協(xié)作機器人介紹
工業(yè)協(xié)作機器人也稱人機協(xié)作機器人，與傳統(tǒng)工業(yè)機器人必須用安全保護欄與人隔離不同，它可以和人在共同工作空間中合作、互動，共同完成工作。因此，協(xié)作機器人必須具備高安全性、高靈活性和高精度，且滿足即插即用、編程簡單直觀、操作簡單，讓非專業(yè)人員也能快速掌握并使用的特征。一旦發(fā)生非預期碰撞，協(xié)作機器人就會立即自動停止運行，保護操作人員和周圍設(shè)備不受傷害。不過現(xiàn)在研究人員有了新想法，協(xié)作機器人是否可以不再視人類為交互過程中的障礙？萊斯大學（Rice University）的研究人員在機器人完成任務(wù)時，用“溫和的反饋”訓練機器人，讓機器人不再把人視為一種隨機的干擾，而把人視為一個理性的存在，甚至可以根據(jù)人的指令完成任務(wù)。
當前國內(nèi)外已有不少于30家的機器人廠商推出了協(xié)作機器人產(chǎn)品，與此同時，協(xié)作機器人的安全性高、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)開始嘗試將協(xié)作機器人引入到生產(chǎn)線，完成精密裝配、檢測、產(chǎn)品包裝、打磨、機床上下料等工作。
小型化、輕量型協(xié)作機器人正在成為工業(yè)機器人的發(fā)展新趨勢，中小企業(yè)借力協(xié)作機器人邁向工業(yè)4.0，成為推動工業(yè)機器人市場高速發(fā)展的重要驅(qū)動力，人機協(xié)作將更精準地助力智能制造。
從傳統(tǒng)機器人到協(xié)作機器人的幾點變化：協(xié)作機器人應(yīng)用領(lǐng)域：
許多傳統(tǒng)應(yīng)用都因能夠重復作業(yè)、完成繁重體力勞動的協(xié)作機器人而受益無窮，例如：裝配、裝載/卸載、包裝、分揀、分發(fā)、打磨和拋光應(yīng)用。隨著機器人在各種規(guī)模的企業(yè)中的采用率日漸增加，機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)，許多機器制造商發(fā)現(xiàn)投資回報期短至不到1年。除了帶來了勞動力成本削減，產(chǎn)品生產(chǎn)率提高等好處以外，這些機器人還可支持各工廠縮小裝配線規(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)作機器人可以在復雜的人類環(huán)境中作業(yè)，而無需安裝大型的外部傳感器和屏障。這可支持工廠按照當前工作環(huán)境所需，部署、撤除機器人或部署人力。此舉可實現(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、復雜感測機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)機器人的復雜、危險應(yīng)用場合中作業(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，包括化學品和高空墜落。而現(xiàn)在，可以部署機器人完成此工作，而無需執(zhí)行在艦船上安裝導桿、軌道或傳感器這樣過于復雜的任務(wù)。另一個應(yīng)用是災(zāi)難恢復機器人，即部署機器人在陌生且險峻的地形中執(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化設(shè)備機器人第七軸，而現(xiàn)在借助更智能、更便捷的協(xié)作機器人，更小規(guī)模的組織也能使用自動化設(shè)備了。倉儲和物流行業(yè)已使用了多年的自動導引車（AGV），但是傳統(tǒng)上，需要投資大型設(shè)施，以支持操作這些車輛。而新導航技術(shù)支持在倉庫或者工廠內(nèi)操作AGV，而無需使用反射器或者標記。除了新導航技術(shù)以外，通過結(jié)合移動機器人和關(guān)節(jié)型機器人，還開發(fā)了一種新興技術(shù)。這種結(jié)合展現(xiàn)了一個激動人心的新機會，即可以在設(shè)施周圍操縱機器人，以及在人類環(huán)境中作業(yè)時，通過機器人揀選和包裝產(chǎn)品。
降低風險、縮短手術(shù)時間和恢復時間依然是外科手術(shù)機器人的關(guān)注焦點。通過改善常規(guī)腹腔鏡檢查和關(guān)節(jié)鏡檢查技術(shù)，外科手術(shù)機器人在手術(shù)室人員身邊以及對患者進行安全作業(yè)的同時，能夠為外科醫(yī)生提供更高的可見性、敏捷度、準確性和舒適度。如今的外科手術(shù)機器人能夠減少手術(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)后住院時間。隨著新外科手術(shù)的開發(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)機器人發(fā)展?jié)摿o限。
最后，協(xié)作機器人將在遠程安全和監(jiān)控領(lǐng)域帶來一個振奮人心的機遇。此應(yīng)用結(jié)合了各種不同的技術(shù)，包括移動機器人、傳感和視頻監(jiān)控。這些機器人所面臨的機遇包括國家邊界，以及其他大面積的開闊區(qū)域，例如：農(nóng)場、太陽能電站、倉庫、機場停車場或者軍事基地的應(yīng)用。
協(xié)作機器人無需外部安全屏障，隨著此類機器人的部署數(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)作機器人給工業(yè)設(shè)置、復雜/危險應(yīng)用、倉儲和物流，以及安全和監(jiān)控領(lǐng)域帶來的明顯益處。
讓我們欣賞一批優(yōu)秀的協(xié)作機器人產(chǎn)品：
1 RethinkRobotics
美國知名新興機器人制造企業(yè)，目前最先進的協(xié)作機器人提供商之一。在2012年推出過工業(yè)機器人Baxter，它具有常識性，擁有友好的面孔和感知人類的特性。2015年 Rethink公司公布了新一代工業(yè)機器人Sawyer，較Baxter體型更小，能夠處理普通機器人無法處理的高精度工業(yè)任務(wù)：比如為測試電路板。
2 優(yōu)傲機器人
成立于2005年的優(yōu)傲機器人(Universal Robots)在巨頭云集的工業(yè)機器人市場中實屬“晚輩”。不過協(xié)作機器人領(lǐng)域，優(yōu)傲機器人卻擁有絕對的話語權(quán)。
與傳統(tǒng)工業(yè)機器人不同，優(yōu)傲自成立起的目標就是以“協(xié)作機器人”重新定義機器人自動化技術(shù)，填補全自動生產(chǎn)線與全手動裝配生產(chǎn)線間的市場空白。2008年優(yōu)傲開始銷售UR5，第一次實現(xiàn)協(xié)作機器人商業(yè)化。值得一提的是，自2008年12月推出首款UR機器人迄今，不到七年時間內(nèi)，優(yōu)傲的機器人產(chǎn)品已經(jīng)暢銷全球50多個國家，銷量超過4000臺。
3 ABB YuMi
ABB是全球電氣產(chǎn)品、機器人及運動控制、工業(yè)自動化和電網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)導企業(yè)，致力于幫助電力、工業(yè)、交通和基礎(chǔ)設(shè)施等行業(yè)客戶提高業(yè)績。目前，ABB已在全球范圍內(nèi)安裝了超過25萬臺工業(yè)機器人。
為了適應(yīng)“人機協(xié)作”的需求，2007年，ABB開始研發(fā)一款代號為YuMi的小型機器人，YuMi在英文中是“你和我”協(xié)同工作的簡稱，YuMi于2015年4月的德國漢諾威展會正式發(fā)布。和傳統(tǒng)工業(yè)機器人相比，YuMi體型嬌小，靈活度高。傳統(tǒng)工業(yè)機器人多為單臂6軸，而YuMi卻第一次像人類一樣被賦予了“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活。
4 發(fā)那科 綠色機器人
日本發(fā)那科公司(FANUC)是當今世界上數(shù)控系統(tǒng)科研、設(shè)計、制造、銷售實力最強大的企業(yè)，這款綠色機器人與發(fā)那科傳統(tǒng)的黃色機器人的外觀基本相同，但動作相對要慢一些，最快只有250mm/秒。同時，這款機器人的肢體不是金屬鑄件，而是軟性材料。
5 Festo
費斯托(Festo)——氣動業(yè)全球領(lǐng)先廠商，總部位于德國，是一家國際性家族企業(yè)。同時費斯托教學培訓體系在全球工業(yè)教育領(lǐng)域處于市場領(lǐng)導地位。費斯托推出的BionicCobot仿生機械手臂不僅模仿人類手臂的解剖結(jié)構(gòu)，如同其生物樣本，氣動輕型機器人可借助其靈活敏感的運動解決眾多任務(wù)。得益于這種靈活性機器人第七軸，這款機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，庫卡(KUKA)在中國首次發(fā)布庫卡公司第一款7軸輕型靈敏機器人LBR iiwa，它首次實現(xiàn)人類與機器人之間的直接合作，并開啟了庫卡“人機協(xié)作”的新篇章。
LBR iiwa機器人的結(jié)構(gòu)采用鋁制材料設(shè)計，其自身重量不超過30公斤，負載重量可分別達到7公斤和14公斤，超薄的設(shè)計與輕鋁機身令其運轉(zhuǎn)迅速，靈活性強，不必設(shè)置安全屏障。庫卡是首家也是唯一一家提供10公斤以上有效載荷輕型機器人的制造商。
7 Bosch APAS機器人
2014年10月，博世(Bosch)推出了其首個協(xié)作機器人解決方案APAS，它是協(xié)作機器人中首個獲得認證的助理系統(tǒng)，可以協(xié)助人類工作，且無需任何額外的防護。
APAS的黑色皮外套是觸覺檢測裝置，在機器人和人類一起工作，這些傳感器能夠在檢測到任何非常規(guī)的力時給控制器提供即時反饋。同時，機器人還有安全距離保護，當檢測到人靠得太近時，其會自動降低運行速度，相當于隱形的防護網(wǎng)。在人離開該區(qū)域后，機器人會自動恢復正常速度。
8 Yaskawa MotoMIN
2015年6月，安川電機(Yaskawa)開發(fā)出了小型6軸機器人“MotoMINI”。MotoMINI便于變換放置位置，實現(xiàn)了人機協(xié)同分擔作業(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。MotoMINI可搬運重量為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)機器人相比，將動作加速度提高一倍以上，同時將特定動作的節(jié)拍時間縮短了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)型雙臂機器人“duAro”。據(jù)稱該機器人可在工廠生產(chǎn)線等場所簡單設(shè)置在工人旁邊，能夠與工人一起協(xié)同工作。
duAro機器的人機身具備從身體水平伸出的兩根機械臂，兩根機械臂成對工作。可設(shè)置在相當于一名工人所占的空間內(nèi)，可代替實施工人用雙臂進行的作業(yè)。另外還可與工人共同作業(yè)，當工人與機器人發(fā)生碰撞時，可通過碰撞檢測功能停止機器人運轉(zhuǎn)。具體操作時會監(jiān)控機械臂中內(nèi)置的電機所流過的電流，當檢測到異常值時，就會判斷為發(fā)生了碰撞，停止機械臂運轉(zhuǎn)。
10 Epson Robots
1981年愛普生(Epson)工業(yè)機器人誕生，公司創(chuàng)立的最初目的是滿足內(nèi)部自動化需求，卻迅速獲得了全球許多最高水準的制造工廠的認可。在過去26年里，愛普生工業(yè)機器人一直是小型部件組裝作業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)導者，其中包括基于PC的控件、緊湊型SCARA機器人等。
在今年的世界機器人大會上愛普生推出了易用性更強，性價比更高的T3緊湊型SCARA 機器人。該款機器人打破了愛普生傳統(tǒng)SCARA機器人的概念，從外結(jié)構(gòu)設(shè)計理念上進行了完全的更新?lián)Q代，T3從此開啟了免控制器的全新時代。
11 新松雙臂協(xié)作機器人
?新松公司自主研發(fā)的國內(nèi)首臺柔性多關(guān)節(jié)技術(shù)和可動雙目視覺系統(tǒng)的雙臂協(xié)作機器人，具有高靈活性、安全性、自主避障、快速配置等特點。14個完全具有自主知識產(chǎn)權(quán)的一體化中空伺服驅(qū)動單元，可以將用戶所需的絕大部分接口（電源、I/O、總線、氣路等）集成在內(nèi)，為用戶提供更加自由、開放的開發(fā)環(huán)境。同時集成化與柔性化地實現(xiàn)快速、安全、靈活、精準、高效的旋擰、定位等全套裝配解決方案。
