協(xié)作機(jī)器人的定義

協(xié)作機(jī)器人是指在共享空間中與人類(lèi)互動(dòng)或在附近安全工作的機(jī)器人。與傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人相反，傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人旨在通過(guò)與人的接觸隔離來(lái)確保安全地自主工作。全球性行業(yè)協(xié)會(huì)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）定義了四種類(lèi)型的協(xié)作制造應(yīng)用程序：

· 共存：人與機(jī)器人可以并排工作，但是沒(méi)有共享的工作空間。

· 順序協(xié)作：人和機(jī)器人共享工作空間的全部或一部分，但不能同時(shí)在零件或機(jī)器上工作。

· 合作：機(jī)器人和人類(lèi)同時(shí)在同一零件或機(jī)器上工作，并且兩者都在運(yùn)動(dòng)中。

· 響應(yīng)式協(xié)作：機(jī)器人實(shí)時(shí)響應(yīng)工人的動(dòng)作。

在當(dāng)今協(xié)作機(jī)器人的大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用中，協(xié)作機(jī)器人和人類(lèi)工人共享相同的空間，但獨(dú)立地或順序地完成任務(wù)（共存或順序協(xié)作）。

協(xié)作機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)狀

協(xié)作機(jī)器人在中國(guó)興起于2014年，主要是以外資廠商UR、Rethink為主，國(guó)產(chǎn)協(xié)作機(jī)器人節(jié)卡、遨博、越疆、新松、達(dá)明、大族、艾利特、麥荷、珞石等企業(yè)亦正積極布局協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)。

傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人“四大家族”近年也開(kāi)始布局協(xié)作機(jī)器人，但相對(duì)優(yōu)傲、節(jié)卡、遨博等企業(yè)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)在協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域進(jìn)展較慢，且市場(chǎng)活躍度不高，該市場(chǎng)主要仍是由優(yōu)傲、節(jié)卡、遨博等新晉企業(yè)主導(dǎo)。

2014-2019年我國(guó)協(xié)作機(jī)器人銷(xiāo)量分別為600臺(tái)、1100臺(tái)、2300臺(tái)、4216臺(tái)、6400臺(tái)、8200臺(tái)。2020年預(yù)計(jì)全年銷(xiāo)量約為1.2萬(wàn)臺(tái)；同時(shí)，2021-2023協(xié)作機(jī)器人銷(xiāo)量仍將持續(xù)向好，預(yù)計(jì)累計(jì)銷(xiāo)量有望超過(guò)6萬(wàn)臺(tái)。

協(xié)作機(jī)器人8大優(yōu)勢(shì)

1、易于編程。一些新的協(xié)作機(jī)器人設(shè)計(jì)為用戶(hù)友好且易于編程，從而無(wú)需工程師來(lái)實(shí)施。有些甚至具有手動(dòng)引導(dǎo)功能，協(xié)作機(jī)器人可以通過(guò)示例來(lái)學(xué)到東西，同時(shí)可以按照完成其編程任務(wù)所需的一系列動(dòng)作來(lái)進(jìn)行引導(dǎo)。

2、安裝快速。設(shè)置自動(dòng)化所需的時(shí)間越長(zhǎng)，初始投資就越昂貴。員工培訓(xùn)、生產(chǎn)停產(chǎn)以及必須聘請(qǐng)外部服務(wù)提供商的高成本可能會(huì)使投資回報(bào)的時(shí)間延長(zhǎng)。對(duì)于中小型公司來(lái)說(shuō)，這些可能會(huì)帶來(lái)很大的問(wèn)題。

協(xié)作機(jī)器人設(shè)計(jì)的時(shí)候就考慮到了這點(diǎn)，以及需要具有開(kāi)箱即用的功能。預(yù)編程軟件使用戶(hù)可以自行安裝機(jī)器人，因此用戶(hù)可以在不到30分鐘的時(shí)間內(nèi)設(shè)置好。此外，協(xié)作機(jī)器人設(shè)置的時(shí)間短所帶來(lái)的靈活性提高了生產(chǎn)率和投資回報(bào)率。

3、部署靈活。協(xié)作機(jī)器人的主要賣(mài)點(diǎn)之一就是靈活性。為新任務(wù)編程協(xié)作機(jī)器人很簡(jiǎn)單，并且不需要外部服務(wù)人員。這將多功能性引入到生產(chǎn)線(xiàn)中，并且可以很容易地將協(xié)作機(jī)器人設(shè)置為在同一天執(zhí)行一系列不同任務(wù)，或者為某些任務(wù)指定工作的日期。

協(xié)作機(jī)器人可以輕松地集成到敏捷系統(tǒng)中，因?yàn)樗鼈兪褂脩?hù)可以快速響應(yīng)設(shè)計(jì)更改并相應(yīng)地重新設(shè)置協(xié)作機(jī)器人。當(dāng)前市場(chǎng)上的協(xié)作機(jī)器人可以擔(dān)當(dāng)許多角色，通常為服務(wù)角色和工業(yè)角色。服務(wù)型協(xié)作機(jī)器人用于在公共場(chǎng)所提供信息、運(yùn)輸貨物或提供安全保護(hù)。工業(yè)型協(xié)作機(jī)器人則具有多種應(yīng)用，包括但不限于拾取和放置、包裝和碼垛、組裝、機(jī)器維護(hù)、表面精加工以及質(zhì)量測(cè)試和檢查。

4、結(jié)果一致性。機(jī)器人永遠(yuǎn)不會(huì)疲倦，因此和做同樣工作的人類(lèi)做出來(lái)的結(jié)果相比，它們的結(jié)果更加一致和準(zhǔn)確。這使得它們特別適合單調(diào)的任務(wù)，因?yàn)樗鼈兛梢灾貜?fù)執(zhí)行簡(jiǎn)單的動(dòng)作而不會(huì)降低工作質(zhì)量。只要設(shè)置好，協(xié)作機(jī)器人就可以以相同的能力執(zhí)行相同的任務(wù)。

5、提高生產(chǎn)力并優(yōu)化流程。協(xié)作機(jī)器人在接管人類(lèi)員工的過(guò)程中，員工難以在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)集中精力或?qū)⑿阅鼙３衷谝恢滤?，而機(jī)器人的精度將故障和產(chǎn)品缺陷的可能性降低到幾乎為零?？焖俑膮f(xié)作機(jī)器人要執(zhí)行的任務(wù)，這有助于工人優(yōu)化生產(chǎn)線(xiàn)并削減成本，同時(shí)保持高標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品質(zhì)量。

6、投資回收期快。協(xié)作機(jī)器人的成本低于工業(yè)機(jī)器人，而使用哪種應(yīng)用程序以及使用時(shí)間長(zhǎng)短，這也決定了協(xié)作機(jī)器人可以快速收回投資成本。由于協(xié)作機(jī)器人具有運(yùn)用彈性較高、價(jià)格低、投資回本快等優(yōu)勢(shì)，通常企業(yè)在3至4個(gè)月就可收回成本，使中國(guó)、巴西、印度、墨西哥等地區(qū)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)顯著，在一定制造業(yè)企業(yè)中提供了有效解決方案。

7、綜合使用成本低。協(xié)作機(jī)器人免維護(hù)、功率只有150瓦、不需要安全圍欄、不需要專(zhuān)門(mén)的機(jī)器人編程維護(hù)人員，大大降低了運(yùn)作過(guò)程中的成本投入。

8、協(xié)作性與安全性。協(xié)作機(jī)器人能夠確保最高的安全性。全球有80%以上的協(xié)作機(jī)器人是在工人旁邊進(jìn)行作業(yè)， 無(wú)需使用傳統(tǒng)圍欄。協(xié)作式機(jī)器人可以把工人從骯臟、危險(xiǎn)、乏味和容易造成傷害的工作中解放出來(lái)。

協(xié)作機(jī)器人主要技術(shù)指標(biāo)

1、有效負(fù)載

有效載荷是指機(jī)器人能夠承載的重量，所有機(jī)器人都會(huì)有一個(gè)規(guī)定的有效載荷，在計(jì)算時(shí)是不包括機(jī)械臂末端動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如夾具）或輔助工具的重量的。

這意味著一臺(tái)機(jī)器人能夠攜帶的真實(shí)有效載荷，須在其標(biāo)稱(chēng)有效負(fù)載的基礎(chǔ)上減去機(jī)器人末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如夾具）的重量。

而如果對(duì)機(jī)器人應(yīng)用進(jìn)行深入分析，考慮到實(shí)際的應(yīng)用需求（如加速度）和物理參數(shù)（如摩擦系數(shù)）等方面的影響，就需要適當(dāng)?shù)臏p少機(jī)器人承載的最大有效載荷。

協(xié)作機(jī)器人的有效載荷一般在10kg以?xún)?nèi)。

2、重量

機(jī)器人本體的重量，意味著它是否能夠被輕松的移動(dòng)并更換工作位置，或者需要叉車(chē)或 AGV 小車(chē)來(lái)做到這一點(diǎn)。

在一些車(chē)間，機(jī)器人需要不斷地更換工作“崗位”，以執(zhí)行各種不同的生產(chǎn)操作任務(wù)。

而如果機(jī)器人太重，則需要更多的人工和工時(shí)來(lái)完成機(jī)器人的移位和固定。

3、可重復(fù)性 | Repeatability

很多時(shí)候，人們會(huì)問(wèn)到有關(guān)機(jī)器人動(dòng)作的準(zhǔn)確性或精度的問(wèn)題。但在協(xié)作機(jī)器人的世界中，這個(gè)指標(biāo)其實(shí)是沒(méi)有什么太大意義的。

事實(shí)上，我們需要知道的是可重復(fù)性（Repeatability）。

由于協(xié)作機(jī)器人通常是通過(guò)人工試教/手動(dòng)引導(dǎo)的方式進(jìn)行編程和動(dòng)作規(guī)劃的，機(jī)器人重新創(chuàng)建和執(zhí)行完全相同的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的能力，要比其能夠以毫米級(jí)的精度準(zhǔn)確定位在某個(gè) X、Y、Z的坐標(biāo)點(diǎn)上更有價(jià)值。

目前大多數(shù)協(xié)作機(jī)器人的規(guī)格表中都會(huì)列出其最大的可重復(fù)性值，因此在我們測(cè)試和使用機(jī)器人時(shí)，通常都能夠獲得較其標(biāo)稱(chēng)值更小（也就是更好）的可重復(fù)性。

4、安全性

因?yàn)樾枰c人在一起近距離并肩工作，因此，對(duì)于協(xié)作機(jī)器人來(lái)說(shuō)，安全性顯得尤為重要。

盡管安全性是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，但很多機(jī)器人廠商還是會(huì)為其機(jī)器人產(chǎn)品標(biāo)定相應(yīng)的安全等級(jí)，并且，他們大部分都會(huì)得到由第三方機(jī)構(gòu)頒發(fā)的安全認(rèn)證。

同時(shí)，機(jī)器人的“安全”認(rèn)證又會(huì)有著許多不同的變數(shù)，我們唯一需要搞清楚的一點(diǎn)，就是：機(jī)器人被認(rèn)證是安全的，并不意味著這個(gè)機(jī)器人的應(yīng)用就是安全的。

需要依據(jù)ISO 10218（或ISO/TS 15066）標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的流程進(jìn)行完整的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，才能確定設(shè)備應(yīng)用系統(tǒng)所具備的安全性能等級(jí)。

5、易用性

對(duì)于協(xié)作機(jī)器人這種經(jīng)常需要與人類(lèi)一起工作、并且頻繁切換不同操作任務(wù)的設(shè)備來(lái)說(shuō)，編程配置的易用性，直接決定著其設(shè)備應(yīng)用的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率；但這個(gè)指標(biāo)其實(shí)是很難以量化的。因?yàn)樗鋵?shí)是非常依賴(lài)于人們的操作和使用習(xí)慣的。

同樣的操作界面或者使用方法，對(duì)某些人來(lái)說(shuō)很容易，而對(duì)另一些人來(lái)說(shuō)卻可能是很困難的。所以這個(gè)指標(biāo)總是會(huì)帶有一定的主觀性的。

6、臂展

機(jī)器人的臂展，是指機(jī)器人手腕能夠觸及到的最大（遠(yuǎn)）距離。

這個(gè)距離通常是從機(jī)器人的基座開(kāi)始測(cè)量的。同時(shí)也有很多不同的方法可以測(cè)量機(jī)器人的臂展，而大部分時(shí)候我們都會(huì)選擇以機(jī)器人手腕可以達(dá)到的最大距離作為參考；通常協(xié)作機(jī)器人的臂展與人類(lèi)的手臂長(zhǎng)度相當(dāng)。

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