協作機器人(Collaborative robots)會在人類身邊協助工作,由于價格較低,適應性強而且使用方便,許多中小企業都會使用這種技術。有分析師預計,協同工作機器人在未來幾年會有很大的增長。
協作機器人的興起也有多個原因:在空間有限的生產線上能被直接裝在人類身邊;價格適中且易于訓練;靈活性強,能處理小批量重復性的工作,和部分挑戰性工作。
工業機器人一般有嚴格的工作區別,以免傷到人類;服務型機器人在工作時則靈活得多;協作機器人的尺寸和形狀多樣,集成了傳感器,外形上也會軟化處理以保證安全,降低沖撞、擠壓和旋轉時的風險。限制了力量的關節是協作機器人最大的安全特征,可根據沖擊情況感受力的作用,并快速作出反應。
多數專業的服務型機器人在設計上都是協作型的,所以協作機器人也并非只供企業或制作行業使用。辦公室,家庭,實驗室,倉庫,農場,配送中心,醫院等地都在用服務型機器人協助工作。協作機器人應用很廣,但現在多限于材料運輸,裝配和包裝等,它們也能做一些安放、計算和檢查類工作,隨著使用越來越多,用途也會增加。
增長潛力根據MIT研究人員在BMW工廠的一項研究,人類與協作機器人共同工作效率會比人或機器單獨工作要高,而且能減少85%的工作空閑時間。
現在,協作機器人的市值僅占機器人行業的5%,但預期增長很大。事實上,市場對協作機器人及無人機的接受,被認為會顯著帶動非工業機器人的增長,而且增長程度很可能是指數級的,會在近期發生。
據預測,協作機器人從2015年到2020年會增長十倍,市值從2014年的9500萬美元漲到10億美元,而輕量級機器人會在兩年內大受歡迎,價格降到1.5到2萬美元。分析公司TechNavio預計,到2019年全球協作機器人高值的年復合增長率會是50.88%。
公司及產品傳感器和計算成本的降低使協作機器人的價格越來越廉價,更吸引人的是它們易于使用,比大型工業機器人更容易裝配。2005年歐盟啟動中小企業機器人項目,希望提升工業效率,減少勞動密集型工種的流失。這推動了協作機器人的發展,并催生了一批協作機器人及公司。
Rethink Robotics
這家波士頓公司的主力產品是雙臂工業機器人Baxter,它能完成一些高階任務,如在產品線中移除有缺陷的產品,將完成品裝進盒子,進行基本的質控檢查。Baxter基礎價2.5萬美元,基座,抓取器和軟硬件服務另算,使用壽命是3年,每周可工作40小時,在勞動力市場很有競爭力。
Rethink還有另一款單臂機器人Sawyer,主要用于機器維護,電路板測試和其它精細重復性工作,價格是2.9萬美元。這種機器人在亞洲很有市場。
Universal Robots
它的單臂6軸機器人在市場上很成功,每年可生產5K多臺,現在有了第三個產品。Universal的三款機器人形式相同,只是尺寸我負載有異。UR3,UR5和UR10分別能抓取3,5和10KG的物體,價格則是2.3到4.5萬美元。
UR3可堆疊小型物體,進行粘合及擰緊等作。Universal已經與BMW合作,在工廠中使用UR機器人,而且測試效果十分好,以至于BMW表示要翻倍增操作,并能使用工具,焊接并畫畫。它的工作范圍是50cm,能在較小空間內工加這種低價,便捷,編程簡單的協作機器人。Teradyne在去年5月以3.5億美元收購了Universal。
MRK-Systeme
這是德國一家工業機器人技術整合公司,它有兩種協作軟件包,能用于KUKA的5SI低負荷機器人:SafeGuiding可用于手動移動機器人,并教它如何工作;SafeInteraction可為機器人控制系統提供五種人工安全功能。
F&P Personal Robotics
這家瑞士公司的協作機器人主打安全和功能,有情境感知能力,包裝上用的柔性材料,有控制性的力傳感器,電機扭矩可被控制器控制。它的軟件使用深度學習技術,可根據人類反饋提升工作能力。F&P近期推出的P-Rob 2是一體式機器臂,基底控制PC集成了傳感器和軟件。
Bosch
這家德國公司開發有APAS系列協作機器人,已經安裝了50個,主要用于內部動作。它在安全上主要由特殊的傳感皮膚和軟件控制實現,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。APAS是第一款獲認證的輔助系統,即它可放在人類身邊工作。
ABB
它是四大全球工業機器人廠商之一,最近發布了一款兩臂協作機器人YuMi,能做一些高階工作,比如精確完成手機平板的小部件裝配。YuMi甚至能穿針引線,精度十分高。
2015年初,ABB收購協作機器人公司Gomtec,后者有單臂機器人Roberta。Roberta是一組模塊化6軸機器人,有定制無刷電機和諧波傳動,還能附加安全傳感器和關節轉矩傳感器。
MABI Robotic
這家瑞士公司有單臂桌面機器人Speedy 10,這是一款6軸輕量級機器人,易于訓練,但安全性未知。它負荷10kg,可用圖形界面控制。
FANUC (發那科)
它家的CR-35iA是其第一款協作機器人,負荷能達到35kg,是現在能力最強的;而且使用了全面的安全措施,包括柔軟的橡膠殼,多種傳感器(視覺或3D區域傳感器)等。
CR-35iA不適合窄小的空間,也就不適合電子產品流水線,不過由于負重大,可以用在放置輪胎等人類難以勝任的苦力活。
Smokie Robotics
這家美國公司開發有單臂機器人,可配置為3到7個自由度。它家的Open Unit Robot-1 (OUR-1) 使用開源結構,可快速整合進現有產品系統中,負荷5KG,適合勞動力密集的3C產品線。
OUR-2今年一季度出。
Kuka Robot Group
這家德國公司也是四大工業機器人廠商之一,其最早的協作機器人是LBR iiwa (意為輕量機器人,智能工業助手)。機器人有7個關節扭矩傳感器,這讓控制系統可檢測出外部施加的力;它還像人類一樣第三,能快速向控制器輸入信息,安全控制機器運動。
LBR iiwa完全符合行業安全標準ISO 10218,以及新的人機協作標準ISO 12100和ISO 13849。通過編程,LBR可自動完成任務,但它仍能小心地靠近物體并根據條件變化進行調整,例如,如果一個工件沒有適當安放,那機器人會調整其運動序列,限制或監控工作空間和及機器間或人機間的安全區域。
Kuka產品較格較貴,一般在10萬美元以上,如果便宜些會更具吸引力。
Kawada Industries
這家公司的機器人部門幫助開發過HRP人型機器人系列,并有Nextage兩臂工業機器人。它的機器人不僅能操作零件,還能在一個輪型底座上移動,與另一小些的移動機器人協作。在安全性上,它家的機器人在狀況有一個立體視覺攝像頭,通過使用低功率馬達和肘部控制,兩支手臂即使是工作時也不會隨時伸張。
協作機器人的未來
隨著機器人從嚴格限定的環境中走向與人類一同工作,工作場景從繁重的工業應用發展到提供協助并增強人類的技術,越來越多的公司開始看到這種改變,他們也愿意參與其中,以免被時代拋棄。很多公司開始收購或投資機器人公司,以擴充產品和服務。
像Universal Robots這樣的公司開了個好頭,Kuka,ABB和FANUC等也會繼續處于領先地位。不過競爭會愈發激烈,在今年結束時,協作機器人的市值可能高達5億美元,那些靈活性強,易于訓練的系統會更具競爭力。
中小企業市場很龐大:全球600萬家公司,占據制造業的70%份額。許多成本較低且易用的機器人工具,都能快速應用于多數公司的制造過程,這也是為什么不難想像,協作機器人會在這兩年呈現爆發式增長。