协作机器人VS传统工业机器人

       引言：协作机器人是当前工业机器人领域一个非常热门的研究方向，国际机器人大厂陆续推出了多款协作机器人产品，国内也有很多厂商已经或者准备进入这个领域。当前，协作机器人的市值仅占机器人行业的5%，但预期增长很大。据预测，到2025年，全球协作机器人的销售额将从2015年的1.16亿美金，增长到114亿美金，增幅超过100倍，这几乎相当于2015年全球工业机器人整机市场的销售额。

协作机器人的起源

       协作机器人的概念在1995年GM Motor Foundation赞助的一个项目中首次被提出。科研人员试图找出让机器人变得足够安全的方法，以便机器人可以和工人协同工作。

       但是真正得到大规模发展开始于2005年由EU FP6（framework Programme 6）项目资助的SME Projekt。参与的企业包括ABB、KUKA、Reis、Comau、Güdel 等，其目的是寻找防止劳动力离岸（offshore）输出到低劳动成本国家的方法。其主要的论点是，如果通过机器人技术增强中小企业（SMEs）的劳动力水平，降低成本，提高竞争力，就可以避免劳动力外包的情况（将工作机会留在国内）。因此，协作机器人最初的设计便是以满足中小企业的需求为导向。

协作机器人相比与传统机器人的三大优势

       1：安全性

       传统工业机器人一直以来都是高速度自动化设备的典范，但是由于历史和技术原因，与人在一起作业的安全性不是机器人原始发展的重点，因此在绝大多数工厂中出于安全性考虑，一般都要使用围栏把机器人和人员进行隔离。 幸好对于大部分之前机器人所从事的工作来讲，并不需要人的参与，机器人可以独立完成。

       但是随着人力成本的上升，很多之前很少使用机器人的行业也开始寻求机器人自动化解决方案，例如3C行业、医药行业以及众多中小型企业。这些行业产品种类多、产品体积普遍不大且对操作的灵活度和柔性要求很高。因此，如果采用传统的安全技术（防护栏、安全区域设计、光幕等传感器设备），在生产发生变动的时候，调整将变得十分困难。

       目前，国际上那些知名的机器人制造商都在协作机器人系统中集成了全新的安全技术，例如各种力矩限制、3D空间扫描、非接触传感技术等。这大大的降低了生产变化带来的转换成本，使得这些需要人类介入的工作能更好地结合人类独特的技巧、能力，以及机器人精确、耐久性等特点。从某种角度上来讲，全新的安全技术在协作机器人系统中的集成，不单单只是设计安全方面的考虑，还关系到企业的生产效率、生产灵活性以及成本等问题。

       2：易于上手

       传统工业机器人不易使用，只有经过培训的专业机器人工程师才能熟练使用机器人完成设定、配置、编程以及维护的工作，普通工程师很少具备这样的能力。而协作机器人将注意力更多的集中在软件的简化和操作的简化上。就比如手机的更新换代，我们过去使用的手机都比较笨拙，后来出现了安卓、苹果系统等有着智能化程度更高、使用更简单方便的电子产品设备。这大大降低了工业机器人操作的门槛，尤其是对于很多中小型企业，它们没有办法招募很多人才来做自动化解决方案，而协作机器人会给它们带来便捷，普通的工人通过几天的训练，也可以做许多协作机器人的部署工作。

       3：低成本

       就传统机器人而言，机器人自身的资本成本仅占系统总成本的30％左右，剩余的成本主要是机器人的部署和使用成本。假设一台工业机器人的购入成本为100万，系统集成商（System Integrator）的安装、设定、配置则需额外花费100万甚至200万。另外，考虑到传统机器人体积较为庞大以及安全性的问题，往往需要使用安全围栏进行隔离。因此，在整个产线上为搭配每一个机器人生产管理所需"圈定"的操作环境需要耗费大量的时间与资源，占用大片宝贵的厂房面积。

       得益于协作机器人制造商在核心软件技术上的投入，把传感器集成统一的指令放在机器人当中，通过统一的界面和简单的操作，来替代之前系统集成商才能完成的传统解决方案，给用户留下一个简单易用的产品去部署和使用。因此，使用协作机器人的大部分场合可以做到即插即用（Plug-and-Play）。

       经过几年的发展，市场上已经出现了很多款协作机器人，以下列举几种主流的产品。

       1、Kuka LBR iiwa

       拥有7轴结构的iiwa，其传感器使之具备了非常高的精确度，非常适合进行精细的连接工艺。同时它还可以通过学习来完善自己的功能，能够帮助人类实现难以完成的操作，特别适用于柔性、灵活度和精准度要求较高的行业如电子、医药、精密仪器等工业，可满足更多工业生产中的操作需要。其次，轻型的机身和温和的操作，可以完美地与人协作，实现了以往人类和工业机器人前所未有的合作方。LBR iiwa凭借其丰富的创意、扎实的技术和开创性的设计曾获得被誉为设计界的“奥斯卡”的红点设计大奖。

       2、Bosch Apas

       博世（Bosch）为此推出了其首个协作机器人解决方案：APAS助手是博世推出的首个协作机器人解决方案，它在安全上主要由特殊的传感皮肤和软件控制实现，操作训练可在示教器上的图形界面上完成。另外机器人还可安装3D相机系统。Apas是工业界第一个通过认证的协作机器人系统——可以协助人类工作，且无需任何额外的防护。

       3、Kbee-Franka Emika

       Franka Emika是一个灵敏的七轴机械手，并且在每个轴上都配备有转矩传感器。车间工人可在无保护的状态下同Franka协同工作，具有很好的活动性和灵敏性，重复精度达到0.1毫米。在出厂前Kbee公司就会将机械手安装完毕，企业仅需短短几分钟的装配工作就能投入使用。

       大部分协作机器人在提供图形界面后只能完成一些简单的Pick&Place任务，稍微复杂的工作还是会涉及到使用机器人语言进行编程。具官方资料介绍，Franka Emika拥有一套非常完备的图形化编程系统，通过组合不同的基本元素，用户可以在不具备任何专业知识的情况下编写非常复杂的机器人程序。

       4、Universal Robots UR3

       该款紧凑型机器人自重仅为24.3磅，但是有效负载却高达6.6磅，所有腕关节均可360度旋转，而末端关节可作无限旋转。这些独特的功能使得UR3成为现今市场上最灵活轻便的协作机器人。

       5、Rethink Robotics Sawyer

       Sawyer 仅重19公斤（42磅），有效载荷达4公斤（8.8磅），并具有7个自由度，伸展范围可达1，260毫米，它可以在狭小的空间以及各种为人类设计的工作区间内工作。这款机器人的每个关节都嵌有高分辨率的力度感应器，支持其顺从动作控制），即使（取放的）部件或位置多变，Sawyer也可以通过“（感知）”找到（治具）或机器的位置。这种独特的重复操作能力不仅在机器人行业独一无二，也使得Sawyer在对误差要求在0.1毫米内的（半结构化环境）中也能高效操作。

       6、ABB Yumi

       YuMi最酷炫的还是它的双臂设计。它的每个手臂有7个轴，可以扩大工作范围，减少卡距，灵活敏捷，精确自主。这样的能力使得YuMi能够轻松应对各种小件组装的挑战，从机械手表的精密部件到手机、平板电脑以及台式电脑零件的处理，甚至穿针引线，对YuMi而言，都不在话下。

       另外，Yumi能自己触摸到小件后通过传感器来感知并完成相应动作，完全不需要人为控制，并且保证一流的操作精度（准确到0.02毫米），相当于人手能感觉到的最小缝隙！

       7、FANUC Robot CR-35iA

       协作机器人FANUC Robot CR-35iA是FANUC于2015年推出的一款全新的协作机器人，负载达到35kg，是当今世界上负载最大的协作机器人，运动半径可达1813mm。作为一款协作机器人，CR-35iA可以在没有安全围栏隔离的情况下与人类在同一个空间工作。因为当CR-35iA接触到人时，它就会立刻安全地自动停止，同时其绿色的柔软罩壳可以缓和冲击力，保证人员不受到伤害。良好的安全性能和较大的负载使得CR-35iA能够被广泛地应用于汽车制造、机床上下料等行业中。

       协作机器人（Cobots）作为2017年汉诺威工博会的7大热门主题之一，基本上所有领先的机器人制造商，都将在汉诺威展览中心展示他们的最新的机器人技术发展，向世人展示人类机器人协作的好处。敬请期待我们驻德团队在工业自动化展厅为您带来的最新协作机器人发展动态。欢迎添加小编微信sino40，与我们一起畅游2017年汉诺威工博会。