協(xié)作機器人的定義

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

· 共存：人與機器人可以并排工作，但是沒有共享的工作空間。

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

· 合作：機器人和人類同時在同一零件或機器上工作，并且兩者都在運動中。

· 響應(yīng)式協(xié)作：機器人實時響應(yīng)工人的動作。

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

協(xié)作機器人競爭現(xiàn)狀

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

傳統(tǒng)工業(yè)機器人“四大家族”近年也開始布局協(xié)作機器人，但相對優(yōu)傲、節(jié)卡、遨博等企業(yè)來說，傳統(tǒng)工業(yè)機器人企業(yè)在協(xié)作機器人領(lǐng)域進展較慢，且市場活躍度不高，該市場主要仍是由優(yōu)傲、節(jié)卡、遨博等新晉企業(yè)主導(dǎo)。

2014-2019年我國協(xié)作機器人銷量分別為600臺、1100臺、2300臺、4216臺、6400臺、8200臺。2020年預(yù)計全年銷量約為1.2萬臺；同時，2021-2023協(xié)作機器人銷量仍將持續(xù)向好，預(yù)計累計銷量有望超過6萬臺。

協(xié)作機器人8大優(yōu)勢

1、易于編程。一些新的協(xié)作機器人設(shè)計為用戶友好且易于編程，從而無需工程師來實施。有些甚至具有手動引導(dǎo)功能，協(xié)作機器人可以通過示例來學(xué)到東西，同時可以按照完成其編程任務(wù)所需的一系列動作來進行引導(dǎo)。

2、安裝快速。設(shè)置自動化所需的時間越長，初始投資就越昂貴。員工培訓(xùn)、生產(chǎn)停產(chǎn)以及必須聘請外部服務(wù)提供商的高成本可能會使投資回報的時間延長。對于中小型公司來說，這些可能會帶來很大的問題。

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

3、部署靈活。協(xié)作機器人的主要賣點之一就是靈活性。為新任務(wù)編程協(xié)作機器人很簡單，并且不需要外部服務(wù)人員。這將多功能性引入到生產(chǎn)線中，并且可以很容易地將協(xié)作機器人設(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)作機器人可以輕松地集成到敏捷系統(tǒng)中，因為它們使用戶可以快速響應(yīng)設(shè)計更改并相應(yīng)地重新設(shè)置協(xié)作機器人。當(dāng)前市場上的協(xié)作機器人可以擔(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)作機器人用于在公共場所提供信息、運輸貨物或提供安全保護。工業(yè)型協(xié)作機器人則具有多種應(yīng)用，包括但不限于拾取和放置、包裝和碼垛、組裝、機器維護、表面精加工以及質(zhì)量測試和檢查。

4、結(jié)果一致性。機器人永遠不會疲倦，因此和做同樣工作的人類做出來的結(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)，因為它們可以重復(fù)執(zhí)行簡單的動作而不會降低工作質(zhì)量。只要設(shè)置好，協(xié)作機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)作機器人在接管人類員工的過程中，員工難以在長時間內(nèi)集中精力或?qū)⑿阅鼙３衷谝恢滤?，而機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)作機器人要執(zhí)行的任務(wù)，這有助于工人優(yōu)化生產(chǎn)線并削減成本，同時保持高標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品質(zhì)量。

6、投資回收期快。協(xié)作機器人的成本低于工業(yè)機器人，而使用哪種應(yīng)用程序以及使用時間長短，這也決定了協(xié)作機器人可以快速收回投資成本。由于協(xié)作機器人具有運用彈性較高、價格低、投資回本快等優(yōu)勢，通常企業(yè)在3至4個月就可收回成本，使中國、巴西、印度、墨西哥等地區(qū)業(yè)務(wù)增長顯著，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)作機器人免維護、功率只有150瓦、不需要安全圍欄、不需要專門的機器人編程維護人員，大大降低了運作過程中的成本投入。

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

協(xié)作機器人主要技術(shù)指標(biāo)

1、有效負(fù)載

有效載荷是指機器人能夠承載的重量，所有機器人都會有一個規(guī)定的有效載荷，在計算時是不包括機械臂末端動作執(zhí)行機構(gòu)（如夾具）或輔助工具的重量的。

這意味著一臺機器人能夠攜帶的真實有效載荷，須在其標(biāo)稱有效負(fù)載的基礎(chǔ)上減去機器人末端執(zhí)行機構(gòu)（如夾具）的重量。

而如果對機器人應(yīng)用進行深入分析，考慮到實際的應(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少機器人承載的最大有效載荷。

協(xié)作機器人的有效載荷一般在10kg以內(nèi)。

2、重量

機器人本體的重量，意味著它是否能夠被輕松的移動并更換工作位置，或者需要叉車或 AGV 小車來做到這一點。

在一些車間，機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)。

而如果機器人太重，則需要更多的人工和工時來完成機器人的移位和固定。

3、可重復(fù)性 | Repeatability

很多時候，人們會問到有關(guān)機器人動作的準(zhǔn)確性或精度的問題。但在協(xié)作機器人的世界中，這個指標(biāo)其實是沒有什么太大意義的。

事實上，我們需要知道的是可重復(fù)性（Repeatability）。

由于協(xié)作機器人通常是通過人工試教/手動引導(dǎo)的方式進行編程和動作規(guī)劃的，機器人重新創(chuàng)建和執(zhí)行完全相同的運動動作的能力，要比其能夠以毫米級的精度準(zhǔn)確定位在某個 X、Y、Z的坐標(biāo)點上更有價值。

目前大多數(shù)協(xié)作機器人的規(guī)格表中都會列出其最大的可重復(fù)性值，因此在我們測試和使用機器人時，通常都能夠獲得較其標(biāo)稱值更?。ㄒ簿褪歉茫┑目芍貜?fù)性。

4、安全性

因為需要與人在一起近距離并肩工作，因此，對于協(xié)作機器人來說，安全性顯得尤為重要。

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

同時，機器人的“安全”認(rèn)證又會有著許多不同的變數(shù)，我們唯一需要搞清楚的一點，就是：機器人被認(rèn)證是安全的，并不意味著這個機器人的應(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)定的流程進行完整的風(fēng)險評估，才能確定設(shè)備應(yīng)用系統(tǒng)所具備的安全性能等級。

5、易用性

對于協(xié)作機器人這種經(jīng)常需要與人類一起工作、并且頻繁切換不同操作任務(wù)的設(shè)備來說，編程配置的易用性，直接決定著其設(shè)備應(yīng)用的生產(chǎn)運營效率；但這個指標(biāo)其實是很難以量化的。因為它其實是非常依賴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，對某些人來說很容易，而對另一些人來說卻可能是很困難的。所以這個指標(biāo)總是會帶有一定的主觀性的。

6、臂展

機器人的臂展，是指機器人手腕能夠觸及到的最大（遠）距離。

這個距離通常是從機器人的基座開始測量的。同時也有很多不同的方法可以測量機器人的臂展，而大部分時候我們都會選擇以機器人手腕可以達到的最大距離作為參考；通常協(xié)作機器人的臂展與人類的手臂長度相當(dāng)。

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