協(xié)作機(jī)器人（又稱“cobot”）正在讓工業(yè)5.0落地生根。這些交互式機(jī)械臂滿足了人們對制造技術(shù)不斷增長的需求，不僅能優(yōu)化自動化作業(yè)流程，還能增強(qiáng)人機(jī)關(guān)系。工業(yè)4.0主要依賴大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等復(fù)雜解決方案，而工業(yè)5.0則將復(fù)雜的技術(shù)直接交到操作員手中。

在這種趨勢下，協(xié)作機(jī)器人與人類并肩工作，而傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人則與同事隔離。協(xié)作機(jī)器人擅長在共享空間內(nèi)工作，自動執(zhí)行重復(fù)性任務(wù)，如“取放”、打托盤、精細(xì)的裝配操作以及需要路徑規(guī)劃的操作。

在新冠疫情期間，制造商突然面臨熟練工人短缺的問題，因此協(xié)作機(jī)器人的受歡迎程度激增。對自動化充滿好奇但尚未實(shí)施具體解決方案的工廠選擇了易于編程且可快速部署的協(xié)作機(jī)器人作為自動化應(yīng)急措施。

面對前所未有的情況，協(xié)作機(jī)器人為勞動力短缺提供了經(jīng)濟(jì)高效的解決方案，在確保工人安全的同時，實(shí)現(xiàn)了快速產(chǎn)出和靈活的自動化。由于協(xié)作機(jī)器人具有諸多優(yōu)勢，包括提升工人技能和生產(chǎn)效率、確保員工安全以及簡化復(fù)雜的應(yīng)用和編程，因此獲得了進(jìn)入生產(chǎn)流程的機(jī)會。

提升工人技能和生產(chǎn)效率

協(xié)作機(jī)器人體現(xiàn)了工業(yè)5.0中人機(jī)協(xié)作的理念，二者結(jié)合為制造商提供先進(jìn)的運(yùn)營能力。工廠只需少量員工即可提高產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)能，使管理人員能夠?qū)⒏嗟娜肆Y源用于更具戰(zhàn)略意義的工作。這對于工作變動頻繁、吞吐量低的工廠尤為有利，因?yàn)閰f(xié)作機(jī)器人的靈活性和可操作性能夠顯著提高運(yùn)營效率。

例如，一個組裝管道配件的工廠需要大量人力，在將每個管子連接到另一個組件之前，在管子的螺紋上涂上密封劑。這個基本工序用于確保各部件之間的水密連接。工廠需要處理數(shù)千個不同尺寸、厚度和組合的管道。

引入?yún)f(xié)作機(jī)器人來承擔(dān)這項(xiàng)任務(wù)的重要部分，工廠就可以重新安排工人崗位，提高整個流程的效率以及價值創(chuàng)造能力。雇主指派一些操作員監(jiān)督協(xié)作機(jī)器人，確保其在螺紋上精確涂覆適當(dāng)厚度的粘合劑。其他操作員則直接與協(xié)作機(jī)器人分工合作，手動涂覆不適合用管道夾具固定的管道。管理人員還幫助另一部分工人提升技能，讓其承擔(dān)更具戰(zhàn)略意義的任務(wù)，例如為協(xié)作機(jī)器人編程以重新部署或加強(qiáng)質(zhì)量檢查。

整個過程的成功主要取決于對涂層工藝有深刻了解的專家級操作員，他們負(fù)責(zé)為協(xié)作機(jī)器人編程并監(jiān)督協(xié)作機(jī)器人的操作。以前由大量人工執(zhí)行的日常任務(wù)演變?yōu)橛缮贁?shù)操作員協(xié)助完成，從而提升了人力價值，并改善了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)能。

確保員工安全

傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人是另一種類型的同事，它們在力量和強(qiáng)度方面都超過了普通工人。過去出于安全考慮，制造商將工業(yè)機(jī)器人與工人隔離開來，從而消除了合作的可能性。如今，為了符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)作機(jī)器人配備了先進(jìn)技術(shù)，以確保在共享環(huán)境中與工人安全互動。

例如，協(xié)作機(jī)器人的每個軸關(guān)節(jié)中戰(zhàn)略性地集成了關(guān)節(jié)扭矩傳感器，以便在人機(jī)交互中提供反饋信號。當(dāng)操作員與協(xié)作機(jī)器人一起工作，或者在協(xié)作機(jī)器人附近工作時，這些傳感器對于保障操作員的安全起著重要作用。比如，如果有人與協(xié)作機(jī)器人發(fā)生意外接觸，扭矩傳感器將檢測到這種接觸并立即降低協(xié)作機(jī)器人的力量和速度水平。協(xié)作機(jī)器人的位置和順從性控制使其能夠處理精密的組件，而不會發(fā)生擠壓和剪切危險。

不過，未來技術(shù)的整合可能會在增強(qiáng)協(xié)作機(jī)器人交互性的同時引入新的安全問題。人工智能的引入可以為操作員提供寶貴建議，但同時也為未經(jīng)授權(quán)訪問個人或機(jī)密業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等網(wǎng)絡(luò)威脅打開了大門。

總之，雖然協(xié)作機(jī)器人在功能和效率方面具有顯著優(yōu)勢，但要想安全地融入人類工作環(huán)境，還需要不斷的技術(shù)進(jìn)步。

簡化復(fù)雜的應(yīng)用和編程

與之前的工業(yè)機(jī)器人解決方案相比，協(xié)作機(jī)器人為制造商提供了更加方便使用且易于編程的自動化解決方案。協(xié)作機(jī)器人的先進(jìn)硬件和軟件使從小型生產(chǎn)線到大型制造工廠的各種設(shè)施都能輕松應(yīng)對復(fù)雜的應(yīng)用和編程。

對于機(jī)器人來說，從箱子里取出隨機(jī)位置的特定物品是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。雖然這對于人類來說輕而易舉，但對于機(jī)器人來說卻是巨大的“智力”挑戰(zhàn)。工程師們?yōu)閰f(xié)作機(jī)器人配備了頂置攝像頭，用于捕捉箱子內(nèi)物品的圖像。攝像頭系統(tǒng)采用先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)和算法，識別箱子內(nèi)目標(biāo)零件的精確位置，并將位置數(shù)據(jù)傳送給協(xié)作機(jī)器人。然后協(xié)作機(jī)器人使用夾具或其他末端執(zhí)行器從箱子里取出零件，并將其轉(zhuǎn)移到下一個位置。

協(xié)作機(jī)器人的開發(fā)目前也朝著簡化復(fù)雜的編程邁進(jìn)了一步，使操作員更容易使用工業(yè)自動化解決方案。傳統(tǒng)上，機(jī)器人及其應(yīng)用的復(fù)雜性需要由專家級技術(shù)人員進(jìn)行專業(yè)編碼。相比之下，工程師設(shè)計(jì)的協(xié)作機(jī)器人可由任何操作員編程，從而實(shí)現(xiàn)快速部署。協(xié)作機(jī)器人使用基于樹結(jié)構(gòu)的編程語言，在直觀的用戶界面上使用拖放系統(tǒng)，從而支持輕松編程并縮短部署時間。操作員可以通過被稱為示教器（圖4）的人機(jī)界面對協(xié)作機(jī)器人進(jìn)行編程和維修。

例如，操作員可以利用“Commander”示教器來創(chuàng)建程序。該示教器由KUKA公司開發(fā)，是一個只有手掌大小的壓敏盒，安裝在協(xié)作機(jī)器人身上。操作員需要抓住“Commander”示教器，設(shè)定機(jī)械臂位置，并選擇多個點(diǎn)，為所需應(yīng)用規(guī)劃好路徑。當(dāng)機(jī)器人需要沿著路徑執(zhí)行焊接或涂膠操作時，就很方便。將來對協(xié)作機(jī)器人編程可能根本不需要寫代碼。操作員利用圖標(biāo)和模板系統(tǒng)就可以執(zhí)行預(yù)編程的功能，使部署過程更加高效、直觀。

結(jié)語

協(xié)作機(jī)器人是工業(yè)5.0的一種變革性技術(shù)，可用于提升員工技能、提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)能、保障員工安全并簡化硬件和軟件問題。通過將協(xié)作機(jī)器人引入工廠環(huán)境，制造商可以將工人調(diào)整到更具戰(zhàn)略意義的崗位，進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)。為確保合作安全，協(xié)作機(jī)器人配備了先進(jìn)的安全技術(shù)。

而且，通過利用新的硬件和軟件技術(shù)來應(yīng)對復(fù)雜的應(yīng)用挑戰(zhàn)，并使任何操作員都能進(jìn)行編程，協(xié)作機(jī)器人也表現(xiàn)出了出色的易用性。隨著工業(yè)5.0技術(shù)的發(fā)展，制造商正在尋求更智能的自動化解決方案以增強(qiáng)人機(jī)關(guān)系，而協(xié)作機(jī)器人將繼續(xù)以安全性、適應(yīng)性和易用性吸引用戶。