(guò)算法實(shí)時(shí)計(jì)算碰撞風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)從感知到防護(hù)的無(wú)縫銜接。這種高度簡(jiǎn)化的建模方式，大大降低了系統(tǒng)數(shù)據(jù)計(jì)算量，有效提升了數(shù)字孿生場(chǎng)景的構(gòu)建效率，為毫秒級(jí)實(shí)時(shí)響應(yīng)提供了關(guān)鍵技術(shù)保障。

在展示現(xiàn)場(chǎng)，記者親身體驗(yàn)了這一系統(tǒng)的安全防護(hù)能力。無(wú)論記者如何變換動(dòng)作和距離，系統(tǒng)都能實(shí)時(shí)測(cè)量出人與機(jī)械臂之間的最短距離，并根據(jù)距離數(shù)據(jù)向機(jī)器人發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警指令。隨著距離數(shù)據(jù)的變化，機(jī)械臂或減速運(yùn)行，或瞬間停止，始終與記者保持著安全距離。

除了反應(yīng)迅速、安全防護(hù)無(wú)死角外，該系統(tǒng)還具有成本低、部署快的優(yōu)勢(shì)。據(jù)褚明介紹，系統(tǒng)的部署極其簡(jiǎn)單，就像安裝普通監(jiān)控?cái)z像頭一樣便捷。每個(gè)定焦深度相機(jī)可精準(zhǔn)覆蓋6米遠(yuǎn)的范圍，單個(gè)6米遠(yuǎn)監(jiān)控區(qū)域的部署成本僅2萬(wàn)元。這一優(yōu)勢(shì)使得該系統(tǒng)在制造企業(yè)中備受青睞。

在采訪中，一家焊接機(jī)器人企業(yè)的負(fù)責(zé)人向褚明坦言，他們正面臨嚴(yán)峻的人機(jī)協(xié)作安全挑戰(zhàn)。在自動(dòng)化焊接產(chǎn)線上，雖然核心焊接工序由機(jī)械臂完成，但上下料環(huán)節(jié)仍需人工介入。工人頻繁進(jìn)出作業(yè)區(qū)域時(shí)，既要防范機(jī)械臂的意外碰撞，又要躲避飛濺的高溫焊渣，安全風(fēng)險(xiǎn)居高不下。而這套系統(tǒng)的出現(xiàn)，無(wú)疑為這類企業(yè)提供了有效的解決方案。

褚明表示，他們希望通過(guò)這次大賽，讓這項(xiàng)技術(shù)接受市場(chǎng)的真實(shí)檢驗(yàn)，看它是否能切實(shí)解決企業(yè)的安全生產(chǎn)痛點(diǎn)。同時(shí)，他們也在持續(xù)深化人機(jī)共存領(lǐng)域的研究，推動(dòng)人機(jī)協(xié)作向更高層級(jí)發(fā)展。未來(lái)，他們希望機(jī)器人不僅能感知人的存在，更能理解人的意圖，實(shí)現(xiàn)人機(jī)共融的美好愿景。