2015年11月第17屆上海工博會(huì)期間，發(fā)那科在中國(guó)地區(qū)正式推出當(dāng)時(shí)全球負(fù)載最大的協(xié)作機(jī)器人CR-35iA，一舉“名震江湖”。

據(jù)悉，CR-35iA機(jī)器人手腕部最大負(fù)載可達(dá)35kg，運(yùn)動(dòng)半徑達(dá)1813mm；作為一款協(xié)作機(jī)器人，完善的安全功能使CR-35iA可以在沒(méi)有安全圍欄隔離的情況下，與人在同一個(gè)空間工作，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造、機(jī)床上下料等工作中。

自此，協(xié)作機(jī)器人的負(fù)載范圍不斷擴(kuò)大，從最早的10kg擴(kuò)大到20kg，從UR16e、安川HC20DT到遨博i16、節(jié)卡Zu18等產(chǎn)品的問(wèn)世，大負(fù)載協(xié)作機(jī)器人頻繁地出現(xiàn)在人們的視野中。

然而，有別于傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人，協(xié)作機(jī)器人給人的第一印象就是小巧與靈活，當(dāng)負(fù)載不斷增大之后，如何保證協(xié)作機(jī)器人的精準(zhǔn)控制、安全性等。更為關(guān)鍵的是，真實(shí)的市場(chǎng)需求在哪？

多大才是大負(fù)載？

從ABB的500g負(fù)載單臂協(xié)作機(jī)器人YuMi，到負(fù)載35kg的FANUCCR-35iA，再到負(fù)載能夠達(dá)到110kg甚至是更大的柯馬AURA協(xié)作機(jī)器人，不禁讓人開(kāi)始思考，協(xié)作機(jī)器人的負(fù)載到底多少合適？多大的負(fù)載才算是大負(fù)載？

遨博智能副總裁黃洪波認(rèn)為，一般意義上，負(fù)載超過(guò)10kg，即可認(rèn)為是大負(fù)載協(xié)作機(jī)器人。

在艾利特CTO孫愷博士看來(lái)，只有運(yùn)動(dòng)半徑在1.7m及以上，負(fù)載超過(guò)20kg才能算是大負(fù)載。即使是把運(yùn)動(dòng)半徑1.3m、負(fù)載12kg的機(jī)器人縮短連桿，其仍然不能定義為大負(fù)載，這一產(chǎn)品并不存在明顯的技術(shù)難度。

大族機(jī)器人總經(jīng)理王光能認(rèn)為，協(xié)作機(jī)器人負(fù)載的上限主要取決于減速機(jī)等核心零部件。一般20kg負(fù)載以下機(jī)器人關(guān)節(jié)用諧波減速器，當(dāng)協(xié)作機(jī)器人負(fù)載突破20kg后，則需要將諧波減速器換成RV減速器，這將使機(jī)器人本體變得笨重，協(xié)作機(jī)器人靈活小巧的優(yōu)勢(shì)也將受限。

目前，市場(chǎng)對(duì)協(xié)作機(jī)器人的負(fù)載是有一定要求的，一般將協(xié)作機(jī)器人負(fù)載控制在16kg是大部分客戶(hù)的選擇。由于機(jī)器人本身有自重，同時(shí)還要還要配上不少零部件以及夾爪等，可能會(huì)導(dǎo)致超過(guò)承重等問(wèn)題，這使得一些客戶(hù)對(duì)負(fù)載超過(guò)12kg的協(xié)作機(jī)器人會(huì)產(chǎn)生擔(dān)憂(yōu)。

事實(shí)上，要回答這個(gè)問(wèn)題，更為關(guān)鍵的是看人的承重上限在什么水平。畢竟協(xié)作機(jī)器人的主要目標(biāo)還是替代人工工作，而20kg負(fù)載以上的工作，人工作業(yè)較少，因此不是協(xié)作機(jī)器人主要的工作范圍，孫愷強(qiáng)調(diào)道。

即使如此，市場(chǎng)上超過(guò)16kg的協(xié)作機(jī)器人并不少見(jiàn)。越疆科技研發(fā)總經(jīng)理劉主福表示，通過(guò)與眾多集成商、終端客戶(hù)的交流及市場(chǎng)調(diào)查，越疆科技發(fā)現(xiàn)某些大負(fù)載機(jī)器人在應(yīng)用過(guò)程中，也需要與人交互、協(xié)作等；而傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人不僅存在無(wú)法與人安全交互協(xié)作的問(wèn)題，其使用體驗(yàn)也較差，無(wú)法適應(yīng)小批量多品種的快速柔性化生產(chǎn)需求。

這正是協(xié)作機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)所在，同時(shí)也是大負(fù)載協(xié)作機(jī)器人逐漸變多的原因。

大負(fù)載帶來(lái)的那些挑戰(zhàn)

由于協(xié)作機(jī)器人剛度偏弱，故而在增大負(fù)載的情況下，一般都會(huì)縮短臂長(zhǎng)，工作半徑減少。

高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）認(rèn)為，協(xié)作機(jī)器人之所以稱(chēng)為協(xié)作，安全性是保證其能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)協(xié)作的基礎(chǔ)，負(fù)載的增大，意味著其協(xié)作的性能會(huì)受到一定程度的打折，需要通過(guò)其他方式進(jìn)行補(bǔ)償，如傳感器、軟件算法、附加外設(shè)等，在一定程度上會(huì)對(duì)成本形成一定的考驗(yàn)。

在安全問(wèn)題保障上，目前市面上大部分的協(xié)作機(jī)器人采用的主要是碰撞檢測(cè)的方式實(shí)現(xiàn)安全，仍然屬于接觸式的安全防護(hù)，存在碰撞傷害的風(fēng)險(xiǎn)，在本體質(zhì)量和負(fù)載一定的情況下，為達(dá)到允許的生物力學(xué)限制，協(xié)作安全模式下要大幅進(jìn)行減速。

但由于機(jī)器人自身安全屬性，沖擊、夾傷的危險(xiǎn)性依然較大，不少?gòu)S家在此基礎(chǔ)上增加視覺(jué)解決方案，這又對(duì)部署空間有較大要求，同時(shí)也存在視覺(jué)盲區(qū)和死角等痛點(diǎn)。

對(duì)此，越疆科技采用了非接觸電子皮膚主動(dòng)防護(hù)的協(xié)作機(jī)器人方案，通過(guò)非接觸式傳感機(jī)理，在距離人體10-20cm的距離即可實(shí)現(xiàn)外物感知，進(jìn)行碰前防護(hù)，這一解決方案使得協(xié)作機(jī)器人安全最大速度由0.25m/s到1m/s。

孫愷指出，在保障安全性的基礎(chǔ)上，盡量提高協(xié)作機(jī)器人的運(yùn)行速度，這對(duì)關(guān)節(jié)扭矩檢測(cè)精度要求將大大提高，大負(fù)載協(xié)作機(jī)器人如何達(dá)到這一要求才是主要問(wèn)題。

此外，參照大負(fù)載的工業(yè)機(jī)器人，不難發(fā)現(xiàn)，隨著負(fù)載的逐步增加，機(jī)器人的控制難度將極大，對(duì)機(jī)器人的效率和穩(wěn)定性也帶來(lái)了一系列挑戰(zhàn)，協(xié)作機(jī)器人也不例外，負(fù)載同時(shí)也是負(fù)擔(dān)。

節(jié)卡機(jī)器人CTO許雄博士告訴「高工機(jī)器人」，為解決上述痛點(diǎn)，節(jié)卡機(jī)器人自主研發(fā)了雙編碼器全閉環(huán)控制策略、動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩前饋策略、安全控制策略-力矩限制及碰撞檢測(cè)三大核心技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，JAKA Zu 18誕生了，其自重（含電纜）僅35kg，負(fù)載自重比高達(dá)1:1.94，臂展為1073mm。

為了應(yīng)對(duì)更大的負(fù)載，JAKA Zu 18協(xié)作機(jī)器人對(duì)大小臂桿都進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升了大小臂桿的強(qiáng)度與剛度，使得在大負(fù)載作用下大小臂桿的變形量更小。

但更重要的問(wèn)題是，終端用戶(hù)是否對(duì)大負(fù)載協(xié)作機(jī)器人有真正的需求，在大負(fù)載機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景中，一定要人機(jī)協(xié)作嗎？

據(jù)黃洪波介紹，隨著協(xié)作機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越多，很多客戶(hù)提出了大負(fù)載的要求（主要是16kg和20kg），但這不能說(shuō)是協(xié)作機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)，畢竟大負(fù)載除了負(fù)重載荷滿(mǎn)足了應(yīng)用需求，還要考慮其剛性、速度、臂展等，與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人相比，大負(fù)載協(xié)作機(jī)器人在某些條件下，并不具備優(yōu)勢(shì)，因此大部分的大負(fù)載協(xié)作機(jī)器人還是以試探性應(yīng)用為主，其場(chǎng)景主要是搬運(yùn)、碼垛等。

相較于輕量型協(xié)作機(jī)器人，大負(fù)載的機(jī)器人由于負(fù)載的增大，絕對(duì)精度會(huì)出現(xiàn)一定程度的降低，因此其主要應(yīng)用場(chǎng)景還是集中在定點(diǎn)的搬運(yùn)、包裝、碼垛等領(lǐng)域。越疆科技結(jié)合非接觸式電子皮膚系列化的大負(fù)載協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品，目前已經(jīng)在工件上下料、食品包裝等領(lǐng)域得到應(yīng)用，客戶(hù)通過(guò)非接觸式的安全防護(hù)，兼顧了安全與效率。

市場(chǎng)需求的產(chǎn)物?

存在即合理，產(chǎn)品始終是緊跟市場(chǎng)需求的。協(xié)作機(jī)器人負(fù)載越來(lái)越大，本身也是為了解決某些細(xì)分場(chǎng)合中替代人力的問(wèn)題，同樣部分企業(yè)的產(chǎn)品行為也只是來(lái)自其觀察到的市場(chǎng)需求而已。

至于對(duì)大負(fù)載協(xié)作機(jī)器人是否“越界”的看法，黃洪波認(rèn)為，產(chǎn)品本身不會(huì)存在明顯的“界限”，它會(huì)根據(jù)事物發(fā)展的規(guī)律去尋找應(yīng)用的拓展；通過(guò)產(chǎn)品線的補(bǔ)充及產(chǎn)品技術(shù)的突破，來(lái)達(dá)到行業(yè)發(fā)展的新契機(jī)，為企業(yè)增加一個(gè)新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)。甚至未來(lái)，協(xié)作機(jī)器人與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人之間將逐步融合、互相借鑒，而后在定位各自適合的場(chǎng)景。

大負(fù)載協(xié)作也只是學(xué)習(xí)借鑒了傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人，正如工業(yè)機(jī)器人正在逐步增加力傳感器一樣，因此不能簡(jiǎn)單地定義為產(chǎn)品“越界”，更應(yīng)該稱(chēng)之為融合共生。互相借鑒，共同“打怪”。

責(zé)任編輯：PSY

原文標(biāo)題：大負(fù)載協(xié)作機(jī)器人“越界”了嗎？

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