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AHTE News | 传统工业机器人VS协作机器人

2020年05月28日


工业机器人的发展公元前3世纪已经开始,时至今日,机器人深入到不同的行业、不同的领域,也开始有焊接机器人或者是并联机器人等细分,而近几年协作机器人也开始逐渐发展。


 
观察机器人发展的几个阶段,可以看到机器人的需求在不断变化。

在机器人发展的开始阶段,工业机器人可能是自动化改造所需要的一个产品,所以它的结构上甚至没有做到全球产品化统一的标准。而到第二个阶段,产品全球化的特征非常明显,结构的种类相对已经稳定了,并且结构的形态也趋于基本上以6轴、4轴码垛、Scara几种形式为主。应用行业也比较集中,绝大部分集中在汽车行业上。

第三个阶段,行业的应用越来越细分、越来越分化。在它的产品结构趋于稳定的前提下,硬件的发展趋势已经趋同了,计算能力大部分都够用,同时导致应用软件非常丰富化,可以开发出各种针对应用场景而不同的功能模块。

机器人行业目前处在第三阶段,在未来进化到第四阶段,会加入一些人工智能的应用,比如神经网络算法等等,会逐渐让机器人的使用越来越智能化。    


 
但需求方想要的是什么样的协作机器人?节卡在最近一次报告中表示,曾针对一些终端客户和系统集成商都做了一些调研后发现,随着机器人的应用程度加深,企业对于机器人的理解和要求也在提升。

集成商其实更多顾虑的是几点:

• 能是通用机器人,尤其是零部件通用;
• 备货没有什么压力;
• 安装简单,无需大量的重型设备就可以安装;
• 调试工程师需求更少;
• 集成商的成本利润空间更大。

终端用户想要的更多是:

• 产品代次数稳定,投资压力小;
• 维护成本低;
• 安全且占地面积小。

因此大多数企业都开始根据用户需求考虑,机器人能否做到,对终端用户不同的人员希望多用途和移动工位,能远程操控,傻瓜式编程,无需专业,安全,不会碰到人、不会伤人,资金成本低、部署时间低,切换产品的产线可以重复利用,降低最终用户的成本。

因此协作机器人开展了新一轮的自动化发展的方向,并逐渐开始跟传统的工业机器人有更大的差异。


 
具体相较工业机器人和协作机器人,协作机器人与之差距还是存在,例如跟Scara机器人对比,Scara机器人工作半径比较小,编程量比较大,适用三关节快速的旋转,通用的自动化设备,一次性的投入也相对比较大。并联机器人跟协作机器人相比,它的编程门槛比较高,它主要用来分拣,速度比较快,但是它的局限有一些,比如编程、轻负载的、需要可移动工位的就受限。另外一些比较常见的,例如可能应用于焊接、喷涂、加工、打磨、抛光、检测等等应用领域,但很多厂家都有自己的编程语言,工业机器人编程门槛比较高,需要经过培训。

从工业机器人软件的体系来讲,大概分为三个大的部分:

第一部分,核心的算法。比如运动学的控制与动力学的控制,力的感知。
第二部分,功能实现。就是行业的功能应用,比如焊接、码垛喷涂、打磨这些行业的应用功能。
第三部分,使得应用更加便利的软件化的东西,比如人机交互、3D仿真、其他的配套软件的使用等等。
 
对此,工业机器人老牌企业都在致力于发展软件、发展算法使得工业机器人的使用更为便捷、更为容易一些,例如配天机器人等大多数工业机器人企业就大多做了三个方面的改变:

第一个,在控制系统从硬件、到软件、到算法做到自主研发
第二个,发展更多行业的工业应用软件包
第三个,发展3D的离线仿真软件、离线编程系统
          
不断拓展工业机器人领域后,配天机器人也在工业领域做到了:

1.绝对的路径保持更强。对于工业机器人来讲要求很过的一点是对轨迹精度的要求,实际我们机器人在示教的时候往往是在低速情况下示教的,在高速情况下有可能偏离原来示教的轨迹,因此需要可以保持在低速和高速情况下轨迹是一致的。

2.更高轨迹精度的快速轨迹生成。比如针对一个机器人能够针对三个甚至四个工位的时候,只要示教其中一个工位的轨迹,其他三个工位的轨迹可以通过平移或者是旋转就可以得到机器人的轨迹,这个是有利于快速去部署机器人、快速生产的一个算法。

3.焊接等主流工艺更丰富

不断拓展的工业机器人工业包,形成了压铸、折弯、打磨、码垛、焊缝跟踪等协作机器人无法完成和取代的核心领域,同时使得每个工业领域的功能更丰富。

但另一方面,部分领域确实需要人机协作,因为工业机器人大多数时候确实需要一些围栏的隔蔽,一次性的产线投入成本也比较高。

协作机器人除了他们之前有一些特定的场合需要用到工业、Scara等等,还有一些特定场合需要协作的、需要人机互动的,协作机器人就可以作为一些人机互动的打磨、喷涂、抛光,还有一些人机协作的搬运,还有更小面积的领域,比如有些码垛企业也需要减少占地面积,协作机器人也可以做一些占地面积小的改变,因为协作机器人本身小,又安全,可以占地面积小,无需人机隔栏,这些场景的需求就会有协作机器人的产生。
      
同时协作机器人在3C行业的应用也证明了其有效性。3C行业像电子产品的点胶,协作机器人末端装上一个视觉,大多数传统企业前端是有一个人在工作,需要人把前端的组装好,后端通过流水线流过来,机器人才能完成抓取,点胶,识别定位。主要问题在于工位机器人和人只能紧挨着隔了大概不到1米的间隙,也会有人员的操作或者机器人的操作,这样就需要一个柔性的机器人,同时电子行业需要占地面积更小,因此更需要做一个更小的工位。

还有电子设备的组装,协作机器人也更加符合,协作机器人和人在产线上可以做成人机协作,也可以做成移动工位,在某一个工位需要的时候切换,随时可以推过去,同时做过两个小时的调试马上就可以上产线去用,效率极高。

因此协作机器人大多在针对用户的需求进行创新,例如节卡机器人等企业都在致力于发展无线示教、图形化编程技术、视觉安全防护等技术,并逐渐形成优势。还有一些拖拽示教技术、一体化关节技术、碰撞保护技术、机器人控制技术、高精度关节伺服控制技术、力控技术,协作机器人也在形成自身的技术优势。          
       
从市场数据上来看,现在国内机器人的市场仍然还在逐步变大。国内机器人2015年的时候仅仅1.5亿人民币,但到2019年各企业的数据却都在翻番,基本上做了40余亿。而协作机器人在2025年将会突破百亿,2017年协作机器人才占到总机器人的4%,单从数据增长趋势来看,2025年预计会占到34%,这样的增长是翻倍的增长。在2014年到2017年,协作机器人的需求也是在全球范围内占到15%和22%,需求量都在增长。

相较而言,因为发展更加完善,工业机器人仍然是我们智能制造产业非常急需的产品,工业机器人和协作机器人各具优势,只要能够将各自领域的长处发挥到极致,同时找到合适的客户,在稳定的市场环境下,增长仍然不是问题

本文内容根据“2020仲恺高新区全球在线招商推介会暨智能制造高层在线论坛”的部分内容整编而成。

 
文字、图片源自:中国机器人网

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