導(dǎo)讀：協(xié)作型機(jī)器人體現(xiàn)了機(jī)器人發(fā)展的最新趨勢(shì)，他更能適應(yīng)業(yè)內(nèi)對(duì)機(jī)器人柔性化和感知能力等方面提出的要求，而且把人類的靈活性、適應(yīng)性和解決問題的能力與機(jī)器人的力量、耐久性和動(dòng)作的準(zhǔn)確性結(jié)合起來，為生產(chǎn)裝配環(huán)節(jié)帶來模式創(chuàng)新，這讓中國(guó)機(jī)器人企業(yè)看到了“擺脫跟隨者角色”的機(jī)會(huì)，中國(guó)協(xié)作機(jī)器人迎來“彎道超車”的機(jī)遇。

　　協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)前景

　　2014年，全球工業(yè)機(jī)器人制造“四大家族”之一的ABB推出了世界上首款協(xié)作機(jī)器人YuMi，開啟了工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)新篇章。未來工業(yè)4.0時(shí)代，智慧工廠里的生產(chǎn)線柔性化程度更高，機(jī)器人需要與人協(xié)同共享一個(gè)工作空間，人機(jī)協(xié)作機(jī)器人有望成為機(jī)器人領(lǐng)域下一個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)。

　　瑞士ABB 公司的YuMi

　　協(xié)作機(jī)器人，是一種可以在一定區(qū)域內(nèi)安全的與人類進(jìn)行直接交互的機(jī)器人。協(xié)作機(jī)器人的操作相對(duì)較為簡(jiǎn)單，是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)分系，在價(jià)格上也比傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人“親民”的多。

　　協(xié)作機(jī)器人的興起意味著傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人必然有某些不足，或者無法適應(yīng)新的市場(chǎng)需求。主要有三點(diǎn)：

　　一是傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人部署成本高；

　　二是傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人無法滿足中小企業(yè)需求；

　　三是無法滿足新興的協(xié)作市場(chǎng)需求。

　　和傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人比較，協(xié)作機(jī)器人在體型上就跟它不在一個(gè)檔次。為了達(dá)到“協(xié)作”的目的，機(jī)器人與人類之間的工作距離就不能太遠(yuǎn)，因而，協(xié)作機(jī)器人尺寸都是偏小的，甚至可以直接放置在工作臺(tái)。

　　除了與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人有近似的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和精確度以外，協(xié)作機(jī)器人還擁有一些傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人所沒有的優(yōu)勢(shì)，例如輕巧、安全、價(jià)格低、靈活性高、友善的操作接口及人機(jī)協(xié)作等特色，不僅使大型企業(yè)的生產(chǎn)流程更上一層樓，也為原本卻步于自動(dòng)化生產(chǎn)的中小型企業(yè)開啟新的契機(jī)。

　　ReThink Robotics的Baxter是新一代協(xié)作工業(yè)機(jī)器人

　　不管是從市場(chǎng)，還是技術(shù)層面來講，協(xié)作機(jī)器人都有著不可取代的優(yōu)勢(shì)與市場(chǎng)前景，已然是未來市場(chǎng)上的一大趨勢(shì)。

　　據(jù)分析機(jī)構(gòu)MarketsandMarkets研究報(bào)告，預(yù)計(jì)2016年至2022年期間，協(xié)作機(jī)器人有望年復(fù)合增長(zhǎng)60%，從2015年的接近1.1億美元升值到2022年的超過33億美元。

　　協(xié)作機(jī)器人行業(yè)規(guī)范

　　協(xié)作型機(jī)器人的有序發(fā)展離不開行業(yè)規(guī)范和安全標(biāo)準(zhǔn)的約束。2013 年5 月，美國(guó)機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)（RIA）宣布新的機(jī)器人安全標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)通過美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)（ANSI）的認(rèn)可。

　　新ANSI/RIA R15.06-2012 版本標(biāo)準(zhǔn)是1999 版本標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)版，等同于國(guó)際ISO10218:2011 機(jī)器人安全標(biāo)準(zhǔn)。其中一項(xiàng)對(duì)國(guó)際等同標(biāo)準(zhǔn)的重要升級(jí)覆蓋了人員和機(jī)器人的協(xié)同工作情況。

　　此標(biāo)準(zhǔn)為協(xié)同機(jī)器人作業(yè)提出了四項(xiàng)要求，確保人員可以靠近一臺(tái)正在運(yùn)行的無安全護(hù)網(wǎng)的機(jī)器人。處于協(xié)同工作模式下的機(jī)器人必須滿足標(biāo)準(zhǔn)提出的四項(xiàng)要求之一：

　　安全級(jí)監(jiān)測(cè)站——這種操作模式要求機(jī)器人系統(tǒng)監(jiān)控工作區(qū)域，當(dāng)有人進(jìn)入?yún)f(xié)同工作區(qū)域時(shí)，停止一切動(dòng)作。這種監(jiān)測(cè)可能涉及使用激光監(jiān)測(cè)是否有人跨越工作區(qū)邊緣，切換到監(jiān)測(cè)封閉空間是否打開了門，以及類似的東西。

　　手動(dòng)示教——此類機(jī)器人不具備自主功能，需要工人操作員控制機(jī)器人的每一個(gè)動(dòng)作。運(yùn)動(dòng)的速度也受到監(jiān)控，并保持在機(jī)器人內(nèi)部系統(tǒng)的安全限值內(nèi)。

　　速度和分離監(jiān)測(cè)——機(jī)器人以這種方式監(jiān)測(cè)和限制他們的運(yùn)動(dòng)速度，并監(jiān)測(cè)協(xié)同工作區(qū)域里各個(gè)部件和工人的距離。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)必須保持在與工人的最小距離之外，或者當(dāng)工人離得太近時(shí)，機(jī)器人將停止運(yùn)動(dòng)。

　　功率和力量限制——當(dāng)此類機(jī)器人有運(yùn)動(dòng)速度和功率限制的設(shè)計(jì)，當(dāng)它與工人或其他物體接觸時(shí)，內(nèi)置的傳感器就能檢測(cè)到。當(dāng)類似接觸發(fā)生時(shí)，速度和功率限制將使得碰撞能量不足以造成嚴(yán)重傷害。

　　國(guó)際委員會(huì)起草了ISO 技術(shù)規(guī)范（TS）15066，作為在協(xié)同工作模式下使用此標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)。具體內(nèi)容仍在進(jìn)行技術(shù)開發(fā)，開發(fā)完成之后需要征得業(yè)界的認(rèn)可才能作為 ISO10218 安全標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充。

　　通過這一系列的定義，協(xié)作機(jī)器人的操作并不陌生。當(dāng)配置了恰當(dāng)?shù)墓ぷ鲄^(qū)域限制監(jiān)測(cè)傳感器，并編程實(shí)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)時(shí)，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人也能實(shí)現(xiàn)第一種模式的功能。然而，已經(jīng)開始出現(xiàn)在第四種模式下運(yùn)行的機(jī)器人，能夠在不受限制的環(huán)境中工作。這種機(jī)器人通常針對(duì)微小零部件組裝或要求高精度搞重復(fù)度的材料搬運(yùn)。通常這些人物包括協(xié)助工人自動(dòng)完成日常任務(wù)，而工人則處理需要判斷或不易被機(jī)器人替代的操作任務(wù)。

　　協(xié)作機(jī)器人目前有幾種形式。 其中最常見的一種是單個(gè)機(jī)械臂固定在工作臺(tái)、墻壁或天花板上，可以伸入工作區(qū)工作。類似于Rethink Robotics的Baxter機(jī)器人和ABB的YuMi，外表更像人形，有兩只機(jī)械臂，軀干，甚至還有一個(gè)“頭”。這種機(jī)器人可以獨(dú)自站立，能夠像工人 一樣在工作站操作，因此也更容易像工人一樣進(jìn)入工廠流水線。而另一些，例如Kawada的Nextage，則安裝有輪子，可以快速重新部署。