來源：德國工業(yè)智庫

引言：協(xié)作機器人是當前工業(yè)機器人領域一個非常熱門的研究方向，國際機器人大廠陸續(xù)推出了多款協(xié)作機器人產品，國內也有很多廠商已經或者準備進入這個領域。當前，協(xié)作機器人的市值僅占機器人行業(yè)的5%，但預期增長很大。據(jù)預測，到2025年，全球協(xié)作機器人的銷售額將從2015年的1.16億美金，增長到114億美金，增幅超過100倍，這幾乎相當于2015年全球工業(yè)機器人整機市場的銷售額。

協(xié)作機器人的起源

協(xié)作機器人的概念在1995年GM Motor Foundation贊助的一個項目中首次被提出�？蒲腥藛T試圖找出讓機器人變得足夠安全的方法，以便機器人可以和工人協(xié)同工作。

但是真正得到大規(guī)模發(fā)展開始于2005年由EU FP6（Framework Programme 6）項目資助的SME Projekt。參與的企業(yè)包括ABB、KUKA、Reis、Comau、Güdel 等，其目的是尋找防止勞動力離岸（offshore）輸出到低勞動成本國家的方法。其主要的論點是，如果通過機器人技術增強中小企業(yè)（SMEs）的勞動力水平，降低成本，提高競爭力，就可以避免勞動力外包的情況（將工作機會留在國內）。因此，協(xié)作機器人最初的設計便是以滿足中小企業(yè)的需求為導向。

協(xié)作機器人相比與傳統(tǒng)機器人的三大優(yōu)勢

1：安全性

傳統(tǒng)工業(yè)機器人一直以來都是高速度自動化設備的典范，但是由于歷史和技術原因，與人在一起作業(yè)的安全性不是機器人原始發(fā)展的重點，因此在絕大多數(shù)工廠中出于安全性考慮，一般都要使用圍欄把機器人和人員進行隔離。 幸好對于大部分之前機器人所從事的工作來講，并不需要人的參與，機器人可以獨立完成。

但是隨著人力成本的上升，很多之前很少使用機器人的行業(yè)也開始尋求機器人自動化解決方案，例如3C行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)以及眾多中小型企業(yè)。這些行業(yè)產品種類多、產品體積普遍不大且對操作的靈活度和柔性要求很高。因此，如果采用傳統(tǒng)的安全技術（防護欄、安全區(qū)域設計、光幕等傳感器設備），在生產發(fā)生變動的時候，調整將變得十分困難。

目前，國際上那些知名的機器人制造商都在協(xié)作機器人系統(tǒng)中集成了全新的安全技術，例如各種力矩限制、3D空間掃描、非接觸傳感技術等。這大大的降低了生產變化帶來的轉換成本，使得這些需要人類介入的工作能更好地結合人類獨特的技巧、能力，以及機器人精確、耐久性等特點。從某種角度上來講，全新的安全技術在協(xié)作機器人系統(tǒng)中的集成，不單單只是設計安全方面的考慮，還關系到企業(yè)的生產效率、生產靈活性以及成本等問題。

2：易于上手

傳統(tǒng)工業(yè)機器人不易使用，只有經過培訓的專業(yè)機器人工程師才能熟練使用機器人完成設定、配置、編程以及維護的工作，普通工程師很少具備這樣的能力。而協(xié)作機器人將注意力更多的集中在軟件的簡化和操作的簡化上。就比如手機的更新?lián)Q代，我們過去使用的手機都比較笨拙，后來出現(xiàn)了安卓、蘋果系統(tǒng)等有著智能化程度更高、使用更簡單方便的電子產品設備。這大大降低了工業(yè)機器人操作的門檻，尤其是對于很多中小型企業(yè)，它們沒有辦法招募很多人才來做自動化解決方案，而協(xié)作機器人會給它們帶來便捷，普通的工人通過幾天的訓練，也可以做許多協(xié)作機器人的部署工作。

3：低成本

就傳統(tǒng)機器人而言，機器人自身的資本成本僅占系統(tǒng)總成本的30％左右，剩余的成本主要是機器人的部署和使用成本。假設一臺工業(yè)機器人的購入成本為100萬，系統(tǒng)集成商（System Integrator）的安裝、設定、配置則需額外花費100萬甚至200萬。另外，考慮到傳統(tǒng)機器人體積較為龐大以及安全性的問題，往往需要使用安全圍欄進行隔離。因此，在整個產線上為搭配每一個機器人生產管理所需"圈定"的操作環(huán)境需要耗費大量的時間與資源，占用大片寶貴的廠房面積。

得益于協(xié)作機器人制造商在核心軟件技術上的投入，把傳感器集成統(tǒng)一的指令放在機器人當中，通過統(tǒng)一的界面和簡單的操作，來替代之前系統(tǒng)集成商才能完成的傳統(tǒng)解決方案，給用戶留下一個簡單易用的產品去部署和使用。因此，使用協(xié)作機器人的大部分場合可以做到即插即用（Plug-and-Play）。

經過幾年的發(fā)展，市場上已經出現(xiàn)了很多款協(xié)作機器人，以下列舉幾種主流的產品。

1、Kuka LBR iiwa

擁有7軸結構的iiwa，其傳感器使之具備了非常高的精確度，非常適合進行精細的連接工藝。同時它還可以通過學習來完善自己的功能，能夠幫助人類實現(xiàn)難以完成的操作，特別適用于柔性、靈活度和精準度要求較高的行業(yè)如電子、醫(yī)藥、精密儀器等工業(yè)，可滿足更多工業(yè)生產中的操作需要。其次，輕型的機身和溫和的操作，可以完美地與人協(xié)作，實現(xiàn)了以往人類和工業(yè)機器人前所未有的合作方。LBR iiwa憑借其豐富的創(chuàng)意、扎實的技術和開創(chuàng)性的設計曾獲得被譽為設計界的“奧斯卡”的紅點設計大獎。

2、Bosch Apas

博世（Bosch）為此推出了其首個協(xié)作機器人解決方案：APAS助手是博世推出的首個協(xié)作機器人解決方案，它在安全上主要由特殊的傳感皮膚和軟件控制實現(xiàn)，操作訓練可在示教器上的圖形界面上完成。另外機器人還可安裝3D相機系統(tǒng)。Apas是工業(yè)界第一個通過認證的協(xié)作機器人系統(tǒng)——可以協(xié)助人類工作，且無需任何額外的防護。 

3、Kbee-Franka Emika

Franka Emika是一個靈敏的七軸機械手，并且在每個軸上都配備有轉矩傳感器。車間工人可在無保護的狀態(tài)下同F(xiàn)ranka協(xié)同工作，具有很好的活動性和靈敏性，重復精度達到0.1毫米。在出廠前Kbee公司就會將機械手安裝完畢，企業(yè)僅需短短幾分鐘的裝配工作就能投入使用。

大部分協(xié)作機器人在提供圖形界面后只能完成一些簡單的Pick&Place任務，稍微復雜的工作還是會涉及到使用機器人語言進行編程。具官方資料介紹，F(xiàn)ranka Emika擁有一套非常完備的圖形化編程系統(tǒng)，通過組合不同的基本元素，用戶可以在不具備任何專業(yè)知識的情況下編寫非常復雜的機器人程序。

4、Universal Robots UR3

該款緊湊型機器人自重僅為24.3磅，但是有效負載卻高達6.6磅，所有腕關節(jié)均可360度旋轉，而末端關節(jié)可作無限旋轉。這些獨特的功能使得UR3成為現(xiàn)今市場上最靈活輕便的協(xié)作機器人。

5、Rethink Robotics Sawyer

Sawyer 僅重19公斤（42磅），有效載荷達4公斤（8.8磅），并具有7個自由度，伸展范圍可達1，260毫米，它可以在狹小的空間以及各種為人類設計的工作區(qū)間內工作。這款機器人的每個關節(jié)都嵌有高分辨率的力度感應器，支持其順從動作控制），即使（取放的）部件或位置多變，Sawyer也可以通過“（感知）”找到（治具）或機器的位置。這種獨特的重復操作能力不僅在機器人行業(yè)獨一無二，也使得Sawyer在對誤差要求在0.1毫米內的（半結構化環(huán)境）中也能高效操作。

6、ABB Yumi

YuMi最酷炫的還是它的雙臂設計。它的每個手臂有7個軸，可以擴大工作范圍，減少卡距，靈活敏捷，精確自主。這樣的能力使得YuMi能夠輕松應對各種小件組裝的挑戰(zhàn)，從機械手表的精密部件到手機、平板電腦以及臺式電腦零件的處理，甚至穿針引線，對YuMi而言，都不在話下。

另外，Yumi能自己觸摸到小件后通過傳感器來感知并完成相應動作，完全不需要人為控制，并且保證一流的操作精度（準確到0.02毫米），相當于人手能感覺到的最小縫隙！

7、FANUC Robot CR-35iA

協(xié)作機器人FANUC Robot CR-35iA是FANUC于2015年推出的一款全新的協(xié)作機器人，負載達到35kg，是當今世界上負載最大的協(xié)作機器人，運動半徑可達1813mm。作為一款協(xié)作機器人，CR-35iA可以在沒有安全圍欄隔離的情況下與人類在同一個空間工作。因為當CR-35iA接觸到人時，它就會立刻安全地自動停止，同時其綠色的柔軟罩殼可以緩和沖擊力，保證人員不受到傷害。良好的安全性能和較大的負載使得CR-35iA能夠被廣泛地應用于汽車制造、機床上下料等行業(yè)中。 

協(xié)作機器人（Cobots）作為2017年漢諾威工博會的7大熱門主題之一，基本上所有領先的機器人制造商，都將在漢諾威展覽中心展示他們的最新的機器人技術發(fā)展，向世人展示人類機器人協(xié)作的好處。

歡迎關注家居薈