“就像我一样，他们渴望和你亲近。”这是已故的卡伦·卡朋特(Karen Carpenter)在20世纪70年代一首流行歌曲中的副歌。
这些歌词也适用于今天的机器人。在躲在安全屏障和保护性笼子后面几十年后，机器人已经准备好和人类一起在装配线上工作。
如果他们辜负所有的炒作，协作机器人将改变制造。然而，该技术被几个神话和误解云所蒙蔽。还存在挑战和限制，例如零件喂养和有效载荷容量。但是，一旦这些问题和疑虑得到解决，人体机器人的互动将在工厂变得更加常见。
协作机器人是机器人产业中最热门的部分。许多工程师对下一代机器的潜力很感兴趣，这些机器配备了最先进的传感器技术，可以让机器人和人类一起操作。
技术先驱重新思考机器人和通用机器人最近推出了新的型号，而行业史库特如ABB和FANUC这样进入游戏并引入了自己的协作机器人。
Rethink Robotics Inc.在几年前推出Baxter时，帮助创造了“协作”一词，并催生了新型机器人。今年早些时候，该公司推出了一款名为Sawyer的更小的机器。
“We have always considered a truly ‘collaborative’ robot to be one with power- and force-limited motion control, with internal sensors and inherent safety mechanisms that enable its safe operation among humans on production lines,” says Eric Foellmer, marketing manager at Rethink Robotics. “Hand-guided programming is another important element of the category.
“这是一个机器人，可以在没有安全保护的情况下安全地在生产环境中安全地工作;可以用手训练做一项任务;本身旨在修改其行为来解决人类，“Foellmer解释说。
“与传统的工业机器人不同，协作机器人轻巧，灵活，可以轻松地移动和重新编程以解决新的任务，”通用机器人的美洲师范师总经理斯科特马比耶“笔记。“[他们遇到]，公司面临的短期生产挑战，通过较小的批量尺寸进行更先进的加工。”
Mabie说:“对于传统的机器人，机器本身的资本成本只占系统总成本的25%到30%。”“剩下的成本与机器人编程、安装和专用屏蔽工作单元有关。与协作机器人的“开箱即用体验”通常不到一个小时。这就是打开机器人、安装机器人以及为第一个简单任务编写程序所花费的时间。”
“安全障碍是昂贵的，消耗大量的长凳和地板空间，阻碍了设备，并减少了生产力，”精密自动化公司的总裁兼首席执行官Brian Carlisle“，最近推出了一系列机器人用于台式组件应用，如粘合剂分配和螺丝刀。该公司的PP100笛卡尔机器人依靠传感器，不断限制碰撞力，并允许人类在机器以全速运行时安全地访问机器人的主动工作空间。
Carlisle是一个机器人行业的老兵，认为，合作机器不是一种时尚。“现在是有限的力量和惯性的本身可以伤害别人的有限安全机器人，”他解释道。“这些机器人可以比较重的有效载荷机更便宜。低成本，安全机器人开辟了新的应用领域，减少了近海费用以下的装配成本。
“这些机器人现在比中国的劳动成本便宜，”卡莱尔索赔。“这对自动化的推动了很多新的兴趣。”
根据Carlisle的说法，合作机器人是消费电子和医疗器械行业常见的小型组装应用的理想选择。特别是，他说对M1螺钉的自动驾驶有很大的需求。
“协作”定义
“协作机器人”的定义很宽泛。每个供应商对这个话题都有不同的解释。
一般地，它指的是“能够与人类同时共享工作区的独立运动的系统;与他们交互式工作;并且假设将有一些相互的身体联系，“Abi Research Inc.的丹卡拉解释说，机器人实践总监Dan Kara解释说
然而，卡拉说，把炒作和现实区分开来很重要。他警告说:“最大的误解是，协作机器人本质上是安全的。”“从广义上讲，它们并不像宣传的那样安全，需要采取一些安全措施。此外，还需要一定程度的编程和系统集成。”
Kara声称这项技术有四个特点:
- 共享工作区机器人和人类同时共享普通工作空间。
- 交互式协作——机器人与人交互协作。
- 独立的运动机器人和人类彼此独立移动。
- 物理接触假定 - 机器人和人类之间存在一些物理接触，即直接或通过中间物体。
据国家标准与技术研究所（NIST）的计算机科学家介绍，博士玛弗尔省，有几个级别的合作。“现有技术是顺序合作涉及机器人和人类在一起谨慎地完成生产过程中的各种步骤，“涉及研究协同机器人系统的绩效的多年项目，包括装配应用程序的奇迹。
“今天的新型机器人能够实现同时合作，其中两个或更多方在共享工件上在共享工件上执行单独的任务，“奇迹说。“下一步将是支持协作:两个机器人或一个机器人和一个人同时在同一产品上完成同一任务。这种未来的设想至少还需要5年时间才能实现。”
从表面上看，当今最先进的机器与传统的笛卡尔、SCARA和六轴机器人相似，但实际上它们有很大的不同。它们通常更轻、更慢，有效载荷也更小。它们的质量和动量都减少了。
“合作机器人为某些应用提供了传统工业机器人的许多优势，”Foellmer。“他们可以安全地在没有笼子的人旁边运作，因此它们可以在历史上偏离传统机器人系统的高度手动生产线中使用。
福尔默说:“这类机器人中，大多数都比工业机器人更容易编程。”“有了我们的机器人，流水线工人和其他非工程师可以轻松地训练机器人做有意义的工作。
“(协作机器人)也非常灵活，这意味着它们可以快速、轻松地在一个设施中完成不同的任务，”Foellmer补充说。而且，因为它们需要更少的物理基础设施来操作，它们可以更容易地适应为人类设计的工作空间。这有助于最大化它们的投资回报，因为你可以在工厂的多个生产线上使用它们。”
“协作技术承诺将机器人从危险机器转变为安全工具”，“通用机器人首席执行官Enrico Iversen索赔，最近推出了第三机器人，UR3，桌面机器设计用于装配应用，如胶粘剂粘合和螺丝刀。“不需要进行传统培训来编程和使用它们。”
不断增长的需求
合作机器人不仅仅是一种传递。随着技术的成熟，他们将成为制造自动化市场的关键部分。
大会2015年超过单季度（27％）受访者职业状况研究预计在未来12个月内部署协作机器人技术。不足为奇的是，超过三分之一(34%)计划投资新一代机器人的装配商声称，这是因为他们难以找到熟练工人。第二个最大的原因是提高生产力。
包括汽车制造商和供应商在内的运输设备行业，近一半(44%)的制造商计划投资于协作机器人。其他渴望允许人类和机器人在装配线上近距离工作的行业包括计算机和电子产品(39%)以及合同制造商(32%)。
根据ABI研究的最近进行的一项研究，协作机器人部门将在2015年至2020年之间增加十倍，达到10亿美元。
“这一增长将推动三个主要市场：电子制造商和电子制造服务公司;小到中型制造商;卡拉说，寻求优化的机器人解决方案的制造商，“卡拉说。
“这类新的机器人是为响应许多迫切的社会驱动因素和商业要求而开发的，并通过持续的技术创新和强大的能力技术下降，”卡拉解释道。“该部门非常动态，正在迅速扩展，新产品提供从既定公司和较小的新兴公司发布进入市场。”
承诺的安全性，灵活性和提高生产力正在征收工程师，以考虑新一代的电力和力量有限的机器。
“我们正处于下一级机器人应用程序的尖端，”物资搬运机械队的总经理Claude Dinsmoor宣布，最近推出了CR-35我一个协作机器人，拥有35公斤的有效载荷容量。该机器目前在通用电机中用于举重的应用，例如将备用轮胎插入移动管路的车辆中。
“在这个新的[时代]中，我们可以通过开放工作区来解锁更多的生产力，消除一些难以守卫，”Dinsmoor解释。“直到过去几年发布最新的机器人安全标准，这是不可能的。”
Rethink Robotics公司的福尔默补充说:“对于空间和预算有限的公司来说，无需安装安全防护或重新配置工作空间，就可以在近距离部署协作机器人，这是一个巨大的优势。”“如今人们如此感兴趣的另一个原因是，这些机器人能够部署在传统自动化无法实现的环境中，(由于)安全、成本高、编程复杂或缺乏灵活性。”
Foellmer指出:“能够部署一种安全、经济、易于编程、灵活的自动化解决方案，为制造商提供了前所未有的机会，使以前只能由人力完成的重复性任务实现自动化。”
相机，笔记本电脑，智能手机，玩具和手表等产品的制造商已经是合作机器人的早期采用者。
ABB Robotics小型机器人全球产品经理菲尔•克劳瑟(Phil Crowther)指出:“很少有生产领域的变化能像小部件组装那样快。”“特别是电子行业，产品的需求大大超过了熟练劳动力的供应。随着传统组装方法的价值下降，制造商发现在战略上和经济上投资于新的解决方案势在必行。
“小零件装配是合作机器人的巨大市场，”众所周知。“这是一个仍处于初学阶段的新兴市场。”
今年早些时候，ABB推出了一款名为YUMI的双臂协作机器人。它的特点是一个镁骨架，上面覆盖着一个漂浮的塑料外壳，外层包裹着柔软的衬垫，以吸收冲击力。
“而YuMi是专门为满足消费者灵活和敏捷的生产需求而设计的
电子行业，它在任何小零件装配环境中具有相同的应用，“众多。特点包括双臂，灵活的手，通用零件供给系统，基于相机的零件位置，铅编程和最先进的运动控制系统。
“今天的协作技术的主要兴趣是通过这些新机器人完成困难或不可能在标准的铰接式机器人完成之前完成任务的能力驱动，”库卡机器人公司新市场销售总监Mike Beaupre表示，提供一个名为LBR IIWA（智能工业工作助理）的合作七轴机器人。“最高需求来自消费电子行业，特别是[组装智能手机，平板电脑和使用小型组件的产品]。
“欧洲制造商更加接受并使用合作机器人，主要是由于已经出版的标准和德国ISO 10218的标准，以及德国VDMA的意见文件，”添加了Beaupre。“但是，由于生产量较低和较短的批次运行，易用性和可移植性从需要更灵活的自动化解决方案的中小型公司的易于关注。”
“我们对许多不同行业的需求变得显着，”索赔重新思考机器人的Foellmer。“典型应用包括拾取，线路装载，材料处理和机器趋势。如果你走在植物周围，看到轻量级的零件重复地移动，靠近人们，你可能会为[协作]机器人找到一件很棒的工作。“
装配应用程序
已经采用协作机器人的制造商包括宝马、通用和大众等汽车制造商。该机器也在STIHL公司(assembly’s 2014的接受者)的装配线上使用年份组装植物奖)。
一个有利于较近其装配线的人机互动的制造商是奥迪AG。工程师最近部署了协作机器人作为德国英格尔施塔特特奥迪主厂的第4You倡议的一部分，它生产A4轿车，A5轿跑车和Q5运动型多功能车。
“人类和机器人之间的新的，直接合作是一个巨大的帮助，”大会技术开发负责人Johann Hegel说。“到目前为止，[汇编程序]必须弯曲材料盒以取出冷却液膨胀罐。
“乍一看，这似乎是一个简单的任务，但经常重复，它可能会导致背部问题，”黑格尔解释说。这项任务现在由一个机器人来完成，它与人类携手工作，并配有一个摄像头和一个集成吸盘。这使得它能够在正确的时间以符合人体工程学的最佳位置从盒子中取出组件并将其传递给组装人员，而没有任何安全屏障。
黑格尔说:“在模型版本日益多样化的生产过程中，PART4you为我们的员工提供了重要的帮助。”“它选择正确的组件，并保持它准备被使用。这就意味着员工不再需要长途跋涉或反复弯腰。机器人成为一个装配助手，以相同的速度操作的装配
工人 - 而不是另一边。“
Ingolstadt的A4机身商店的员工一直在使用配备粘合剂喷嘴而不是吸盘的相同类型的机器人。“在车身店里，机器人通过将粘合剂施加到粘结接缝来支持员工，”希尔尔说。“而不是将粘合剂施加到身体部位本身，而是仅需要将它们放置到位并开始自动过程。”
另一家看好协作机器人的公司是Jabil Circuit Inc.。这家全球第三大合同制造商正与Rethink Robotics合作，作为Sawyer机器人的早期采用者和现场测试者。Sawyer是一种单臂协作机器人，设计用于组装和测试印刷电路板和其他电子元件。
Jabil数字制造副总裁John Dulchinos表示:“灵活的自动化技术能够解决产品生命周期缩短的问题，并帮助企业与消费者趋势保持一致，这对制造商来说是一项关键的技术举措。”
根据Dulchinos的说法，未来的工厂的工厂前总裁兼首席执行官将是预测和协作的。他认为，合作机器人将使制造商能够在高混合生产环境中解决速度和定制挑战。
新安全标准
在合作机器人市场可以真正起飞之前，制造商必须继续解决风险评估问题并开发世卫组织的安全标准，如ANSI R15.06：2012，ISO 10218：2011和RIA TR R15.306：2014。
TS 15066将提供更多的指导，预计今年年底由国际标准组织发布。它将集中在动力和力限制机器人，包括工具，夹具，零件，末端执行器和机械在一个机器人工作单元。
Rethink Robotics公司的福尔默说:“在TS 15066发布之前，制造商正在使用常识和他们自己的内部风险评估标准来确定和减轻由机器人工作单元中的危险提供的风险水平。”
机器人工业协会(RIA)标准开发总监Pat Davison补充说:“TS 15066将对现有语言进行极大的阐述，并填补许多现有的空白。”“它将提供超过40页的指导。”
下个月，RIA将在匹兹堡举行的国家机器人安全会议上讨论这个话题的最新进展。活动结束后，将于10月15日举办国际协作机器人研讨会。
机器人行业也在开发有效载荷能力和与协作机器相关的武器端部的标准的过程中。
“从12月开始，ISO将开始迈出一个两年的项目，专注于夹具和终点效果，”戴维森说。“这很重要，因为夹具是人机交互的主要界面机制。如果发生偶然的接触，那可能是它将发生的地方。因此，我们开始看到一些创新的武器端部件，这些工具看起来与传统的终点效应不同。“
