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協(xié)作機器人VS傳統機器人之巨大優(yōu)勢
瀏覽量:2633 上傳更新:2019-03-29

協(xié)作機器人是當前工業(yè)機器人領(lǐng)域一個(gè)非常熱門(mén)的研究方向,國際機器人大廠(chǎng)陸續推出了多款協(xié)作機器人產(chǎn)品,國內也有很多廠(chǎng)商已經(jīng)或者準備進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。當前,協(xié)作機器人的市值僅占機器人行業(yè)的5%,但預期增長(cháng)很大。據預測,到2025年,全球協(xié)作機器人的銷(xiāo)售額將從2015年的1.16億美金,增長(cháng)到114億美金,增幅超過(guò)100倍,這幾乎相當于2015年全球工業(yè)機器人整機市場(chǎng)的銷(xiāo)售額。

協(xié)作機器人的起源

協(xié)作機器人的概念在1995年GM Motor Foundation贊助的一個(gè)項目中首次被提出??蒲腥藛T試圖找出讓機器人變得足夠安全的方法,以便機器人可以和工人協(xié)同工作。

但是真正得到大規模發(fā)展開(kāi)始于2005年由EU FP6(Framework Programme 6)項目資助的SME Projekt。參與的企業(yè)包括ABB、KUKA、Reis、Comau、Güdel 等,其目的是尋找防止勞動(dòng)力離岸(offshore)輸出到低勞動(dòng)成本國家的方法。其主要的論點(diǎn)是,如果通過(guò)機器人技術(shù)增強中小企業(yè)(SMEs)的勞動(dòng)力水平,降低成本,提高競爭力,就可以避免勞動(dòng)力外包的情況(將工作機會(huì )留在國內)。因此,協(xié)作機器人最初的設計便是以滿(mǎn)足中小企業(yè)的需求為導向。

協(xié)作機器人相比與傳統機器人的三大優(yōu)勢

1:安全性

傳統工業(yè)機器人一直以來(lái)都是高速度自動(dòng)化設備的典范,但是由于歷史和技術(shù)原因,與人在一起作業(yè)的安全性不是機器人原始發(fā)展的重點(diǎn),因此在絕大多數工廠(chǎng)中出于安全性考慮,一般都要使用圍欄把機器人和人員進(jìn)行隔離。 幸好對于大部分之前機器人所從事的工作來(lái)講,并不需要人的參與,機器人可以獨立完成。

但是隨著(zhù)人力成本的上升,很多之前很少使用機器人的行業(yè)也開(kāi)始尋求機器人自動(dòng)化解決方案,例如3C行業(yè)、醫藥行業(yè)以及眾多中小型企業(yè)。這些行業(yè)產(chǎn)品種類(lèi)多、產(chǎn)品體積普遍不大且對操作的靈活度和柔性要求很高。因此,如果采用傳統的安全技術(shù)(防護欄、安全區域設計、光幕等傳感器設備),在生產(chǎn)發(fā)生變動(dòng)的時(shí)候,調整將變得十分困難。

目前,國際上那些知名的機器人制造商都在協(xié)作機器人系統中集成了全新的安全技術(shù),例如各種力矩限制、3D空間掃描、非接觸傳感技術(shù)等。這大大的降低了生產(chǎn)變化帶來(lái)的轉換成本,使得這些需要人類(lèi)介入的工作能更好地結合人類(lèi)獨特的技巧、能力,以及機器人精確、耐久性等特點(diǎn)。從某種角度上來(lái)講,全新的安全技術(shù)在協(xié)作機器人系統中的集成,不單單只是設計安全方面的考慮,還關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)靈活性以及成本等問(wèn)題。

2:易于上手

傳統工業(yè)機器人不易使用,只有經(jīng)過(guò)培訓的專(zhuān)業(yè)機器人工程師才能熟練使用機器人完成設定、配置、編程以及維護的工作,普通工程師很少具備這樣的能力。而協(xié)作機器人將注意力更多的集中在軟件的簡(jiǎn)化和操作的簡(jiǎn)化上。就比如手機的更新?lián)Q代,我們過(guò)去使用的手機都比較笨拙,后來(lái)出現了安卓、蘋(píng)果系統等有著(zhù)智能化程度更高、使用更簡(jiǎn)單方便的電子產(chǎn)品設備。這大大降低了工業(yè)機器人操作的門(mén)檻,尤其是對于很多中小型企業(yè),它們沒(méi)有辦法招募很多人才來(lái)做自動(dòng)化解決方案,而協(xié)作機器人會(huì )給它們帶來(lái)便捷,普通的工人通過(guò)幾天的訓練,也可以做許多協(xié)作機器人的部署工作。

3:低成本

就傳統機器人而言,機器人自身的資本成本僅占系統總成本的30%左右,剩余的成本主要是機器人的部署和使用成本。假設一臺工業(yè)機器人的購入成本為100萬(wàn),系統集成商(System Integrator)的安裝、設定、配置則需額外花費100萬(wàn)甚至200萬(wàn)。另外,考慮到傳統機器人體積較為龐大以及安全性的問(wèn)題,往往需要使用安全圍欄進(jìn)行隔離。因此,在整個(gè)產(chǎn)線(xiàn)上為搭配每一個(gè)機器人生產(chǎn)管理所需"圈定"的操作環(huán)境需要耗費大量的時(shí)間與資源,占用大片寶貴的廠(chǎng)房面積。

得益于協(xié)作機器人制造商在核心軟件技術(shù)上的投入,把傳感器集成統一的指令放在機器人當中,通過(guò)統一的界面和簡(jiǎn)單的操作,來(lái)替代之前系統集成商才能完成的傳統解決方案,給用戶(hù)留下一個(gè)簡(jiǎn)單易用的產(chǎn)品去部署和使用。因此,使用協(xié)作機器人的大部分場(chǎng)合可以做到即插即用(Plug-and-Play)。

經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展,市場(chǎng)上已經(jīng)出現了很多款協(xié)作機器人,以下列舉幾種主流的產(chǎn)品。

1、Kuka LBR iiwa

擁有7軸結構的iiwa,其傳感器使之具備了非常高的精確度,非常適合進(jìn)行精細的連接工藝。同時(shí)它還可以通過(guò)學(xué)習來(lái)完善自己的功能,能夠幫助人類(lèi)實(shí)現難以完成的操作,特別適用于柔性、靈活度和精準度要求較高的行業(yè)如電子、醫藥、精密儀器等工業(yè),可滿(mǎn)足更多工業(yè)生產(chǎn)中的操作需要。其次,輕型的機身和溫和的操作,可以完美地與人協(xié)作,實(shí)現了以往人類(lèi)和工業(yè)機器人前所未有的合作方。LBR iiwa憑借其豐富的創(chuàng )意、扎實(shí)的技術(shù)和開(kāi)創(chuàng )性的設計曾獲得被譽(yù)為設計界的“奧斯卡”的紅點(diǎn)設計大獎。

2、Bosch Apas

博世(Bosch)為此推出了其首個(gè)協(xié)作機器人解決方案:APAS助手是博世推出的首個(gè)協(xié)作機器人解決方案,它在安全上主要由特殊的傳感皮膚和軟件控制實(shí)現,操作訓練可在示教器上的圖形界面上完成。另外機器人還可安裝3D相機系統。Apas是工業(yè)界第一個(gè)通過(guò)認證的協(xié)作機器人系統——可以協(xié)助人類(lèi)工作,且無(wú)需任何額外的防護。

3、Kbee-Franka Emika

Franka Emika是一個(gè)靈敏的七軸機械手,并且在每個(gè)軸上都配備有轉矩傳感器。車(chē)間工人可在無(wú)保護的狀態(tài)下同Franka協(xié)同工作,具有很好的活動(dòng)性和靈敏性,重復精度達到0.1毫米。在出廠(chǎng)前Kbee公司就會(huì )將機械手安裝完畢,企業(yè)僅需短短幾分鐘的裝配工作就能投入使用。

大部分協(xié)作機器人在提供圖形界面后只能完成一些簡(jiǎn)單的Pick&Place任務(wù),稍微復雜的工作還是會(huì )涉及到使用機器人語(yǔ)言進(jìn)行編程。具官方資料介紹,Franka Emika擁有一套非常完備的圖形化編程系統,通過(guò)組合不同的基本元素,用戶(hù)可以在不具備任何專(zhuān)業(yè)知識的情況下編寫(xiě)非常復雜的機器人程序。

4、Universal Robots UR3

該款緊湊型機器人自重僅為24.3磅,但是有效負載卻高達6.6磅,所有腕關(guān)節均可360度旋轉,而末端關(guān)節可作無(wú)限旋轉。這些獨特的功能使得UR3成為現今市場(chǎng)上最靈活輕便的協(xié)作機器人。

5、Rethink Robotics Sawyer

Sawyer 僅重19公斤(42磅),有效載荷達4公斤(8.8磅),并具有7個(gè)自由度,伸展范圍可達1,260毫米,它可以在狹小的空間以及各種為人類(lèi)設計的工作區間內工作。這款機器人的每個(gè)關(guān)節都嵌有高分辨率的力度感應器,支持其順從動(dòng)作控制),即使(取放的)部件或位置多變,Sawyer也可以通過(guò)“(感知)”找到(治具)或機器的位置。這種獨特的重復操作能力不僅在機器人行業(yè)獨一無(wú)二,也使得Sawyer在對誤差要求在0.1毫米內的(半結構化環(huán)境)中也能高效操作。

6、ABB Yumi

YuMi最酷炫的還是它的雙臂設計。它的每個(gè)手臂有7個(gè)軸,可以擴大工作范圍,減少卡距,靈活敏捷,精確自主。這樣的能力使得YuMi能夠輕松應對各種小件組裝的挑戰,從機械手表的精密部件到手機、平板電腦以及臺式電腦零件的處理,甚至穿針引線(xiàn),對YuMi而言,都不在話(huà)下。

另外,Yumi能自己觸摸到小件后通過(guò)傳感器來(lái)感知并完成相應動(dòng)作,完全不需要人為控制,并且保證一流的操作精度(準確到0.02毫米),相當于人手能感覺(jué)到的最小縫隙!

7、FANUC Robot CR-35iA

協(xié)作機器人FANUC Robot CR-35iA是FANUC于2015年推出的一款全新的協(xié)作機器人,負載達到35kg,是當今世界上負載最大的協(xié)作機器人,運動(dòng)半徑可達1813mm。作為一款協(xié)作機器人,CR-35iA可以在沒(méi)有安全圍欄隔離的情況下與人類(lèi)在同一個(gè)空間工作。因為當CR-35iA接觸到人時(shí),它就會(huì )立刻安全地自動(dòng)停止,同時(shí)其綠色的柔軟罩殼可以緩和沖擊力,保證人員不受到傷害。良好的安全性能和較大的負載使得CR-35iA能夠被廣泛地應用于汽車(chē)制造、機床上下料等行業(yè)中。

協(xié)作機器人(Cobots)作為2017年漢諾威工博會(huì )的7大熱門(mén)主題之一,基本上所有領(lǐng)先的機器人制造商,都將在漢諾威展覽中心展示他們的最新的機器人技術(shù)發(fā)展,向世人展示人類(lèi)機器人協(xié)作的好處。敬請期待我們駐德團隊在工業(yè)自動(dòng)化展廳為您帶來(lái)的最新協(xié)作機器人發(fā)展動(dòng)態(tài)。歡迎添加小編微信sino40,與我們一起暢游2017年漢諾威工博會(huì )。

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