中科深谷坚持创新发展之路，机器人核心部件与技术加速突破

智能机器人，如今已经全面融入到人类世界当中，在多个行业、领域中持续发挥着重要作用。在疫情防控期间，消毒、配送、测温、巡检等各类机器人更是上战前线，让各界了解到机器人的服务能力和经济价值。

对于机器人企业而言，智能机器人能够进行高效的运作，完成各种任务，其核心部件是完成任务驱动的重心。这也就要求机器人企业掌握智能机器人所必备的核心部件与关键技术。

根据工业和信息化部等15个部门印发的《“十四五”机器人产业发展规划》，“十三五”以来，我国机器人产业呈现良好发展势头，产业规模快速增长，年均复合增长率约15%。2020年制造业机器人密度达到246台/万人，是全球平均水平的近2倍。

而想要推动中国智能机器人产业迈向更加高端方向发展，就需要加强”产学研用”精准配合，实现核心零部件的自主研发和国产化，解决技术积累不足、产业基础薄弱等问题。

以中科深谷例，其研发团队正不断进行核心零部件的研发以及核心技术的攻坚克难。截至目前中科深谷团队已在智能机器人控制器、伺服驱动器、伺服电机、机器人本体四大核心部件关键技术实现突破，期望为全国工业、农业、协作机器人等行业带来更加高品质解决方案。

1.控制与半实物仿真技术

中科深谷的控制与半实物仿真技术是一种实时的嵌入式计算技术，具备丰富的I/O资源来采集外部信号，并运行嵌入式实时系统。根据应用场景的不同，可分为快速控制原型RCP技术和硬件在环HIL技术两部分。

采用基于模型设计的方法，实现了相比于传统开发工作流程的两个重要提升：不仅可以将工作流程中大量费时或易出错的步骤（如代码生成）自动化，还可从需求捕获到设计、实现和测试，系统模型开发和测试始终占据开发流程的核心。

2.伺服驱动技术

中科深谷的伺服驱动技术主要采用高性能的 DSP或ARM芯片，实现SVPWM、PID、FOC磁场定向控制、电流/速度/位置三闭环控制；可驱动多种电机，支持多种编码器，支持EtherCAT、CANOpen、modbus等多种总线协议；还集成了点到点轨迹规划、位置跟踪等功能；具有过流/过压/欠压/堵转/过温等多种保护功能；可进一步实现了参数辨识、PI参数自整定、ADRC自抗扰、负载辨识等高级算法。

3.视觉与深度学习技术

中科深谷的计算机视觉技术，以传感器获取图像数据，通过深度学习和神经网络算法，提取图像深层特征、识别环境及目标物体，实现移动机器人的视觉导航与机械臂的目标定位等功能，从传统、固定的运动规划提升至机器人自主导航和自主作业，可满足复杂场景、移动多目标实时检测、跟踪、定位等需求。

4.导航技术

中科深谷通过将惯性导航的数据(INS)、卫星定位导航的数据、路标定位的数据、地图匹配定位(MM)的数据以及视觉定位的数据进行有效融合，进而可实现车辆横向/纵向精确定位、障碍物检测与碰撞避让、智能车速控制、路径规划及行为决策等功能。

5.智能机器人技术

中科深谷智能机器人装备了自主开发的伺服驱动、高负重比、轻量化协作机械臂。通过动力学控制、视觉识别与定位、力控制技术和深度学习等技术，可实现高速、高精度轨迹规划与控制及多机器人协同控制等技术。

我国智能机器人产业虽然发展态势良好，但部分核心零部件大部分依赖进口、掌握机器人核心技术的企业数量不足、中小企业面对进口的核心零部件有着“买不起”或“不会用”等等难题。

据了解，目前中科深谷已实现多款机器人核心部件国产替换化，期望让中小企业能够承受其经济成本，也能更快更好的使用前端技术。

安徽某智能科技有限公司就在前几年与中科深谷的技术团队进行合作研发伺服驱动器，目前已基本实现国产替代，且广泛应用在各种厂家多种规格型号的电机上，性能指标也较为优良。

某杭州医学机器人有限公司在准备从事腹腔镜手术机器人的研究时，就曾使用中科深谷开源伺服电机驱动器和EtherCAT机械臂控制器，帮助搭建起了第一台功能样机，使得研发团队在研究合作中，快速掌握相关技术，增加了项目实战经验。

另外，某企业于去年底委托公共服务创新平台开发两款协作机器人新产品机型的伺服驱动器。在该项目中，中科深谷研发团队参与开发过程，自主研发的DSP28069M和LAN9252高性能伺服驱动器为项目的成功起到重要的作用，将项目的研发周期缩短至数月。

其中28069M驱动器自带算法库，集成电机的参数辨识程序，且适用于所有三相异步、同步电机。该程序还能够辨识电机定子电阻、转子电阻(ACIM)、定子电感、额定磁通(PMSM)和额定感应电流(ACIM)，具有FAST观测器。

（InstaSPIN-FOC 方框图）

中科深谷LAN9252是集成了两路以太网PHY的2/3端口，EtherCAT从控制器，包括了全双工100BASE-TX收发器和支持100Mbps (100BASE-TX)，支持3个Fieldbus存储器管理单元(FMMU)和4个SyncManagers，主要用在马达控制、过程/工厂自动化、通信模块、接口卡、传感器、水和气动阀门系统等。

机器人的研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。对中科深谷而言，突破机器人关键技术、坚持开源开放，是中科深谷的初衷与目标，也是该企业寻求市场破局、坚持国产核心器件替换化长远发展之道。

中科深谷作为一家高新科技型企业，团队中集合中科大、合工大集聚多所知名高校及单位的教授专家和行业资深研发工程师，为智能机器人产业提供技术支持和动力源泉。其产品与技术已经服务500+家工业企业，400+所高校教科研，取得38项发明专利，应用在工业生产、农业采摘、医疗康养等等场景。

作者|耳朵