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协作机器人的起源_为什么需要协作机器人

2021-11-16 09:31:02

协作机器人仅仅整个工业机器人工业链中一个十分重要的细分类别,有它共同的优势,但缺陷也很明显:为了操控力和磕碰才能,协作机器人的运转速度比较慢,通常只要传统机器人的三分之一到二分之一。本文将测验解答以下问题:为什么需求协作机器人?协作机器人的来源?协作机器人与传统机器人有什么区别?


为什么需求协作机器人?


协作机器人的鼓起意味着传统机器人必然有某种程度的缺乏,或许无法适应新的市场需求。


总结一下,主要有三点:


传统机器人布置本钱高


其实相对来讲,工业机器人自身的价格并不高。干流场合运用的机器人,依据负载才能不同,售价区间在¥10w~¥40w。一般情况下一台机器人的运用运用寿命在5~8年,作为比较高端的工业设备来讲并不算贵。


传统机器人贵在其布置(将机器人装置到工厂并正常运转)本钱上,原因有两个:现在的工业机器人主要担任工厂中重复性的作业,这依赖于其十分高的重复定位精度(重复抵达空间某些固定方位的才能,一般机器人能够做到0.02mm以下),以及依赖固定的外界环境。为了确保这一点,除了机器人自身的设计要求之外,还需求待加工的产品放在固定的方位,以便机器人每次都能够到同一个当地准确的拿取或许执行某项操作。对于现代杂乱的流水线作业来讲,在整个产线上为每一个运用机器人的工序都设计这些固定的外界环境需求消耗许多的资源,占用大片名贵的车间面积以及长达数月的施行时间。机器人的运用难度较高,只要经过训练的专业人士才能熟练运用机器人完成配置、编程以及维护的作业,普通用户很少具有这样的才能。


将之前以工人操作为主的流水线,变为由机器人和自动化设备为主的生产线,是一个体系工程,绝大多数终端工厂客户并不具有这样的才能,因而就需求一个第三方的人物来完成这部分作业,这个第三方即体系集成商,来依据客户现场的实际情况,来完成机器人的终究布置。


体系集成商的作业至少包含:生产线的自动化改造计划(流程、设备布局、人员配置等)机器人外围支持设备的设计、制造、装置。符合工艺要求的机器人编程、调试。客户技术团队的训练。以及后续的售后维护作业。


依据许多业界组织和前辈统计的数字,整个机器人布置/集成使用的费用大概是机器人售价的3~4倍。近几年跟着国内集成商的迅速扩军,竞争越来越剧烈,整体价格有所下滑,但也基本在2~3倍。


以常见的弧焊作业站为例,采购一台进口品牌的弧焊机器人价格约在11~15w之间,可是经过体系集成商这一层之后,整体报价不会低于30w,个别夸张的乃至能报到100w。在工资相对较高的长三角和珠三角地区,一名熟练焊工的工资大概在5k~7k,1台机器人替代1~2名工人,ROI不会少于2年,许多中小企业主对机器人会选择犹豫和观望。


假如运用机器人的机器人比较多,则大部分情况下需求对原有的生产线进行改造,乃至从头建设,不只需求巨大的出资,或许还触及到停产改造,这也是许多工厂迟迟不上机器人的原因之一。


除此之外,由于每一条生产线上的大部分设备(末端工具、非标机械、操控流程等)都是针对特定的产品设计的,假如触及到半途改变生产需求,很大概率上之前的生产线无法直接满足新产品生产的需求,这就触及到机器人体系的从头设计和布置,这部分的作业量有时会接近首次布置。


简而言之,独自的机器人无法直接用于工厂的生产线上,还需求许多外围设备的支持。尽管机器人自身是一种高柔性、高灵敏性的设备,但整个生产线不是,一旦触及生产线变化,费用很高。


协作机器人


无法满足中小企业需求


中小企业是现在机器人新式市场的主要客户,现在传统的工业机器人无法很好的满足SME的需求。传统工业机器人的方针市场是能够进行大规模生产的企业。


大规模生产是20世纪Z盛行的资本主义生产方式,以生产过程的分化、流水线拼装、标准化零部件、大批量生产和机械式重复劳作等为主要特征。


有才能进行大规模生成的企业,对机器人体系高额的布置费用相对不灵敏,由于在产品定型之后,在足够长的时间内生产线能够不做大的变化,机器人基本不需求从头编程或许从头布置,能够zui大化运用机器人标准化、高效率的特点,完成出资价值zui大化。


汽车职业是大规模生产的典型代表,世界上第1台工业机器人也布置在通用汽车的工厂中,担任冲压零件的转移作业。到今天,汽车职业依然占有了全球机器人出货量的40%以上:


一款新车从发布到退出市场,一般会阅历3~6年时间。这期间,即便有改款,也仅仅对外观、内饰进行微调,这些变化一般不会影响到机器人的作业(车身焊接、喷漆、主要零部件转移),因而在机器人的整个生命周期基本上不需求对已经完成的生产线进行改动或许对机器人进行从头布置,只需求正常的维护即可,发挥了机器人的优点,避开了它的缺陷。


而中小企业则不一样,它们的产品一般以小批量,定制化,短周期为特征,没有太多的资金对生产线进行大规模改造,并且对产品的ROI更为灵敏。


这要求机器人具有较低的综合成本、快速布置/重布置才能、容易上手的运用办法,而这些,传统机器人很难满足。


此外,在某些机器人使用的新式职业中,即便是大企业也面临与中小企业同样的问题,3C工业是这个方面的典型代表。


3C市场中如手机、平板、可穿戴设备等干流产品的更新换代速度十分快,基本上生命周期只要1~2年,短的乃至只要几个月。假如选用传统机器人计划,投入许多资源,消耗数月建设的生产线或许连本钱的零头还没收回,所生产的产品就该退市了。而假如对生产线再进行改造,又要投入巨大的资源,这是不可承受的。


除了资金投入,3C职业许多时分更关心时间,常见机器人自动化改造计划耗时1个月到数个月不等,但3C产品无法在每一次换代都等候这么久。那边苹果说“下个月开端生产iPhone7的外壳”,你这边说“先等我1个月把生产线改造一下”,显然是不现实的,这些情况下仍是人靠谱,训练3天,立马上岗。


无法满足新式的协作市场


工业机器人一直以来都是高精度、高速度自动化设备的模范,可是由于历史和技术原因,与人在一起时的安全性不是机器人发展的要点,因而在绝大多数工厂中出于安全性考虑,一般都要运用围栏把机器人和人员进行阻隔。


幸亏对于大部分之前机器人所从事的作业来讲,并不需求人的参加,机器人能够独立完成。


可是人力本钱的上升,许多其他以前没有或很少运用机器人的职业开端寻求机器人自动化解决计划,例如之前说到的3C职业,还有医药、食物、物流等职业。


这些新式职业中的特点是产品种类许多、体积遍及不大、对操作人员的灵敏度/柔性要求高。现有的机器人很难在本钱可控的情况下给出功用满足的解决计划,那怎么办?


机器人不可的,人来补充嘛,我们搞人机结合。


由人类担任对柔性,触觉,灵敏性要求比较高的工序,机器人则运用其快速、准确的特点来担任重复性的作业。


比方拼装键盘,能够由机器人把键帽放置到位,人来进行卡扣的作业;再比方拼装手机/电脑,机器人担任把主要零配件、螺丝放到适宜的方位,人来担任排线装置,卡扣,拧螺丝的作业。


可是假如二者要协作,中心还要隔一个栅门就太不方便了,人和机器人之间要进行交互,还要先经过安全门,整体效率还不如独自运用人来得高。这个时分就需求一些额外的技术来确保机器人与人类能够安全的在同一个区域作业,而不需求栅门这样妨碍的东西挡在中心,即要求机器人具有安全协作的特性。


各大机器人厂商的机器人都配备有各自的安全技术,例如ABB的SafeMove,Fanuc的DCS,KUKA的KUKA.safe,但其安全功用自身还比较初级,例如将物理的围栏换成了虚拟围栏、检测到有人靠近时自动中止,依然不算是完好的协作安全技术。


协作机器人的来源


为了准确解说协作机器人,先看两个名词。协作区域指机器人和人类能够同时作业的区域,协作机器人指被设计成能够在协作区域内与人直接进行交互的机器人。


前面已经说过,中小企业SMEs是协作机器人的十分重要的客户群,而协作机器人的鼓起也与SMEs密不可分。


协作机器人与传统机器人有什么不同?


实质上讲,协作机器人与传统机器人之间并没有十分大的不同,仅仅根据不同的设计理念生产的工业机器人产品,在协作机器人发展初期,许多都是从传统机器人的根底上改造的。


假如非要找不同,第1个不同是这两种机器人所面向的方针市场不一样,这个前面已经解说过,不再赘述。


第2个不同点是二者替代的对象不一样。以传统机器人为主的自动化改造是用生产线替代生产线,机器人做为整个生产线中的组成部分,很难独自拿出来,假如某个环节的机器人坏了,在没有设计备份的情况下,整个产线或许要停工。而协作机器人的独立性很强,它替代的是独自的人,二者之间能够交换,一个协作机器人坏了,挪开找个人替代就好了,整个生产流程的灵敏性十分高。


讲了这么多全是说优点,既然协作机器人这么好,那是不是能够取代传统机器人了?


当然不是,协作机器人仅仅整个工业机器人工业链中一个十分重要的细分类别,有它共同的优势,但缺陷也很明显:为了操控力和磕碰才能,协作机器人的运转速度比较慢,通常只要传统机器人的三分之一到二分之一;为了削减机器人运动时的动能,协作机器人一般重量比较轻,结构相对简略,这就形成整个机器人的刚性缺乏,定位精度相比传统机器人差1个数量级;低自重,低能量的要求,导致协作机器人体型都很小,负载一般在10kg以下,作业范围只与人的手臂相当,许多场合无法运用。


借用Rethink Baxter的一句宣传语,协作机器人的方针使用场合能够归纳为:协作机器人终究将变成一个过渡概念,跟着技术的发展,未来所有的机器人都应该具有与人类一起安全的协同作业的特性。实质安全应该是理想机器人的必备且根底的特征。就像我们现在不再区别黑白电视和彩色电视而统称为电视,不再区别功用机和智能机而统称为手机,未来所有的机器人也将不再区别协作与非协作,而统称为机器人。




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