協(xié)作機(jī)器人是工業(yè)4.0和智能制造計劃的重要組成部分。這些新一代機(jī)器吸引了許多工程師，他們無需傳統(tǒng)的安全防護(hù)裝置即可控制力量并在裝配線上的人員旁邊安全地工作。

自從十年前協(xié)作機(jī)器人首次出現(xiàn)以來，他們已經(jīng)改變了許多工廠車間，并使小型制造商更容易使用自動化。該技術(shù)還使許多公司能夠?qū)⑸a(chǎn)轉(zhuǎn)移到美國并實施小批量，高混合生產(chǎn)策略。 

“由于某些原因，如今的協(xié)作機(jī)器人特別引人注目，”環(huán)球機(jī)器人公司首席技術(shù)官埃斯本·奧斯特加德(EsbenOstergaard)于2008年率先開發(fā)了協(xié)作系統(tǒng)?！皡f(xié)作機(jī)器人與人工合作，而不是取代人工，特別是在制造工人流失的情況下，這尤其有價值一個敏感的問題。

Ostergaard解釋說：“我們希望將工廠自動化的控制權(quán)交回操作員手中，”O(jiān)stergaard解釋說，他最近因?qū)I(yè)自動化的貢獻(xiàn)而獲得了機(jī)器人工業(yè)協(xié)會的2018年英格堡獎?！拔覀兿Ｍo他們提供一種工具，以更有效地完成工作，而不是替代人員。我們希望將它們從像機(jī)器人一樣的工作中移除，成為機(jī)器人

程序員并處理更多的增值任務(wù)。

Ostergaard表示：“這樣做可能是利用協(xié)作機(jī)器人帶來的最好的長期結(jié)果?！薄斑@種對人類創(chuàng)造力的重新部署，加上機(jī)器人的可重復(fù)性，解決了市場發(fā)展和客戶要求，要求高度的產(chǎn)品個性化。無論是對產(chǎn)品還是對制造產(chǎn)品的人來說，這都是質(zhì)的變化。”

“協(xié)作機(jī)器人為過去一直擔(dān)心自動化裝配線的制造商打開了大門，”FANUCAmericaCorp.執(zhí)行銷售總監(jiān)ChrisBlanchette補充道，該公司提供了五種協(xié)作機(jī)器人模型?！八罱K使許多公司加入了自動化的價值。”

“操作員只需培訓(xùn)幾個小時即可安裝一臺協(xié)作機(jī)器，它輕巧到可以每天在工廠周圍重新部署多次，并且可以在沒有圍欄和防護(hù)的情況下運行?！奔夹g(shù)支持DanielMoore說道。美國通用機(jī)器人公司的工程師。“從功能上講，傳統(tǒng)機(jī)器人的每一個弱點或困難都可以通過焦點的改變而消除?！?/p>

RethinkRoboticsInc.產(chǎn)品副總裁MattFitzgerald指出：“過去，很多人被機(jī)器人嚇倒了，該公司在2012年推出了百特合作機(jī)器人。”如今，先進(jìn)的技術(shù)使所有人，尤其是小型制造商都更容易使用機(jī)器人。協(xié)作機(jī)器靈活，易于使用且操作安全?！?/p>

協(xié)作機(jī)器人有望繼續(xù)提高質(zhì)量，提高效率并降低成本。但是，與任何自動化工具一樣，它們的整體有效性取決于選擇正確的應(yīng)用程序并預(yù)先計劃。

盡管有很多炒作，但協(xié)作機(jī)器人具有利弊，制造工程師必須仔細(xì)考慮。這項技術(shù)令人興奮，但是對于某些類型的應(yīng)用來說并不理想。例如，有限的有效載荷容量和較慢的運行速度是兩個缺點。

根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會的數(shù)據(jù)，對協(xié)作機(jī)器人的需求每年都在增長60%。到2025年，協(xié)作機(jī)器人預(yù)計將占全部機(jī)器人銷售額的34%，高于目前的不到5%。

ASSEMBLY的2018年行業(yè)狀況研究證實了這一趨勢。超過三分之一(38%)的組裝商計劃在未來12個月內(nèi)部署協(xié)作機(jī)器人。與2017年相比增加了7個百分點，比2016年增加了12個百分點。

由于它們具有靈活性并且?guī)缀醪恍枰踩琳希虼?，各種制造商都在使用下一代協(xié)作機(jī)器人。這些機(jī)器特別適合較小的公司。例如，為少于50名員工的制造商工作的受訪者中有21%計劃在未來12個月內(nèi)部署該技術(shù)。這比2017年高8個百分點。

“中小型制造商正在推動對協(xié)作機(jī)器人的需求，”ABIResearchInc.的研究分析師RianWhitton說?！斑@是由對制造解決方案的需求所推動的，其中不包括對固定資產(chǎn)的大規(guī)模投資自動化或大型機(jī)械臂。這些任務(wù)包括機(jī)器維護(hù)，質(zhì)量控制和照明組裝等任務(wù)?！?/p>

Whitton認(rèn)為，較小的制造商需要靈活的自動化解決方案，這些解決方案可以輕松快速地進(jìn)行調(diào)整以滿足不斷變化的需求。他指出：“他們需要可以輕松快速地進(jìn)行編程的系統(tǒng)，并且可以支持多種類型的自動化任務(wù)?！薄皡f(xié)作機(jī)器人非常適合?！?/p>

Whitton預(yù)測，在接下來的七年中，協(xié)作機(jī)器人的出貨量將增長50%，而傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的出貨量將增長12%。而且，到2025年，這些機(jī)器的全球收入將從今天的2.92億美元增長到超過10億美元。

不斷增長的需求是由更短的產(chǎn)品生命周期以及越來越多地使用小批量，高混合制造計劃代替大批量，低混合生產(chǎn)所驅(qū)動的。

“制造商需要更靈活的自動化解決方案，以適應(yīng)市場的速度和效率，”ABBRobotics的組裝和測試業(yè)務(wù)線經(jīng)理NicolasDeKeijser說?！爸圃熳兊迷絹碓綄I(yè)化，越來越難以預(yù)測，這很難實現(xiàn)自動化。

DeKeijser解釋說：“協(xié)作自動化使人和機(jī)器人可以一起工作，從而在保持安全性和生產(chǎn)率的同時使制造更加靈活?！薄八试S人員和機(jī)器人一起完成以前需要安全柵欄和籠子的任務(wù)，從而提高了制造靈活性?！?/p>

這就挑戰(zhàn)了以前關(guān)于可以自動化哪些類型的組裝任務(wù)的概念。

DeKeijser說：“過去，組裝大量定制產(chǎn)品通常意味著乏味，精致和重復(fù)性的工作?！薄巴ㄟ^協(xié)作機(jī)器人，例如我們的YuMi[機(jī)器]，人們能夠?qū)Ｗ⒂诟嘤幸饬x的認(rèn)知任務(wù)，而機(jī)器人則提供了不懈的精確性和耐力。

DeKeijser說：“YuMi可以在工廠的任何工作站上安裝，并可以根據(jù)生產(chǎn)需要進(jìn)行重新部署，而不受傳統(tǒng)安全屏障的限制?！薄斑@增加了制造靈活性和敏捷性，可以更頻繁地進(jìn)行轉(zhuǎn)換?！?/p>

在過去依靠手動裝配線的行業(yè)和應(yīng)用中，協(xié)作機(jī)器人正在興起。

Blanchette說：“許多公司都在嘗試通過自動化來擴(kuò)充他們的一些產(chǎn)品線?！薄八麄兿虢鉀Q可能存在人體工程學(xué)問題或質(zhì)量問題的某些領(lǐng)域。他們可以添加協(xié)作機(jī)器人，而無需更改其裝配線的配置?！?/p>

通用零件處理應(yīng)用程序是協(xié)作機(jī)器人的理想選擇。繁瑣的工作，例如分揀零件或裝載壓力機(jī)，是一個很好的起點。

Blanchette解釋說：“任何需要三只手的組裝任務(wù)都將是適當(dāng)?shù)?，而由協(xié)作機(jī)器人充當(dāng)人類的助手。”“例如，當(dāng)人們用螺絲刀將組件連接在一起時，機(jī)器可能會握住較重的零件。

Blanchette指出：“在生命周期短的應(yīng)用中，協(xié)作機(jī)器人使制造商能夠非常快速地轉(zhuǎn)換為新產(chǎn)品?！薄拔覀冞€發(fā)現(xiàn)，在高離職率和存在嚴(yán)重勞動力短缺地區(qū)的公司中，對協(xié)作機(jī)器人的需求正在增加?！?/p>

準(zhǔn)入門檻低也吸引了許多類型的制造商。

川崎機(jī)器人美國公司產(chǎn)品與應(yīng)用工程總監(jiān)薩米爾·帕特爾(SamirPatel)說：“我們已經(jīng)看到合同制造商的需求在增加，尤其是在中國和墨西哥的公司。協(xié)作式機(jī)器人的靈活性在需要制造商的電子制造商中很受歡迎。在工廠其他地方重新部署機(jī)器。

“例如，想要從一種印刷電路板樣式或尺寸轉(zhuǎn)換為另一種印刷電路板的公司，只需將我們的DuAro機(jī)器人固定，然后將其滾動到下一條裝配線，”Patel解釋說。“他們能夠在裝配線上使用同一臺機(jī)器人，然后在當(dāng)天晚些時候輕松地在檢查線上重復(fù)使用它，在那里，機(jī)器人可以在檢查機(jī)中裝載和卸載PCB。

“在我們的協(xié)作機(jī)器人用于組裝計算機(jī)打印機(jī)的齒輪系和用于冷卻電子設(shè)備的小型風(fēng)扇組件的應(yīng)用中，我們也看到過，”Patel補充道。機(jī)器人與人類并肩工作，協(xié)助人們重復(fù)執(zhí)行難以完成的任務(wù)。

“我們的兩臂協(xié)作機(jī)器的可重復(fù)性接近六軸機(jī)器人，”Patel說?！拔覀儧Q定在設(shè)計機(jī)器人時解決該問題。這使得該機(jī)器特別適合于螺絲驅(qū)動應(yīng)用，例如組裝平板電腦。

“在一種應(yīng)用中，機(jī)器的一個臂用作固定裝置，而另一根則插入并固定需要精確定位的3毫米小螺釘，”Patel說?！拔覀兊臋C(jī)器人還用于將PCB固定在機(jī)箱內(nèi)。一只臂將PCB移到機(jī)箱上，而另一只臂插入每個螺釘并用自動螺絲刀將其固定?！?/p>

Cobots也已被用作移動機(jī)器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在裝配線周圍移動并隨時隨地填充。這就是StaubliCorp.在瑞士Allschwil的電連接器工廠最近采用的策略，該工廠的裝配線配備了全自動和手動工作站。

HelMo移動平臺配備了StaubliTX2協(xié)作機(jī)器人，該機(jī)器人具有15公斤的最大有效載荷能力和1,200毫米的射程。如果直接與人接觸，則觸敏表面會立即停止運動。自主機(jī)器人獨立導(dǎo)航到其分配的工作場所，降低其速度或在人類離得太近時停下來。

HelMo將自己精確定位到0.1毫米以內(nèi)，并通過永久安裝在工作站上的三個測量點對其位置進(jìn)行校準(zhǔn)。它通過多路耦合器將自身連接到固定的電源插座，以提供電力和壓縮空氣，然后開始轉(zhuǎn)換。

“今天，機(jī)器可能會放置連接器外殼和接觸針;StaubliCorp.業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理OlivierCremoux說：“明天，它可能會在組裝過程中處于其他階段?！盚elMo不再被視為機(jī)器人，而被視為可以足夠靈活地在需要時提供幫助的助手。

“目的是……將機(jī)器人部署為靈活的替代品，從而提高混合裝配線的可用性或應(yīng)對高峰需求，”Cremoux解釋說。