協(xié)作機(jī)器人和傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的區(qū)別在哪里？

“ 北京優(yōu)備加科技有限公司 —— 自動(dòng)化裝備及解決方案提供商。通過(guò)提供高技術(shù)、高質(zhì)量、高可靠性的創(chuàng)新型產(chǎn)品，提升制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)效率，賦能中國(guó)智造！”

協(xié)作機(jī)器人（Collaborative Robot）與傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人(Industrial Robot)還是很大的不同的，首先payload是不一樣的，協(xié)作機(jī)器人偏向處理精密的小重量工件，因此直接造成了面向的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的不同；其次就是廠商主推的impact sensitive，可以在撞到人的情況下停止運(yùn)動(dòng)，所以可以省去安全圍欄（很多情況下還是需要區(qū)域傳感器的）；還有就是可以手工移動(dòng)機(jī)器手臂進(jìn)行示教，不需要掌握專門的編程語(yǔ)言，容易上手，這也跟整體的尺寸和重量設(shè)計(jì)有關(guān)；還有一個(gè)特點(diǎn)就是以ABB的YuMi為代表的雙臂協(xié)作（Rethink是假雙臂，做得東西更像玩具）。

沒(méi)有機(jī)器是不需要人的維護(hù)和調(diào)整的，只是需要的多少而已，機(jī)器越可靠，flexibility越大那么相對(duì)來(lái)說(shuō)就更不需要人的操心。傳統(tǒng)機(jī)器人和協(xié)作機(jī)器人都是做重復(fù)的規(guī)定動(dòng)作，從這點(diǎn)上看沒(méi)有區(qū)別，只有這樣自動(dòng)化程度也才會(huì)高。

人機(jī)協(xié)作設(shè)計(jì)出來(lái)的目的就是克服傳統(tǒng)機(jī)器人的某些缺點(diǎn)，并且攻占更細(xì)分的精細(xì)操作和定制化操作的市場(chǎng)，并不能取代傳統(tǒng)機(jī)器人，而且目前也沒(méi)有得到大范圍的應(yīng)用，看一看它的尺寸你就知道大的部件必然是無(wú)法加工的了。

空間肯定是協(xié)作機(jī)器人的一個(gè)優(yōu)勢(shì)，但這個(gè)優(yōu)勢(shì)存在的前提是協(xié)作機(jī)器人和傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人都能夠勝任這個(gè)任務(wù)。因?yàn)轶w積小，重量輕，安裝和調(diào)試簡(jiǎn)單，同樣的一臺(tái)機(jī)器可以相對(duì)方便的移動(dòng)位置（YuMi兩個(gè)人就可以抬），重新進(jìn)行教導(dǎo)，極大的提高了生產(chǎn)線的柔性，減少的投入。而反觀傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人，就是工件、機(jī)器和機(jī)器人的位置發(fā)生些許變化都要人工拿著控制器調(diào)半天，更別說(shuō)如果為了新的生產(chǎn)工序移動(dòng)位置，整個(gè)地板和圍欄要重做，基本就跟重新安裝一樣的麻煩。

01
協(xié)作機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)
安全性

機(jī)器人和人交互，必須要保證的是人類安全，碰撞檢測(cè)是協(xié)作機(jī)器人務(wù)必要實(shí)現(xiàn)的功能，是人機(jī)協(xié)作的前提。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，在2016年發(fā)布了ISO/TS 15066標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)協(xié)作機(jī)器人安全性分為安全級(jí)監(jiān)測(cè)、手動(dòng)示教、功率和力限制、速度和分離監(jiān)控四個(gè)方面。

傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的工作場(chǎng)景往往是在保護(hù)圍欄或其它保護(hù)措施后，而協(xié)作機(jī)器人能夠直接和操作人員在同一條生產(chǎn)線上工作，卻不需要使用安全圍欄與人隔離，為全手動(dòng)和全自動(dòng)的生產(chǎn)模式之間搭建了橋梁。

傳統(tǒng)機(jī)器人也有碰撞檢測(cè)功能，但是傳統(tǒng)機(jī)器人碰撞檢測(cè)的目的一般是為了減少碰撞力對(duì)機(jī)器人本體的影響，避免機(jī)器人本體或者外圍設(shè)損壞。

協(xié)作機(jī)器人碰撞檢測(cè)的功能是為了解決人和機(jī)器人共融的問(wèn)題。其實(shí)現(xiàn)的方式，有借助力感知皮膚，關(guān)節(jié)力矩傳感器，電流估算力反饋模型等方式。在實(shí)現(xiàn)的方式上，務(wù)必需要體現(xiàn)碰撞力的設(shè)置，以滿足不同環(huán)境下力的靈活設(shè)置。

易于上手

易用性最為直接是拖動(dòng)示教。還有很多企業(yè)通過(guò)對(duì)機(jī)器人編程語(yǔ)言優(yōu)化，推出圖形化編程界面實(shí)現(xiàn)。

拖動(dòng)示教的原理是借助機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，控制器實(shí)時(shí)的算出機(jī)器人被拖動(dòng)時(shí)所需要的力矩，然后把提供該力矩給電機(jī)使得機(jī)器人能夠很好地輔助操作人員進(jìn)行拖動(dòng)。其計(jì)算公式包括慣性力項(xiàng)、科里奧利力和離心力項(xiàng)、重力項(xiàng)以及摩擦力項(xiàng)。

而當(dāng)中根據(jù)選擇的摩擦力模型可以分解為粘性摩擦力項(xiàng)、庫(kù)侖摩擦力項(xiàng)以及補(bǔ)償。摩擦力的計(jì)算是相對(duì)復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型?；谀壳凹夹g(shù)的實(shí)現(xiàn)方式，有無(wú)傳感補(bǔ)償技術(shù)；加外置力傳感器反饋優(yōu)化模型計(jì)算；彈性裝置伸縮模型計(jì)算等。這一步每家機(jī)器人公司均有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可以達(dá)到無(wú)重力拖動(dòng)示教功能。

低成本

靈活

協(xié)作機(jī)器人本體重量必輕，能夠適應(yīng)不同場(chǎng)景的搬動(dòng)和簡(jiǎn)單安裝，產(chǎn)品安裝及移動(dòng)部署相對(duì)靈活。

02

協(xié)作機(jī)器人的劣勢(shì)

a). 速度慢

協(xié)作機(jī)器人作為工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中一個(gè)非常重要的細(xì)分類別，有它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但缺點(diǎn)也很明顯：為了控制力和碰撞能力，協(xié)作機(jī)器人的運(yùn)行速度比較慢，通常只有傳統(tǒng)機(jī)器人的三分之一到二分之一。

b). 負(fù)載小

低自重，低能量的要求，導(dǎo)致協(xié)作機(jī)器人體型都很小，負(fù)載一般在10kg以下。

c). 精度與工作范圍

為了減少機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能，協(xié)作機(jī)器人一般重量比較輕，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，這就造成整個(gè)機(jī)器人的剛性不足，定位精度比傳統(tǒng)機(jī)器人差，且工作范圍只與人的手臂相當(dāng)。

03
協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景

協(xié)作機(jī)器人首先得應(yīng)用場(chǎng)景就是 “人不想干”場(chǎng)合，“人不想干”的場(chǎng)合往往用的人最多，“不想干”的過(guò)程也是逐步的，所以需要人機(jī)協(xié)作。

另外隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在協(xié)作機(jī)器人上用的傳感、控制技術(shù) 都可以廣泛應(yīng)用到所有的機(jī)器人上，到時(shí)候所有的機(jī)器人都可以是“協(xié)作機(jī)器人”。
如果說(shuō)傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人是一臺(tái)任勞任怨的智能設(shè)備，那協(xié)作機(jī)器人卻真正實(shí)現(xiàn)了從“機(jī)器”到“機(jī)器人”的跨越，從而能夠與人類在各行業(yè)中進(jìn)行協(xié)作。

現(xiàn)階段，在制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)是重要的角色，它將人力從低附加值的工作中解放出來(lái)，使得人們可以從事更有意義的工作和獲得更高的回報(bào)。

不過(guò)，目前的傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人大多體積較大，且安全性不高，往往是被隔離使用。因此，人類沒(méi)辦法直接操控機(jī)器人。這也意味著目前傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人難以代替全部人類勞動(dòng)。

與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人所不同的是，由于傳感器和視覺(jué)技術(shù)的改進(jìn)，我們不必將協(xié)作機(jī)器人關(guān)在籠子里，這就極大程度的拓展了機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景，移除了傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人工作時(shí)必要的防護(hù)措施，降低了機(jī)器人的使用技術(shù)門檻。并且，憑借著靈活的機(jī)械結(jié)構(gòu)，協(xié)作機(jī)器人可以完成很多傳統(tǒng)機(jī)器人無(wú)法完成的作業(yè)動(dòng)作。
在2016年，協(xié)作機(jī)器人僅占工業(yè)機(jī)器人銷量的3%。但Loup Ventures則預(yù)測(cè)，到2025年協(xié)作機(jī)器人將占工業(yè)機(jī)器人總銷量的34%。

同時(shí)，國(guó)際研究機(jī)構(gòu)Transparency Market Research也在發(fā)布的一份報(bào)告中稱，到2024年底，全球協(xié)作機(jī)器人的市值將達(dá)到950億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率30%。

基于此，行業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，未來(lái)機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)就是人與機(jī)器的協(xié)作，即實(shí)現(xiàn)人機(jī)共融。