协作机器人体积小、重量轻且设计为对近距离人类操作具有固有的安全性，是许多希望采用机器人技术的公司的理想切入点。为了帮助工作人员预测 Sawyer 的动作，协作机器人的眼睛（显示在它的头部屏幕上）朝着即将到来的手部动作的方向移动——图片由 Rethink Robotics 提供。传统的工业机器人是令人印象深刻的机器，能够以闪电般的速度高精度地承载大量负载。但它们价格昂贵、不灵活、编程复杂——如果你站得太近，很容易把你的头撞下来。“一开始可能需要 20,000 英镑或者 30,000 英镑的工业机器人手臂最终在工厂车间实施的成本可能超过 100,000 英镑，”Rethink Robotics 的现场应用工程师 Peter Machin 说。 “然后它会占用足够的空间来盖房子。”
协作机器人优势
协作机器人——协作机器人——是不同的。由于柔软的皮肤和力限制传感器将任何碰撞的能量保持在安全水平，它们轻巧紧凑，可以与人类一起工作。由于不需要防护装置且易于编程，部署成本要低得多。协作机器人背后的重要理念非常简单——高效工作。人与机器相辅相成，人类使用大脑来完成复杂的任务，而机器人则快速处理产品或为人类注意力做好准备。“我们现在想要自动化的是重复性的人类任务，”Machin 说。 “它们往往很简单：把那个零件捡起来放在别处。” 协作机器人可以处理起重工作并接管单调或危险的任务，将更灵巧和更有价值的工作留给人类，并帮助他们避免受伤讨价还价。麻省理工学院的一项研究发现合作减少了人类身份节省 85% 的时间，使协作机器人与人类的工作比纯人类或机器人团队的工作效率更高。 RITA 在 MINI Plant Oxford 生产线上，帮助组装汽车防撞区预装部件——图片由 BMW Group MINI 提供。 “机器人真的就像另一个同事，”Machin 说。 “它没有被视为威胁，我们看到它实际上创造了就业机会。”灵活性是协作机器人的另一个优势。无需永远固定在原地，您可以将协作机器人推到另一条生产线的末端，并通过预编程让它们在几分钟内重新开始工作。事实证明，机器管理和零件装配在汽车、塑料和电子等行业中很受欢迎总部位于伦敦的印刷和包装公司 Real Digital 为其第一台 Universal Robots 设备分配了一项特别枯燥的工作：挑选和堆放纸板箱。它花费£22,000，大约相当于一名人类员工一年的工资。在捷豹路虎的索利哈尔工厂，一台 KUKA LBR iiwa 和一名人类操作员一起工作。当协作机器人将密封剂涂到新零件上时，操作员会拿起一个已经密封的零件，将其安装到车辆上并准备下一个组件以供协作机器人注意。“标准机器人可以处理此应用程序，但该零件上没有足够的空间生产线，”KUKA Robotics 的应用工程师 Adam Webb 说。 “协作式机器人可以在更狭窄的环境中工作。”协作式机器人制造商
与许多其他聪明的想法一样，协作式机器人也不是什么新鲜事物。它们首次出现是在 50 多年前，在机器人技术先驱通用汽车公司资助的研究之后。通用汽车的第一个智能“辅助设备”是一种移动受限的起重机，帮助底特律汽车厂操作员轻松移动重物。今天的典型协作机器人要小得多，包括一个或一个也许是两个具有上述限力传感器的铝制或镁制手臂。早在 2009 年，Universal Robots 就通过承重 5 公斤的 UR5 展示了这种形式的商业潜力。它现在提供另外两个具有不同有效载荷的六轴臂：UR3 和 UR10。协作机器人的关键在于它们可以无障碍地与人类安全地合作——图片由 Universal Robots 提供。 Rethink Robotics 是另一个创新者，它于 2012 年发布了 Baxter 模型，并在 2015 年推出了更快、更强、更精确的 Sawyer。它拥有一个可以找到零件的视觉系统和一个具有力感应功能的七轴臂，可以让它“感觉”到功能中。尽管库卡、ABB 和发那科等许多其他制造商在过去五年中都发布了协作机器人，但优傲机器人是失控的市场领导者，安装量约为 17,000 台。随着产量的增长，巴克莱股票研究预测到 2025 年，cts 协作机器人的价格将每年下降 3-5%。英国初创公司 Automata 的 Eva 售价 4,990 英镑，在今年晚些时候出货时将成为迄今为止价格最低的协作机器人。它甚至可以选择按月支付而不是一次性费用。相比之下，UR5 的价格约为 25,000 英镑。加上一个简单的双指自适应抓手加上安装成本，UR5 的运行成本约为 38,000 英镑。但是当工业机器人部署的通常经验法则是购买价格的三倍时，难怪高级管理层渴望试用协作机器人.协作机器人学习曲线
GKN 是投资协作机器人的公司之一，其首席执行官在 2016 年拨款 200 万英镑资助 14 项试验。大多数项目提高了生产力并在一年内收回了成本，尽管也有一些挫折。GKN Driveline 全球制造部门的负责人。不要低估复杂应用程序的开发时间。我们对其中一些经历了很长的学习曲线。”为了避免使用摄像头系统，零件需要在已知位置以统一方式呈现给协作机器人，最好是在托盘中。 Zameer 建议设计新流程，然后对其进行模拟以加快开发速度。英国初创公司 Automata 的 Eva 售价 4,990 英镑，将在今年晚些时候出货时成为迄今为止价格最低的协作机器人——图片由 Automata 提供。 “最大的限制是速度，”他说。 “我们发现，如果我们试图保持正常速度，我们会经历很多滑倒和跌落。”从一开始就需要考虑保护操作员免受这些和其他危险的影响。新指导关于 2016 年安装的协作机器人 (ISO/TS 15066)，阐述了如何设计协作机器人和与人类共享的工作空间并对其进行风险评估。正确限制移动、速度和有效载荷是该过程的关键部分。“有两个主要方面危险、自由空间中的碰撞和挤压，”KUKA 的 Adam Webb 说。 “为了尽量减少挤压和夹伤的危险，你设计的单元让协作机器人远离操作员。”如果协作机器人携带的是热部件，则需要对其进行屏蔽。如果它拿着一个锋利的 PCB，那么在移动过程中应该转动它以避免它像刀一样。协作过程也需要协作夹具。 Zameer 说：“除非夹持器内部装有传感器，否则它不会知道它是在夹持金属部件还是您的手。”国家 HSE 立法一直在努力跟上协作机器人的进步。 GKN 发现标准差异很大，一些国家仍然需要警卫适用于所有机器人。在其他国家，地方官员设定协作工作的允许范围。在英国，应用了 ISO 机器人和协作机器人标准，如果保守的话，这些标准被广泛认为是合理的。HSE 迄今为止在2012 年。其共享研究中心当前有一个项目，着眼于协作机器人安全的最佳实践和未来改进。“安全方面仍在追赶技术，”Universal Robots 英国销售经理 Mark Gray 说。 “当您实际使用 Pendolino 时，ISO 标准是为 Stephenson's Rocket 编写的。”教您的协作机器人
柔软的皮肤和力限制传感器将任何人与协作机器人碰撞的能量保持在安全水平– 图片由 Universal Robots 提供。机器人编程很复杂，英国只有少数高薪程序员。协作机器人众所周知，培训非常简单，孩子也能掌握。协作机器人的软件是他们迄今为止最具创新性的属性，让用户可以在数小时而不是几天或几周内设置流程。一些协作机器人还具有“引导式编程”功能.为了记录协作机器人将遵循的路径，操作员实际上是拉着他们的手臂并告诉他们去哪里。但这种简单性也有其缺点。“因为它们很容易编程，所以每个操作员都希望在发现问题后立即进行更改，”Zameer 指出。 “在这样做时，他们可能会造成危险。这是我们通过艰难的方式学到的东西。”传统上，定制末端执行器及其控制代码以适应各个过程是最大的机器人挑战之一。虽然协作机器人手臂工具可能仍然很昂贵，但创新的软件可以使插入标准工具变得容易得多。Universal Robots 的 UR+ 方案就是一个很好的例子，目前有 12 个制造商对他们的连接器和代码进行标准化以获得 UR+ 认证。 Gray 解释说：“我们证明它可以与机器人一起工作，并将他们的软件与我们的软件集成在一起。”复杂的力感应、七轴臂、与自动导引车的集成：协作机器人的开发进展迅速。但基本的人类任务，如从装满螺母和螺栓的盒子中查看和选择尺寸正确的紧固件，仍然让他们感到困惑。一项研究发现，机器人折叠一条毛巾需要 20 分钟。需要更多更好的传感器以及某种形式的机器学习来获得类似人类的手眼协调能力、极端的力敏感度和灵活性。“学习和适应它如何以人类的方式拾取东西，这将真正改变游戏，”Machin 说。改善人机交互是另一个研究重点。为了帮助工人预测其 Sawyer 协作机器人的运动，Rethink Robotics 将其眼睛（显示在其头状屏幕上）m工人工作服上的传感器可以帮助协作机器人更精确地检测附近的人。麻省理工学院最近的研究还采用了可穿戴传感器，利用人类产生的大脑信号立即提醒协作机器人在分类物体时出现错误。协作机器人在帮助填补英国的技能差距、释放人力资本以发挥更高效的作用方面发挥着明显的作用——图片由 Festo 提供。然而，事实证明，当今的技术足以吸引用户。 Energias 报告称，全球市场每年以超过 50% 的速度增长，从 2016 年的 1.772 亿美元增至 2023 年的 40 亿美元以上。新常态
在英国，协作机器人现在无所不能，从堆放箱子到、涂漆和焊接，再到粘合车门内衬和基本质量控制检查。 GKN 将在 2018 年启动另外 11 个协作机器人项目。协作机器人在帮助填补 the 英国的技能差距，释放人力资本以发挥更具生产力的作用。它们还可以帮助英国制造商与来自低成本市场的竞争对手竞争，并应对英国退欧劳动力短缺——早就预料到了，现在已经成为现实。欧洲人要么来的人数不够，要么正在回国，”Universal 的 Gray 说。Cobots 较低的价格、简单的编程和多功能性让更多的公司参与到机器人革命中。在英国的生产线上，与协作机器人同事一起工作似乎已成为一种新常态。James Lawson 报道。
