协作机器人有哪些优势？其技术指标和竞争现状如何？

协作机器人的定义

协作机器人是指在共享空间中与人类互动或在附近安全工作的机器人。与传统的工业机器人相反，传统的工业机器人旨在通过与人的接触隔离来确保安全地自主工作。全球性行业协会国际机器人联合会（IFR）定义了四种类型的协作制造应用程序：

· 共存：人与机器人可以并排工作，但是没有共享的工作空间。

· 顺序协作：人和机器人共享工作空间的全部或一部分，但不能同时在零件或机器上工作。

· 合作：机器人和人类同时在同一零件或机器上工作，并且两者都在运动中。

· 响应式协作：机器人实时响应工人的动作。

在当今协作机器人的大多数工业应用中，协作机器人和人类工人共享相同的空间，但独立地或顺序地完成任务（共存或顺序协作）。

图片来源：维科网

协作机器人竞争现状

协作机器人在中国兴起于2014年，主要是以外资厂商UR、Rethink为主，国产协作机器人节卡、遨博、越疆、新松、达明、大族、艾利特、麦荷、珞石等企业亦正积极布局协作机器人市场。

传统工业机器人“四大家族”近年也开始布局协作机器人，但相对优傲、节卡、遨博等企业来说，传统工业机器人企业在协作机器人领域进展较慢，且市场活跃度不高，该市场主要仍是由优傲、节卡、遨博等新晋企业主导。

2014-2019年我国协作机器人销量分别为600台、1100台、2300台、4216台、6400台、8200台。2020年预计全年销量约为1.2万台；同时，2021-2023协作机器人销量仍将持续向好，预计累计销量有望超过6万台。

协作机器人8大优势

1、易于编程。一些新的协作机器人设计为用户友好且易于编程，从而无需工程师来实施。有些甚至具有手动引导功能，协作机器人可以通过示例来学到东西，同时可以按照完成其编程任务所需的一系列动作来进行引导。

2、安装快速。设置自动化所需的时间越长，初始投资就越昂贵。员工培训、生产停产以及必须聘请外部服务提供商的高成本可能会使投资回报的时间延长。对于中小型公司来说，这些可能会带来很大的问题。

协作机器人设计的时候就考虑到了这点，以及需要具有开箱即用的功能。预编程软件使用户可以自行安装机器人，因此用户可以在不到30分钟的时间内设置好。此外，协作机器人设置的时间短所带来的灵活性提高了生产率和投资回报率。

3、部署灵活。协作机器人的主要卖点之一就是灵活性。为新任务编程协作机器人很简单，并且不需要外部服务人员。这将多功能性引入到生产线中，并且可以很容易地将协作机器人设置为在同一天执行一系列不同任务，或者为某些任务指定工作的日期。

协作机器人可以轻松地集成到敏捷系统中，因为它们使用户可以快速响应设计更改并相应地重新设置协作机器人。当前市场上的协作机器人可以担当许多角色，通常为服务角色和工业角色。服务型协作机器人用于在公共场所提供信息、运输货物或提供安全保护。工业型协作机器人则具有多种应用，包括但不限于拾取和放置、包装和码垛、组装、机器维护、表面精加工以及质量测试和检查。

4、结果一致性。机器人永远不会疲倦，因此和做同样工作的人类做出来的结果相比，它们的结果更加一致和准确。这使得它们特别适合单调的任务，因为它们可以重复执行简单的动作而不会降低工作质量。只要设置好，协作机器人就可以以相同的能力执行相同的任务。

5、提高生产力并优化流程。协作机器人在接管人类员工的过程中，员工难以在长时间内集中精力或将性能保持在一致水平，而机器人的精度将故障和产品缺陷的可能性降低到几乎为零。快速更改协作机器人要执行的任务，这有助于工人优化生产线并削减成本，同时保持高标准的产品质量。

6、投资回收期快。协作机器人的成本低于工业机器人，而使用哪种应用程序以及使用时间长短，这也决定了协作机器人可以快速收回投资成本。由于协作机器人具有运用弹性较高、价格低、投资回本快等优势，通常企业在3至4个月就可收回成本，使中国、巴西、印度、墨西哥等地区业务增长显著，在一定制造业企业中提供了有效解决方案。

7、综合使用成本低。协作机器人免维护、功率只有150瓦、不需要安全围栏、不需要专门的机器人编程维护人员，大大降低了运作过程中的成本投入。

8、协作性与安全性。协作机器人能够确保最高的安全性。全球有80%以上的协作机器人是在工人旁边进行作业, 无需使用传统围栏。协作式机器人可以把工人从肮脏、危险、乏味和容易造成伤害的工作中解放出来。

协作机器人主要技术指标

1、有效负载

有效载荷是指机器人能够承载的重量，所有机器人都会有一个规定的有效载荷，在计算时是不包括机械臂末端动作执行机构（如夹具）或辅助工具的重量的。

这意味着一台机器人能够携带的真实有效载荷，须在其标称有效负载的基础上减去机器人末端执行机构（如夹具）的重量。

而如果对机器人应用进行深入分析，考虑到实际的应用需求（如加速度）和物理参数（如摩擦系数）等方面的影响，就需要适当的减少机器人承载的最大有效载荷。

协作机器人的有效载荷一般在10kg以内。

2、重量

机器人本体的重量，意味着它是否能够被轻松的移动并更换工作位置，或者需要叉车或 AGV 小车来做到这一点。

在一些车间，机器人需要不断地更换工作“岗位”，以执行各种不同的生产操作任务。

而如果机器人太重，则需要更多的人工和工时来完成机器人的移位和固定。

3、可重复性 | Repeatability

很多时候，人们会问到有关机器人动作的准确性或精度的问题。但在协作机器人的世界中，这个指标其实是没有什么太大意义的。

事实上，我们需要知道的是可重复性（Repeatability）。

由于协作机器人通常是通过人工试教/手动引导的方式进行编程和动作规划的，机器人重新创建和执行完全相同的运动动作的能力，要比其能够以毫米级的精度准确定位在某个 X、Y、Z的坐标点上更有价值。

目前大多数协作机器人的规格表中都会列出其最大的可重复性值，因此在我们测试和使用机器人时，通常都能够获得较其标称值更小（也就是更好）的可重复性。

4、安全性

因为需要与人在一起近距离并肩工作，因此，对于协作机器人来说，安全性显得尤为重要。

尽管安全性是一个非常复杂的问题，但很多机器人厂商还是会为其机器人产品标定相应的安全等级，并且，他们大部分都会得到由第三方机构颁发的安全认证。

同时，机器人的“安全”认证又会有着许多不同的变数，我们唯一需要搞清楚的一点，就是：机器人被认证是安全的，并不意味着这个机器人的应用就是安全的。

需要依据ISO 10218（或ISO/TS 15066）标准所规定的流程进行完整的风险评估，才能确定设备应用系统所具备的安全性能等级。

5、易用性

对于协作机器人这种经常需要与人类一起工作、并且频繁切换不同操作任务的设备来说，编程配置的易用性，直接决定着其设备应用的生产运营效率；但这个指标其实是很难以量化的。因为它其实是非常依赖于人们的操作和使用习惯的。

同样的操作界面或者使用方法，对某些人来说很容易，而对另一些人来说却可能是很困难的。所以这个指标总是会带有一定的主观性的。

6、臂展

机器人的臂展，是指机器人手腕能够触及到的最大（远）距离。

这个距离通常是从机器人的基座开始测量的。同时也有很多不同的方法可以测量机器人的臂展，而大部分时候我们都会选择以机器人手腕可以达到的最大距离作为参考；通常协作机器人的臂展与人类的手臂长度相当。