5G为遥操作带来什么？深度解析越疆遥操作系统，软硬件结合，破解产业化难题

从达芬奇到华为天才少年稚晖君，再到越疆，远程遥操作机器人穿针引线缝葡萄皮一度被网友热议。

外行看热闹，觉得都是在缝葡萄皮，区别并不大，有网友甚至喊出稚晖君赶超达芬奇的口号。但内行看门道，遥操作原理理解起来简单，却是硬件和软件的超高水平体现。冷静简单对比三个场景中的机械臂表现，我们可以发现三者在技术领域上依然存在着明显的差异。

综合而言，达芬奇机器人技术明显依然处于高位，但价格惊人。而稚晖君的机器人则更多是一种玩家DIY的个体产物，实用性和可拓展性其实不强。反倒是目前越疆机器人的遥操作系统真正做到了兼顾了精度、软硬件技术和操作便利性，在价格上也有更多科研和产业化的发展可能性。

本文独家专访了越疆机器人产品经理，粗略从硬件、软件上层面展开分析，对越疆遥操作机器人进行了更进一步的解读。

▍强大的硬件基础

对比达芬奇、稚晖君和越疆三者，其实我们可以大致总结出遥操作系统的共同点。

一般而言，遥操作整体会由三部分组成，分别是操作端、执行端、系统。其中，操作端主要是由人控制的机构，执行端指的是场景中的自动执行装置，系统则是连接两者打通空间障碍进行传输匹配的部分。

要实现遥操作，必然需要整合三端，通过硬件收集所有的操作、感知信息，转化成电信号并进行传输，让双方能远距离实现信息和执行动作匹配。

相对遥操作一开始设想解决的场景，例如医疗、太空、海底等，缝葡萄相对容易，因为只涉及到同空间短距离图像传输，对交互、感知的要求并不多。

就具体执行端的展示情况而言，越疆的缝葡萄在远程端也有两台机械臂，一台是摄像机臂，负责连接照相机，可以自定义调节视觉角度，另外一台是负责穿针引线的工作。

越疆的六轴机械臂则是已经成功产业化的产品，精度都保持在较高水平，精度可达0.02mm ，在穿针引线的过程中，整体抖动非常小，可以看出稳定性非常优异。另外作为成熟的工业品，其稳定性和寿命都非常不错，可以说整体处于较高的水准。

▍软件配置优势

与硬件表现对应的是在操作端和系统端上的差异。

越疆的操作端是其最新发布的力反馈主手Haptics 6D以及一台电脑。

就详细配置及表现对比而言，越疆的力反馈主手Haptics 6D体现出了越疆非常强大的硬件产品力，结构采取串联六自由度设计，并配合新发布的遥操作系统Matrix.OS使用。Matrix.OS支持对主从位移的放缩控制，并且可以通过自定义的虚拟夹具对运动和力反馈进行调整和约束，能满足精细场景下的细微操作的需求。

相较于传统并联式结构，Haptics 6D的串联型结构设计会更方便握持和控制按键。这种串联型结构不仅具有操作范围广的优势，可以减少遥操作中频繁切换离合同步的麻烦，给操作带来更大的舒适性。

使用者的舒适性是遥操作很重要的方面，越疆为了降低操作疲劳感，Haptics 6D的连杆部分还采用了航天同款的碳纤维材料，把重量降低30%，强度却提高2~3倍，可以达到5N可持续施加力，10N最大施加力，最小感知力0.1N，拖动几乎无阻力，实现了高刚度、高强度的效果，相较而言已经处于技术领先的水平。

▍感知与操作能力是核心

在软硬件的结合实践中，非常着重强调了加强“感知力”。感知力不仅包括图像，还有触觉、听觉等方面，每个部分又涉及非常多的细节。

为了加强感知，越疆做了大量的工作，我们先简单看一下其操作端和执行端的配置。

越疆的Haptics 6D也是电机与伺服的架构，采用的驱控方式与机器人相同，能很好实现高精度高响应，在核心算法应用上，能实现包括无阻力拖拽、力反馈、空间位姿映射、主从跟随同步等遥操作核心功能。

在越疆两年的研发中，为了提高力反馈精度，解决驱动方案等问题，产品团队进行了大量设计、研究、选型，确定了零回差丝传动系统方案路线，消除了反向间隙，提供稳定施力，并进一步加强了主手的模型辨识能力。

借助主手这种低摩擦传动设计，能够方便在笛卡尔空间中采集全部三个平移和三个旋转自由度上的操作信息，这使得其能够在斜面的空间平移和旋转时，都能够提供力反馈，保证了遥操作主手在力觉反馈上的高透明度。

越疆为满足医疗等更精细场景下的细微操作的需求，Matrix.OS系统也支持对主从位移的放缩控制，并且可以通过自定义的虚拟夹具对运动和力反馈进行调整和约束，提高操作的稳定性并防止意外损伤的发生。

通过位移放缩调整，越疆的遥操作系统可以做到主从运动比调节范围在缩小100倍微小场景和放大100倍的巨大场景进行操作。

这无疑是一个让人震惊的数字，为非常多的细微场景打开了可能性。

▍5G带来的改变

执行端和操作端的连接和传输也非常重要。远程手术基于两点，一是根植于机械臂的灵敏程度，二是根植于网络传输速度。

对于遥操作而言，系统延时是影响操作体验的主要问题，延时的反馈数据往往会对操作者造成干扰影响判断，操作失误的概率大大增加。

因此，5G技术给遥操作带来的主要提升在于数据传输的实时性、稳定性、以及传输速率上。

通过5G技术，超远距离的数据传输延时能被缩减到1ms以内，通讯的延时被显著缩短，操作的实时性和透明感将得到提升，这在精细的操作中尤为明显，比如远程的医疗手术，将大幅从5G技术中心受益。

目前越疆给出的准确数据则是，由于加入了姿态同步与自动校正、动态跟踪算法等技术，主从机器人跟踪延时能小于10ms，配合越疆的机械臂，实际的工程刷新率可达1kHz以上，已经能很好满足在医疗检测、高危操作以及医疗防疫等领域的实际应用。

依靠5G技术，越疆的遥操作能够实现高速实时的3D立体视觉反馈，将是构建真实临场感，提高操作效率的关键。

▍更多的展望

目前，国内遥操作产品还缺少驱控和算法上的自主创新，应用层的二次开发环境支持也相对缺乏；国内大多高校和企业还是直接采用价格较为昂贵的国外Force Dimension 或Haption的产品。在以往，国外遥操作主手对比于国内产品的优势还在于他们有配套的应用层软件支持。

越疆在许多人关心软件配套情况上表示，本次Haptics 6D将支持CHAI 3D开源软件，提供CATIA、DELMIA等三维数据CAD/CAM软件环境下的接口，兼容TechViz等软件平台，实现更加丰富的开发环境支持。而未来也不会把遥操作打造成封闭的产品，Matrix.OS的架构本身具有开放性，可以兼容不同结构、不同尺寸、不同类型的机器人。

而在产量和价格上，Haptics 6D明年将会主要客户中进行推广和试用，由于Haptics 6D在机器人关节、控制、驱动等核心技术全部实现自研，规模效应将让未来价格有望降到10万以下，真正实现大批量产业化应用。

借助越疆推出的自研力反馈主手Haptics 6D和遥操作系统Matrix.OS，医疗、核事故救援、海底作业、灾区抢险救援、元宇宙等等场景又多了一个全新的选择。

不同于高价格达芬奇手术机器人和带来新奇体验的稚晖君DIY机器人，越疆这款更有望大规模商业化的产品，也必然将促进国内市场上更多遥操作相关的产品和研发的发展进程进一步加速。

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