協(xié)作機(jī)器人介紹

工業(yè)協(xié)作機(jī)器人也稱(chēng)人機(jī)協(xié)作機(jī)器人，與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人必須用安全保護(hù)欄與人隔離不同，它可以和人在共同工作空間中合作、互動(dòng)，共同完成工作。因此，協(xié)作機(jī)器人必須具備高安全性、高靈活性和高精度，且滿(mǎn)足即插即用、編程簡(jiǎn)單直觀、操作簡(jiǎn)單，讓非專(zhuān)業(yè)人員也能快速掌握并使用的特征。一旦發(fā)生非預(yù)期碰撞，協(xié)作機(jī)器人就會(huì)立即自動(dòng)停止運(yùn)行，保護(hù)操作人員和周?chē)O(shè)備不受傷害。不過(guò)現(xiàn)在研究人員有了新想法，協(xié)作機(jī)器人是否可以不再視人類(lèi)為交互過(guò)程中的障礙？萊斯大學(xué)（Rice University）的研究人員在機(jī)器人完成任務(wù)時(shí)，用“溫和的反饋”訓(xùn)練機(jī)器人，讓機(jī)器人不再把人視為一種隨機(jī)的干擾，而把人視為一個(gè)理性的存在，甚至可以根據(jù)人的指令完成任務(wù)。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外已有不少于30家的機(jī)器人廠商推出了協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品，與此同時(shí)，協(xié)作機(jī)器人的安全性高、靈活易用、與人協(xié)作等特性，也極大的吸引了部分制造企業(yè)開(kāi)始嘗試將協(xié)作機(jī)器人引入到生產(chǎn)線(xiàn)，完成精密裝配、檢測(cè)、產(chǎn)品包裝、打磨、機(jī)床上下料等工作。

小型化、輕量型協(xié)作機(jī)器人正在成為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展新趨勢(shì)，中小企業(yè)借力協(xié)作機(jī)器人邁向工業(yè)4.0，成為推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)高速發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力，人機(jī)協(xié)作將更精準(zhǔn)地助力智能制造。

從傳統(tǒng)機(jī)器人到協(xié)作機(jī)器人的幾點(diǎn)變化：協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域：

許多傳統(tǒng)應(yīng)用都因能夠重復(fù)作業(yè)、完成繁重體力勞動(dòng)的協(xié)作機(jī)器人而受益無(wú)窮，例如：裝配、裝載/卸載、包裝、分揀、分發(fā)、打磨和拋光應(yīng)用。隨著機(jī)器人在各種規(guī)模的企業(yè)中的采用率日漸增加，機(jī)器人不再僅為大型工業(yè)制造商所用。借助如今的協(xié)作技術(shù)，許多機(jī)器制造商發(fā)現(xiàn)投資回報(bào)期短至不到1年。除了帶來(lái)了勞動(dòng)力成本削減，產(chǎn)品生產(chǎn)率提高等好處以外，這些機(jī)器人還可支持各工廠縮小裝配線(xiàn)規(guī)模，而且能夠直接在其操作員旁邊同地協(xié)作。最后，某些協(xié)作機(jī)器人可以在復(fù)雜的人類(lèi)環(huán)境中作業(yè)，而無(wú)需安裝大型的外部傳感器和屏障。這可支持工廠按照當(dāng)前工作環(huán)境所需，部署、撤除機(jī)器人或部署人力。此舉可實(shí)現(xiàn)大量多品種小批量制造設(shè)施所需要的靈活性。

協(xié)作型、復(fù)雜感測(cè)機(jī)器人不僅能夠在操作員身邊協(xié)作，還支持在難以部署傳統(tǒng)機(jī)器人的復(fù)雜、危險(xiǎn)應(yīng)用場(chǎng)合中作業(yè)。在諸如噴涂或去除大型艦船的油漆等應(yīng)用中，通常操作員通常面臨各種危險(xiǎn)，包括化學(xué)品和高空墜落。而現(xiàn)在，可以部署機(jī)器人完成此工作，而無(wú)需執(zhí)行在艦船上安裝導(dǎo)桿、軌道或傳感器這樣過(guò)于復(fù)雜的任務(wù)。另一個(gè)應(yīng)用是災(zāi)難恢復(fù)機(jī)器人，即部署機(jī)器人在陌生且險(xiǎn)峻的地形中執(zhí)行任務(wù)。

在某些應(yīng)用中，我們發(fā)現(xiàn)大型組織使用了自動(dòng)化設(shè)備機(jī)器人第七軸，而現(xiàn)在借助更智能、更便捷的協(xié)作機(jī)器人，更小規(guī)模的組織也能使用自動(dòng)化設(shè)備了。倉(cāng)儲(chǔ)和物流行業(yè)已使用了多年的自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)（AGV），但是傳統(tǒng)上，需要投資大型設(shè)施，以支持操作這些車(chē)輛。而新導(dǎo)航技術(shù)支持在倉(cāng)庫(kù)或者工廠內(nèi)操作AGV，而無(wú)需使用反射器或者標(biāo)記。除了新導(dǎo)航技術(shù)以外，通過(guò)結(jié)合移動(dòng)機(jī)器人和關(guān)節(jié)型機(jī)器人，還開(kāi)發(fā)了一種新興技術(shù)。這種結(jié)合展現(xiàn)了一個(gè)激動(dòng)人心的新機(jī)會(huì)，即可以在設(shè)施周?chē)倏v機(jī)器人，以及在人類(lèi)環(huán)境中作業(yè)時(shí)，通過(guò)機(jī)器人揀選和包裝產(chǎn)品。

降低風(fēng)險(xiǎn)、縮短手術(shù)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間依然是外科手術(shù)機(jī)器人的關(guān)注焦點(diǎn)。通過(guò)改善常規(guī)腹腔鏡檢查和關(guān)節(jié)鏡檢查技術(shù)，外科手術(shù)機(jī)器人在手術(shù)室人員身邊以及對(duì)患者進(jìn)行安全作業(yè)的同時(shí)，能夠?yàn)橥饪漆t(yī)生提供更高的可見(jiàn)性、敏捷度、準(zhǔn)確性和舒適度。如今的外科手術(shù)機(jī)器人能夠減少手術(shù)創(chuàng)傷，改善患者療效，縮短接受前列腺、心臟、婦科手術(shù)和其他手術(shù)的患者的術(shù)后住院時(shí)間。隨著新外科手術(shù)的開(kāi)發(fā)、全球需求的增加，以及協(xié)作技術(shù)繼續(xù)創(chuàng)新，外科手術(shù)機(jī)器人發(fā)展?jié)摿o(wú)限。

最后，協(xié)作機(jī)器人將在遠(yuǎn)程安全和監(jiān)控領(lǐng)域帶來(lái)一個(gè)振奮人心的機(jī)遇。此應(yīng)用結(jié)合了各種不同的技術(shù)，包括移動(dòng)機(jī)器人、傳感和視頻監(jiān)控。這些機(jī)器人所面臨的機(jī)遇包括國(guó)家邊界，以及其他大面積的開(kāi)闊區(qū)域，例如：農(nóng)場(chǎng)、太陽(yáng)能電站、倉(cāng)庫(kù)、機(jī)場(chǎng)停車(chē)場(chǎng)或者軍事基地的應(yīng)用。

協(xié)作機(jī)器人無(wú)需外部安全屏障，隨著此類(lèi)機(jī)器人的部署數(shù)目不斷增加，從中受益的應(yīng)用也日漸增多。如今，我們已看到了協(xié)作機(jī)器人給工業(yè)設(shè)置、復(fù)雜/危險(xiǎn)應(yīng)用、倉(cāng)儲(chǔ)和物流，以及安全和監(jiān)控領(lǐng)域帶來(lái)的明顯益處。

讓我們欣賞一批優(yōu)秀的協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品：

1 RethinkRobotics

美國(guó)知名新興機(jī)器人制造企業(yè)，目前最先進(jìn)的協(xié)作機(jī)器人提供商之一。在2012年推出過(guò)工業(yè)機(jī)器人Baxter，它具有常識(shí)性，擁有友好的面孔和感知人類(lèi)的特性。2015年 Rethink公司公布了新一代工業(yè)機(jī)器人Sawyer，較Baxter體型更小，能夠處理普通機(jī)器人無(wú)法處理的高精度工業(yè)任務(wù)：比如為測(cè)試電路板。

2 優(yōu)傲機(jī)器人

成立于2005年的優(yōu)傲機(jī)器人(Universal Robots)在巨頭云集的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)中實(shí)屬“晚輩”。不過(guò)協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域，優(yōu)傲機(jī)器人卻擁有絕對(duì)的話(huà)語(yǔ)權(quán)。

與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人不同，優(yōu)傲自成立起的目標(biāo)就是以“協(xié)作機(jī)器人”重新定義機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)，填補(bǔ)全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)與全手動(dòng)裝配生產(chǎn)線(xiàn)間的市場(chǎng)空白。2008年優(yōu)傲開(kāi)始銷(xiāo)售UR5，第一次實(shí)現(xiàn)協(xié)作機(jī)器人商業(yè)化。值得一提的是，自2008年12月推出首款UR機(jī)器人迄今，不到七年時(shí)間內(nèi)，優(yōu)傲的機(jī)器人產(chǎn)品已經(jīng)暢銷(xiāo)全球50多個(gè)國(guó)家，銷(xiāo)量超過(guò)4000臺(tái)。

3 ABB YuMi

ABB是全球電氣產(chǎn)品、機(jī)器人及運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)自動(dòng)化和電網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)，致力于幫助電力、工業(yè)、交通和基礎(chǔ)設(shè)施等行業(yè)客戶(hù)提高業(yè)績(jī)。目前，ABB已在全球范圍內(nèi)安裝了超過(guò)25萬(wàn)臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。

為了適應(yīng)“人機(jī)協(xié)作”的需求，2007年，ABB開(kāi)始研發(fā)一款代號(hào)為YuMi的小型機(jī)器人，YuMi在英文中是“你和我”協(xié)同工作的簡(jiǎn)稱(chēng)，YuMi于2015年4月的德國(guó)漢諾威展會(huì)正式發(fā)布。和傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人相比，YuMi體型嬌小，靈活度高。傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人多為單臂6軸，而YuMi卻第一次像人類(lèi)一樣被賦予了“雙臂雙手”，而且是單臂7軸、雙臂14軸，不用抬起肩關(guān)節(jié)，就能用肘關(guān)節(jié)和手腕靈巧地完成小件裝配等精細(xì)活。

4 發(fā)那科 綠色機(jī)器人

日本發(fā)那科公司(FANUC)是當(dāng)今世界上數(shù)控系統(tǒng)科研、設(shè)計(jì)、制造、銷(xiāo)售實(shí)力最強(qiáng)大的企業(yè)，這款綠色機(jī)器人與發(fā)那科傳統(tǒng)的黃色機(jī)器人的外觀基本相同，但動(dòng)作相對(duì)要慢一些，最快只有250mm/秒。同時(shí)，這款機(jī)器人的肢體不是金屬鑄件，而是軟性材料。

5 Festo

費(fèi)斯托(Festo)——?dú)鈩?dòng)業(yè)全球領(lǐng)先廠商，總部位于德國(guó)，是一家國(guó)際性家族企業(yè)。同時(shí)費(fèi)斯托教學(xué)培訓(xùn)體系在全球工業(yè)教育領(lǐng)域處于市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位。費(fèi)斯托推出的BionicCobot仿生機(jī)械手臂不僅模仿人類(lèi)手臂的解剖結(jié)構(gòu)，如同其生物樣本，氣動(dòng)輕型機(jī)器人可借助其靈活敏感的運(yùn)動(dòng)解決眾多任務(wù)。得益于這種靈活性機(jī)器人第七軸，這款機(jī)器人能夠直接并安全地與員工一同工作。

6 KUKA LBR iiwa

2014年11月，庫(kù)卡(KUKA)在中國(guó)首次發(fā)布庫(kù)卡公司第一款7軸輕型靈敏機(jī)器人LBR iiwa，它首次實(shí)現(xiàn)人類(lèi)與機(jī)器人之間的直接合作，并開(kāi)啟了庫(kù)卡“人機(jī)協(xié)作”的新篇章。

LBR iiwa機(jī)器人的結(jié)構(gòu)采用鋁制材料設(shè)計(jì)，其自身重量不超過(guò)30公斤，負(fù)載重量可分別達(dá)到7公斤和14公斤，超薄的設(shè)計(jì)與輕鋁機(jī)身令其運(yùn)轉(zhuǎn)迅速，靈活性強(qiáng)，不必設(shè)置安全屏障。庫(kù)卡是首家也是唯一一家提供10公斤以上有效載荷輕型機(jī)器人的制造商。

7 Bosch APAS機(jī)器人

2014年10月，博世(Bosch)推出了其首個(gè)協(xié)作機(jī)器人解決方案APAS，它是協(xié)作機(jī)器人中首個(gè)獲得認(rèn)證的助理系統(tǒng)，可以協(xié)助人類(lèi)工作，且無(wú)需任何額外的防護(hù)。

APAS的黑色皮外套是觸覺(jué)檢測(cè)裝置，在機(jī)器人和人類(lèi)一起工作，這些傳感器能夠在檢測(cè)到任何非常規(guī)的力時(shí)給控制器提供即時(shí)反饋。同時(shí)，機(jī)器人還有安全距離保護(hù)，當(dāng)檢測(cè)到人靠得太近時(shí)，其會(huì)自動(dòng)降低運(yùn)行速度，相當(dāng)于隱形的防護(hù)網(wǎng)。在人離開(kāi)該區(qū)域后，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)恢復(fù)正常速度。

8 Yaskawa MotoMIN

2015年6月，安川電機(jī)(Yaskawa)開(kāi)發(fā)出了小型6軸機(jī)器人“MotoMINI”。MotoMINI便于變換放置位置，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)協(xié)同分擔(dān)作業(yè)等高度自由性，用于小部件的組裝、操作，以及電子電氣零部件的配膳及插入等。

MotoMINI還具有小型輕量、高速、高精度等三大特點(diǎn)。MotoMINI可搬運(yùn)重量為500g，最大伸展距離為246mm，重量為4.3kg。采用人可抱起搬走的尺寸，也可安裝在桌子上。 而與安川目前為止最小的工業(yè)機(jī)器人相比，將動(dòng)作加速度提高一倍以上，同時(shí)將特定動(dòng)作的節(jié)拍時(shí)間縮短了25%。

9 Kawasaki duAro

川崎重工(Kawasaki)于2015年6月3日上市了4軸水平多關(guān)節(jié)型雙臂機(jī)器人“duAro”。據(jù)稱(chēng)該機(jī)器人可在工廠生產(chǎn)線(xiàn)等場(chǎng)所簡(jiǎn)單設(shè)置在工人旁邊，能夠與工人一起協(xié)同工作。

duAro機(jī)器的人機(jī)身具備從身體水平伸出的兩根機(jī)械臂，兩根機(jī)械臂成對(duì)工作?？稍O(shè)置在相當(dāng)于一名工人所占的空間內(nèi)，可代替實(shí)施工人用雙臂進(jìn)行的作業(yè)。另外還可與工人共同作業(yè)，當(dāng)工人與機(jī)器人發(fā)生碰撞時(shí)，可通過(guò)碰撞檢測(cè)功能停止機(jī)器人運(yùn)轉(zhuǎn)。具體操作時(shí)會(huì)監(jiān)控機(jī)械臂中內(nèi)置的電機(jī)所流過(guò)的電流，當(dāng)檢測(cè)到異常值時(shí)，就會(huì)判斷為發(fā)生了碰撞，停止機(jī)械臂運(yùn)轉(zhuǎn)。

10 Epson Robots

1981年愛(ài)普生(Epson)工業(yè)機(jī)器人誕生，公司創(chuàng)立的最初目的是滿(mǎn)足內(nèi)部自動(dòng)化需求，卻迅速獲得了全球許多最高水準(zhǔn)的制造工廠的認(rèn)可。在過(guò)去26年里，愛(ài)普生工業(yè)機(jī)器人一直是小型部件組裝作業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，其中包括基于PC的控件、緊湊型SCARA機(jī)器人等。

在今年的世界機(jī)器人大會(huì)上愛(ài)普生推出了易用性更強(qiáng)，性?xún)r(jià)比更高的T3緊湊型SCARA 機(jī)器人。該款機(jī)器人打破了愛(ài)普生傳統(tǒng)SCARA機(jī)器人的概念，從外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念上進(jìn)行了完全的更新?lián)Q代，T3從此開(kāi)啟了免控制器的全新時(shí)代。

11 新松雙臂協(xié)作機(jī)器人

?新松公司自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)首臺(tái)柔性多關(guān)節(jié)技術(shù)和可動(dòng)雙目視覺(jué)系統(tǒng)的雙臂協(xié)作機(jī)器人，具有高靈活性、安全性、自主避障、快速配置等特點(diǎn)。14個(gè)完全具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一體化中空伺服驅(qū)動(dòng)單元，可以將用戶(hù)所需的絕大部分接口（電源、I/O、總線(xiàn)、氣路等）集成在內(nèi)，為用戶(hù)提供更加自由、開(kāi)放的開(kāi)發(fā)環(huán)境。同時(shí)集成化與柔性化地實(shí)現(xiàn)快速、安全、靈活、精準(zhǔn)、高效的旋擰、定位等全套裝配解決方案。