传统机器人和协助机器人各自特点是什么?

文章来源:行业新闻 2020-08-17

一、传统机器人特点

      传统工业机器人是20世纪最流行的资本主义生产方式,目标市场是可以进行大规模生产的企业,大规模生产过程是分解、流水线组装、标准化零部件、大批量生产和机械式重复劳动等为主要特征。“汽车行业”最为典型。

      汽车行业是大规模生产的典型代表, 世界上第一台工业机器人也部署在通用汽车的工厂中,负责冲压零件的搬运工作。到今天,汽车行业仍然占据了全球机器人出货量的50%以上。在产品定型之后,在足够长的时间内生产线可以不做大的变动,机器人基本不需要重新编程或者重新部署,可以最大化利用机器人标准化、高效率的特点,实现投资价值最大化。

      一款新车从发布到退出市场,一般会经历3~6年时间。这期间,即使有改款,也只是对外观、内饰进行微调,这些变动一般不会影响到机器人的工作(车身焊接、喷漆、主要零部件搬运),因此在机器人的整个生命周期基本上不需要对已经完成的生产线进行改动或者对机器人进行重新部署,只需要正常的维护即可,发挥了机器人的优点,避开了它的缺点。

      工业机器人一直以来都是高精度、高速度自动化设备的典范,但是由于历史和技术原因,与人在一起时的安全性不是机器人发展的重点,因此在绝大多数工厂中出于安全性考虑,一般都要使用围栏把机器人和人员进行隔离。

      但是人力成本的上升,很多其他以前没有或很少使用机器人的行业开始寻求机器人自动化解决方案,例如之前提到的3C行业,还有医药、食品、物流等行业。

      这些新兴行业中的特点是产品种类很多、体积普遍不大、对操作人员的灵活度/柔性要求高。现有的机器人很难在成本可控的情况下给出性能满意的解决方案,那怎么办?

      机器人不行的,人来补充嘛,我们搞人机结合(不要想歪了)。
 

二、协作机器人特点 
 

      协作机器人的目标市场是企业产品一般以小批量,定制化,短周期为特征,是目前流行的生产方式 以3C行业最为典型;由人类负责对柔性、触觉、灵活性要求比较高的工序,机器人则利用其快速、准确的特点来负责重复性的工作。

      比如组装键盘,可以由机器人把键帽放置到位,人来进行卡扣的工作;再比如组装手机/电脑,机器人负责把主要零配件、螺丝放到合适的位置,人来负责排线安装,卡扣,拧螺丝的工作。

      而中小企业则不一样,它们的产品一般以小批量,定制化,短周期为特征,没有太多的资金对生产线进行大规模改造,并且对产品的ROI更为敏感。

      这要求机器人具有较低的综合成本、快速部署/重部署能力、简单上手的使用方法,而这些,传统机器人很难满足。

      此外,在某些机器人应用的新兴行业中,即使是大企业也面临与中小企业同样的问题3C(Computer、Communication和Consumer Electronics)产业是这个方面的典型代表。

      3C市场中如手机、平板、可穿戴设备等主流产品的更新换代速度非常快,基本上生命周期只有1~2年,短的甚至只有几个月。如果采用传统机器人方案,投入大量资源,耗费数月建设的生产线可能连成本的零头还没收回,所生产的产品就该退市了。而如果对生产线再进行改造,又要投入巨大的资源,这是不可接受的。

       除了资金投入,3C行业很多时候更关心时间,常见机器人自动化改造方案耗时1个月到数个月不等,但3C产品无法在每一次换代都等待这么久。那边苹果说“下个月开始生产iPhone7的外壳”,你这边说“先等我1个月把生产线改造一下”,显然是不现实的,这些情况下还是人靠谱,培训3天,立马上岗。

       各大机器人厂商的机器人都配备有各自的安全技术,例如ABB的SafeMove,Fanuc的DCS,KUKA的KUKA.safe,但其安全功能本身还比较初级,例如将物理的围栏换成了虚拟围栏、检测到有人靠近时自动停止,仍然不算是完整的协作安全技术。

       以传统机器人为主的自动化改造是用生产线代替生产线,机器人做为整个生产线中的组成部分,很难单独拿出来,如果某个环节的机器人坏了,在没有设计备份的情况下,整个产线可能要停工。而协作机器人的独立性很强,它代替的是单独的人,二者之间可以互换,一个协作机器人坏了,挪开找个人代替就好了,整个生产流程的灵活性非常高。

       讲了这么多全是说优点,既然协作机器人这么好,那是不是可以取代传统机器人了?

       当然不是,协作机器人只是整个工业机器人产业链中一个非常重要的细分类别,有它独特的优势,但缺点也很明显:

       为了控制力和碰撞能力,协作机器人的运行速度比较慢,通常只有传统机器人的三分之一到二分之一。

       为了减少机器人运动时的动能,协作机器人一般重量比较轻,结构相对简单,这就造成整个机器人的刚性不足,定位精度相比传统机器人差1个数量级。

       低自重,低能量的要求,导致协作机器人体型都很小,负载一般在10kg以下,工作范围只与人的手臂相当,很多场合无法使用。

       借用Rethink Baxter的一句宣传语,协作机器人的目标应用场合可以概括为:

       Human class,human-scale task in a human environment

       协作机器人最终将变成一个过渡概念,随着技术的发展,未来所有的机器人都应该具备与人类一起安全的协同工作的特性。

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