简评FRANKA EMIKA 机械臂
更新：2023.11.2日，FRANKA EMIKA 被思灵机器人收购。
个人观点，欢迎来拍。
1.创新点
- 精确力控
精确力控的功能有两个：一是能够实现安全的人机交互，对碰撞能够精确检测，保证安全性；二是能够实现拖动示教操作，辅助编程软件能够提高编程效率。
franka的力控技术继承自DLR，并且在轻量级机械臂（3KG）上发扬光大（坦诚的说3公斤负载有点太小，跟iiwa的7公斤14公斤查了很远，对应用限制很大），能够在极端情况下实现精确的碰撞检测（包括持刀扎肉，持钉扎气球等），创始人Sami自己本身对碰撞检测就有很深的研究，2017年2月Sami还投了一篇综述类文章：Robot Collisions: A Survey on Detection, Isolation, and Identification.
- 编程界面
如果想对franka机械臂编程，他们提供两种方式：一种是用图形化拖动不同功能模块组合的方式；第二种是传统的调用API方式（ libfranka: C++ library for Franka Emika research robots）
第一种方式其实在教育机器人上早已出现，目的是为了降低儿童编程的难度提高儿童兴趣，国内估计出现的时间应该是在2005年左右，那时候开始国内机器人比赛发展的如火如荼，这种编程方法更加直观简单，用户可以直接运行单个模块来理解代码；缺点是执行效率难以优化。
第二种方法就是学术界和工业界常用的编程控制方式。
总的来说franka的编程方式在易上手性和可玩性方面可能优于师祖KUKA的iiwa机械臂，iiwa还是近似工业机器人的思路，一个正统的smartPAD示教器，可以运行用Sunrise.Workbench编写好的运动代码。(本来想粘两张示意图上来，结果发现文档前面不允许披露给第三方····大公司真是够谨慎和封闭的)
而franka是可以很容易的和学术界常用的ROS链接使用，很多材料都是放在网上的。
另外，franka也把API公开放在网上，也有一些example可以供学习理解franka的控制思路： libfranka: C++ library for Franka Emika research robots 个人觉得还是很值得看一看的。
2.关键技术
创新点一般都要有关键技术来支持。
追根溯源的说，franka力控的关键技术是全状态反馈控制器（full state feedback controller），将位置、速度、力矩、力矩导数等4种信息（当然，其实就是位置信息和力矩信息，其他两个差分得到）都放在关节控制器里面做控制；franka引以为傲的碰撞安全和拖动性能都是以这个点为核心展开的。
这部分franka是没有开放给用户的，不过个人觉得一方面确实没必要开放，另一方面这个理论和技术确实是门槛，包括力矩传感器、动力学建模、增益参数设置等等；这里就不介绍太详细了，公式写出来一般也是很难理解透的，必须得配合实际调试才能理解透，我也是花了不少时间读文献加调试才理解个大概。
我目前的评价是：通过引入力矩传感器，设计的全状态反馈控制器能够很好的实现柔顺控制，其反驱效果不亚于用丝传动设计的WAM、Mako、da Vinci一代机器人等经典机械臂（美国方案），美国人和德国人在力控这条路上分别走了不同的路，感觉对比起来美国人更喜欢直接简单粗暴的方法，而德国人则愿意设计一套复杂的系统来实现目标（让我想起了美军的谢尔曼坦克和德军的虎式坦克）。
3.发展方向
即使是新技术，也必须要找到真正的需求点，比如说语音智能之前一直在死磕手机端（到现在我用的最多的也是让siri给我定个5分钟后的闹钟····），最后亚马逊发现智能音响是个突破口；无人机应用最早也是百花齐放，最后爆发点在航拍，也就是会飞的相机。
现在也很难看清franka下一代会往什么方向发展，毕竟还没看到有出货量巨大的协作/服务机械臂出现。
考虑到服务机器人和协作机器人在纯控制领域有很大的重合度（力控，智能交互，多传感器融合等，当然服务机器人对于智能的需求更高一筹），我觉得人形服务机器人可能会在中国触发突破，毕竟这种大型人形机器人能在中国深圳做到非常便宜，而且养老的需求对于中国独生子女们迫在眉睫。
家庭服务养老的市场，目前基本上是蓝海，谁拥有先进的技术，谁就能先下海摸鱼。
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