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“任性”的協作機器人：開啟工業制造領域新時代？

2016-08-26 18:11:16 未知

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　　40年前，第一臺工業機器人出世，進而推動了制造業自動化的進程;2014年，作為全球工業機器人制造“四大家族”之一的ABB推出了世界上首款協作機器人YuMi，開啟了工業機器人的一個新篇章。

　　據美國市場研究公司ABIResearch的一份《協作機器人的市場行情和當前發展狀況》最新研究報告，2015年至2020年期間，協作機器人部門有望增長10倍，從2015年的接近9500萬美元升值2020年的超過10億美元。而且，不單單是ABI，據巴克萊銀行的生產資料分析師估計，到2025年，全球協作機器人的市場規模將從去年的1.16億美元增至115億美元，這將大致等同于目前整個工業機器人市場的規模。

ABI：協作機器人出貨量

　　協作機器人獨特在哪兒?

　　協作機器人，顧名思義，就是一種可以在一定區域內安全的與人類進行直接交互的機器人。一般來說，協作機器人的操作相對較為簡單，是工業機器人的一個分系，在價格上也比傳統工業機器人“親民”的多。

　　與傳統工業機器人不同，協作機器人在體型上就跟它不在一個檔次。為了達到“協作”的目的，機器人與人類之間的工作距離就不能太遠，因而，協作機器人尺寸都是偏小的，甚至可以直接放置在正常工作臺。

　　此外，既然是作為協作人類而存在，靈活性當然也是必不可缺的。以庫卡的協作機器人LBRiiwa為例，它一共擁有7個關節扭矩傳感器，這使得它的“獨臂”能夠360度靈活轉動，特別適用于柔性、靈活度和精準度要求較高的行業。并且，該設計曾經還獲得了2014年紅點設計大獎(設計界的“奧斯卡”)的“最佳獎”哦。

　　協作機器人都能干啥?

　　上文中我們也說過了，協作機器人隸屬于工業機器人的一個分支。既如此，那它的應用范圍也是以工業為主，比如流水線上物品的安裝、配送等工作。

　　說到具體的應用范圍上，根據IHS公司的研究報告，目前工業機器人85%以上的應用都在汽車相關行業。

　　比如福特與庫卡聯手打造的協作機器人。這臺協作機器人是福特與庫卡花了兩年時間暗地里打造的，于上個月在福特德國科隆的Fiesta工廠揭開了面紗。在工作中，該協作機器人能夠幫助工人安裝汽車減震器，并確保減震器放置的準確性、快速性，從而減少了工人的負擔。不過，該協作機器人在外形上與LBRiiwa擁有近乎100%的相似度，應該是一款“定制版”LBRiiwa。

　　不過，隨著汽車行業的漸趨成熟，3C產業作為發展潛力、未來需求相對更大的行業，自然也成了協作機器人的下一個目標。

　　協作機器人為何“火”的這么任性?

　　雖然協作機器人是2014年才“出道”的產品，但是根據ABI的預測，到了2020年，它的出貨量將是2016年的22.5倍。在短短6年之間，為何它的速度能飚這么快?事實上，這其中最主要的原因有三點。

　　首先是中小企業自動化的需求

　　以中國為例，我國企業版圖中共擁有超過5000萬家企業，其中中小企業就占了99%，而低成本自動化向來都是中小企業夢寐以求的生產模式。

　　接著來看一下工業機器人成本問題。傳統工業機器人的價格一般位于10萬~40萬人民幣之間，使用壽命為5~8年，而要將其應用到自家生產線，那將要多出2~3倍的部署花費，這個支出對于利潤微薄的中小企業而言是承受不起的;而協作機器人的價格一般介于2~3萬美元，但因為省去了部署的過程，從而就比傳統工業機器人少去了那個“大頭”的支出。由此基于成本的比較，協作機器人顯然更適合中小企業，其需求也就隨之上升。

　　其次是市場發展的需求

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全球消費電子設備出貨量(單位：億部)

　　從數據中我們可以發現，近幾年來，3C產品的銷量一直處于穩步增長中。協作機器人的柔性、靈活度和精準度正好符合了3C產品配件安裝等工作的要求。因而，協作機器人的銷量想低都不行啊。

　　最后就是技術的需求

　　出于效率的需求，人們在生產線上引入了工業機器人，但由于安全性的欠缺，工業機器人又只能被限制在一個“監獄”之內，再加上體積龐大等因素，要想完成一些細致的工作，對于傳統工業機器人來說，真的是太難了。

　在這方面，協作機器人就填補了這個空缺。對于一些講究細致的工作，其準確性與靈活性在很大程度上能夠滿足工作的需求，而它緩慢的速度也為人類提供了一些安全保障。像3C產品的裝配，一邊是協作機器人準確地零件放置，一邊是人類的快速組裝，兩處相得益彰，大大提高了生產線的效率。

　　總結

　　對于之前在網上流傳的“機器人取代人類”的說法，照當前的趨勢來看，“人機協作”才是美好的未來!

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　　而人機協作型機器人正是為改變一格局而來，它能夠直接和人類一起并肩工作而無需使用安全圍欄進行隔離。

　　如何使這些機器人直接安全的和人類員工一起并肩工作成了研究的熱點。協作機器人就這樣應運而生了。

　　1、走出牢籠，與人并肩作戰

　　當被問及如何設想機器人的模樣時，多數人都會想到在大型工廠圍欄區域工作的龐大、笨重的機器人抑或是會模仿人類行為的未來裝甲戰士。

　　然而介于這兩者之間其實還有一種新的現象正在悄然發生：那就是被稱為“協作機器人”的出現，這種新型機器人能夠直接和人類員工一起并肩工作而無需使用安全圍欄進行隔離。

　　這種類型的合作機器人可有望填補全手動裝配生產線與全自動生產線之間的差距。迄今為止，部分企業尤其是中小企業依然認為機器人自動化過于昂貴和復雜，因而從不去考慮應用的可能性。

　　傳統工業機器人一般體型龐大，在玻璃防護罩后面工作，廣泛應用于汽車業及其它大型裝配生產線。

　　與之不同的是，協作機器人重量輕、高度靈活、移動方便，且能夠重新編程以解決新的任務，可幫助企業調整實現更高級的小批量加工生產，從而應對短期生產的挑戰。

　　在美國，汽車產業應用機器人的數量依舊占據約65%的市場銷售總量。而美國機器人工業協會RIA援引觀察員數據認為在可能受益于機器人的企業中，迄今只有10%的企業已經安裝了機器人。

　　2、即插即用型機器人

　　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25%到30%。而剩余成本則與機器人編程、安裝以及專用的屏蔽工作間相關。

　　協作機器人的“開箱即用體驗”通常為不到一小時。這其實也就是將機器人拆包、安裝，以及編寫第一個簡單的任務程序所需的時間。

　　為什么協作機器人具備用戶友好性?

　　無需再依賴熟練的程序員，這種新型機器人配備了平板尺寸的觸摸屏用戶界面，用戶可通過在屏幕上指示動作來操控機械手臂。或者，通過輕松把持機械手臂，向它展示所需的運動路徑。該界面符合多數工業傳感器和可編程邏輯控制器(PLC)的標準。

　　3、當下著名的協作機器人品牌：

　　目前協作機器人市場上的老大優傲機器人，曾獲得丹麥年度最佳企業獎!他們僅憑3款產品就在全球銷售了5000多臺機器人，全面打開了協作機器人的應用市場。

　　通過他們的UR5和UR10機器人以及他們的創新做法給機器人行業帶來了大革命：這種機器人重量很輕，易于安裝，具有非常直觀的編程功能。憑借其較低的總成本將機器人帶入了被傳統工業機器人忽略的中小企業。

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　　相對于龐大的行業而言，UniversalRobots仍然是一個小公司，但它已表現出驚人的增長勢頭，全球有300多家經銷商，銷售額年年翻倍，這表明他們已經獲得了市場的認可。

　　的產品基礎價格約為3萬美元，投資回報期少于一年，已經開創了產業的新領域，并促使其他制造商你追我趕。

　　雙臂機器人

　　作為全球最大的工業機器人制造商之一，abb在2014年推出了其首款協作機器人YuMi，最初開發YuMi是為了滿足電子消費品行業對柔性和靈活制造的需求，未來也將逐漸應用于更多市場領域。

　　YuMi是一個協作的雙臂組裝解決方案，具有視覺和觸覺。YuMi的雙臂靈巧，并以軟性材料包裹，同時配備創新的力傳感技術，從而保障了人類同事的安全。安全體現在這臺機器人的各種功能之中，使其可以在開放環境中工作。

　　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，YuMi都能以其精確性輕松應對，甚至連穿針引線都不在話下。

　　YuMi采用緊湊型設計，擁有人體尺寸和人類肢體動作，這會讓其人類同事感到安全舒適——而YuMi也憑借這一特點榮獲了久負盛名的“紅點最佳產品設計獎”。

　　這家波士頓公司的主力產品是雙臂工業機器人Baxter，它能完成一些高階任務，如在產品線中移除有缺陷的產品，將完成品裝進盒子，進行基本的質控檢查。Baxter基礎價2.5萬美元，基座，抓取器和軟硬件服務另算，使用壽命是3年，每周可工作40小時，在勞動力市場很有競爭力。

　　還有另一款單臂機器人Sawyer，主要用于機器維護，電路板測試和其它精細重復性工作，價格是2.9萬美元。這種機器人在亞洲很有市場。

　　除了以上介紹的三種，還有博世、發那科、庫卡等等其他品牌的相應產品，尤其是庫卡，產品價格較貴，一般在10萬美元以上，如果便宜些會更具吸引力。

　　像UniversalRobots這樣的公司開了個好頭，kuka，ABB和fanuc等也會繼續處于領先地位。中小企業市場很龐大：全球600萬家公司，占據制造業的70%份額。

　　許多成本較低且易用的機器人工具，都能快速應用于多數公司的制造過程，這也是為什么不難想像，協作機器人會在這兩年呈現爆發式增長。