現(xiàn)在，隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，人和機(jī)器人已經(jīng)可以共同實(shí)施任務(wù)，這種新的伙伴關(guān)系提高了制造企業(yè)產(chǎn)線的靈活性，降低運(yùn)營成本、資金成本、人工流失和浪費(fèi)，同時可以改善產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和員工安全。當(dāng)今的業(yè)務(wù)模式和技術(shù)驅(qū)動力，例如數(shù)據(jù)驅(qū)動的服務(wù)、縮短產(chǎn)品周期、引入機(jī)器學(xué)習(xí)以及區(qū)分個性化產(chǎn)品和品牌的需求，正在使靈活的協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用（人和機(jī)器人協(xié)同工作）成為制造商的有效選擇。

　　在協(xié)同作業(yè)中使用機(jī)器人

　　協(xié)作機(jī)器人被設(shè)計成輕巧且有圓角的邊緣，旨在與運(yùn)行人員一起安全工作。本文圖片來源：歐姆龍

　　目前，在協(xié)作應(yīng)用中使用的機(jī)器人，通過將其力量限制在適合人類接觸的水平，從而設(shè)法將其潛在的傷害降至最低。它們通常采用力反饋、低慣性伺服電機(jī)、彈性執(zhí)行器和碰撞檢測技術(shù)。

　　協(xié)作機(jī)器人比常規(guī)機(jī)器人更緊湊，并且通常具有輕巧的框架，該框架具有柔軟的圓形邊緣和最小的收縮點(diǎn)。它們配置了傳感器，能夠檢測到運(yùn)行人員何時進(jìn)入?yún)f(xié)作工作區(qū)以及何時會接觸。在定義明確的協(xié)作工作區(qū)內(nèi)，如果沒有人出現(xiàn)，則危險區(qū)域內(nèi)的機(jī)器人可以以更高的速度運(yùn)行。

　　力扭矩（FT）傳感器是用于指導(dǎo)新任務(wù)的手動引導(dǎo)機(jī)制的關(guān)鍵組成部分。手動引導(dǎo)教學(xué)是當(dāng)今協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用的最大優(yōu)勢之一，因為它使運(yùn)行人員無需先進(jìn)的機(jī)器人編程知識，即可為新的應(yīng)用準(zhǔn)備機(jī)器人。

　　為了使協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用適合運(yùn)行人員，還需要將安全操作原理應(yīng)用于系統(tǒng)的其余部分，包括終端執(zhí)行器和緊固裝置。一些終端執(zhí)行器是比較危險的，包括會出現(xiàn)尖銳邊緣或高溫的終端執(zhí)行器，例如焊接應(yīng)用中使用的終端執(zhí)行器。

　　協(xié)作機(jī)械臂可以安裝在移動基座上，以執(zhí)行“拾取和攜帶”任務(wù)。

　　協(xié)作機(jī)器人使用其力反饋傳感器和多個運(yùn)動軸來執(zhí)行機(jī)器維護(hù)任務(wù)，例如用夾具關(guān)閉CNC機(jī)器門。

　　在協(xié)作應(yīng)用中，經(jīng)過特殊設(shè)計的機(jī)器人可以與運(yùn)行人員緊密合作，更高效率的完成任務(wù)。許多制造企業(yè)將專門為協(xié)作應(yīng)用設(shè)計的機(jī)器人引入到他們的工廠設(shè)施中，以處理簡單的取、放任務(wù)，但是這些機(jī)器人的多功能性，已經(jīng)超出了取、放應(yīng)用的范圍。由于這些機(jī)器人允許對機(jī)器進(jìn)行大量的人為控制和授權(quán)，因此它們可以完成許多重復(fù)的制造任務(wù)。

　　在生產(chǎn)線上，對于工人而言，包裝和碼垛可能是重復(fù)且乏味的。配置了可以識別各種產(chǎn)品類型的靈活抓爪和視覺系統(tǒng)的協(xié)作機(jī)器人系統(tǒng)，能夠處理冗余任務(wù)和繁重的工作，而讓運(yùn)行人員去執(zhí)行需要人工輸入的任務(wù)。

　　協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用還可以執(zhí)行處理原材料的任務(wù)。其中許多任務(wù)需要工具反復(fù)遍歷精確路徑。鑒于路徑的復(fù)雜程度，可能難以訓(xùn)練出該任務(wù)所需數(shù)量的工人，而通過編程或手動引導(dǎo)教學(xué)訓(xùn)練的協(xié)作機(jī)器人則能提供快速、準(zhǔn)確和一致的結(jié)果。

　　機(jī)器維護(hù)是協(xié)作機(jī)器人的另一個有用的應(yīng)用。盡管將零件和材料裝載到機(jī)器中的過程通常是一種重復(fù)且危險的工作，但目前，大多數(shù)機(jī)器維護(hù)工作仍由人工完成。由于很難找到合格的工人，因此制造商正在采用靈活的機(jī)器人解決方案來提高生產(chǎn)率，同時最大程度地減少對工人的危害。機(jī)器人可以將材料裝載到計算機(jī)數(shù)控（CNC）銑床、空注塑機(jī)中，或?qū)⒂∷㈦娐钒澹≒CB）插入測試機(jī)等。

　　許多協(xié)作機(jī)器人的柔性臂可以裝配各種終端執(zhí)行器，并可以通過手工指導(dǎo)進(jìn)行新任務(wù)的培訓(xùn)。

　　安全意識和風(fēng)險評估

　　盡管為協(xié)作應(yīng)用設(shè)計的機(jī)器人可能比常規(guī)機(jī)器人更輕巧、移動更慢，但是安全措施仍然很重要。碰撞檢測技術(shù)和低慣性伺服電機(jī)等功能，有助于最大程度地降低風(fēng)險，但并不能完全消除風(fēng)險。必須通過針對各種應(yīng)用的風(fēng)險評估來識別風(fēng)險，并且必須執(zhí)行適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)和安全措施。

　　集成式視覺攝像頭為協(xié)作任務(wù)提供了關(guān)鍵輸入，例如，該視覺引導(dǎo)機(jī)器人檢查CNC機(jī)器監(jiān)視器的信息。

　　協(xié)作機(jī)器人是自動化機(jī)器維護(hù)任務(wù)的理想選擇，例如從CNC機(jī)器上卸載成品零件。

　　需要確定的潛在風(fēng)險，包括運(yùn)行人員狀況（例如疲勞或壓力），在障礙物（例如建筑結(jié)構(gòu)）周圍的間隙，可預(yù)見的接觸以及這種接觸的后果，與工作區(qū)域相關(guān)的其他危險，以及濫用或缺乏運(yùn)行人員培訓(xùn)等情況。運(yùn)行人員也需要了解機(jī)器人經(jīng)過的路徑和過程。

　　制定指導(dǎo)準(zhǔn)則有助于幫助運(yùn)行人員在各種應(yīng)用中評估機(jī)器人在執(zhí)行給定任務(wù)時的安全性。這些應(yīng)該包括：

• 運(yùn)行人員進(jìn)入?yún)f(xié)作工作區(qū)的時間和頻率？

• 運(yùn)行人員與機(jī)器人之間潛在的接觸頻率和持續(xù)時間？

• 與頭或頸部接觸的可能性是否很高（如果是，則應(yīng)重新考慮或重新設(shè)計協(xié)作應(yīng)用）？

• 過渡到協(xié)作工作空間或從協(xié)作工作空間過渡出來時的工作場景？

• 是否可能意外啟動機(jī)器人而使運(yùn)行人員感到震驚？

• 是否有多個運(yùn)行人員與協(xié)作機(jī)器人一起工作或能夠訪問協(xié)作工作區(qū)（如果這樣，則可能需要評估用于監(jiān)視其他人員的傳感設(shè)備）？

• 工作場所或周圍空間的其它結(jié)構(gòu)是否可能造成夾傷和擠壓？

• 哪些異常事件需要手動重啟？

• 不同級別的驅(qū)動功率是否給運(yùn)行人員帶來不同級別的危險？

• 運(yùn)行人員是否穿著可能會夾在夾具中的個人防護(hù)設(shè)備（PPE）？

• 如果機(jī)器人不移動時，是否存在任何驅(qū)動和電源相關(guān)的危險？

　　盡管在設(shè)計時就考慮了協(xié)作機(jī)器人的人機(jī)交互性，但風(fēng)險評估后仍然可能需要添加其它緩解措施。這些風(fēng)險評估必須考慮機(jī)器人與運(yùn)行人員互動的所有方式，周圍環(huán)境的哪些方面可能導(dǎo)致夾緊或卡住，以及機(jī)械手臂末端工具（EOAT）的哪些特征可能因高溫、鋒利的邊緣或其它危險而造成風(fēng)險。（作者：Tina Hull）