行政圆桌会议：机器人设计

随着制造设施变得更加自动化，机器人正在发挥更大的作用。虽然协作机器人和其他机器人系统可以帮助人类工人，但仍有许多关于成本、安全和其他因素的问题有待回答。 动态设计 向机器人行业领导者小组提出了其中一些问题。

我们的执行小组由 Festo SE 首席技术官 Frank Melzer 博士组成； Scott Summerville，三菱电机自动化总裁兼首席执行官； Omron Automation Americas 营销副总裁 Mark Sadie； OnRobot 首席执行官 Enrico Krog Iversen；以及优傲机器人产品管理和营销副总裁 Jim Lawton。

运动设计： 协作机器人最初是为了帮助工人执行装配任务而开发的；今天，它们有更多的应用。尽管许多人将协作机器人视为人类的仁慈助手，但它们存在固有的危险。协作机器人是如何改进的，它们的哪些方面仍然阻碍其充分发挥潜力？

博士。弗兰克梅尔泽： 协作机器人最初是为了帮助工人执行装配任务而开发的；今天，它们有更多的应用。如今，几乎所有协作机器人都具备安全限制速度、力限制以及定义安全工作空间等功能。迄今为止，ISO/TS 15066 以及根据安全方面指定每个单独应用程序的需求是阻碍更广泛地采用协作机器人的限制因素。

吉姆·劳顿： 协作机器人不仅用于装配任务，而且已经在广泛的应用中证明了自己。传统机器人占地面积大。相比之下，协作机器人成本低、易于部署、占地面积小，并且可以安全地在人工附近操作。对于任何机器来说，本质上都是安全的，这意味着在所有情况下都没有受伤的风险。这不存在。即使是具有非常小的有效载荷的微型机器人也可以握住带有致命毒药或病毒的皮下注射针头，这可能会因应用而对人造成伤害，而不是对机器人造成伤害。只有协作机器人的应用才能判断安全与否。

恩里科·克罗格·艾弗森： 协作机器人一直在以惊人的速度改进，有效载荷增加，可重复性提高，并且出现了由第三方开发人员组成的协作机器人组件和工具的庞大生态系统。所有这些改进，包括处理更大有效载荷的能力，都是在不牺牲安全特性的情况下实现的，这些特性使协作机器人可以部署在靠近人类工人的地方。

斯科特·萨默维尔： 与所有机器人一样，协作机器人自推出以来也经历了改进和改进。引入协作机器人的障碍可能包括它们的操作速度和可重复性。协作机器人在靠近人类时需要以较低的速度移动，并且许多协作机器人的可重复性往往低于标准工业机器人，这也限制了它们的可能使用。以协作机器人为特色的系统通常由没有经验的机器人用户设计。很多协作机器人安装不成功并不是因为协作机器人的局限性，而是系统架构师经验不足。

马克·萨迪： 目前，协作机器人在机械臂本身的力量和速度方面提供安全性，使人类能够与近距离的机器协调工作。协作机器人有机会了解手臂正在执行的任务及其使用的工具所需的安全性。需要改进的领域包括安全等级的臂端工具，例如夹具。

运动设计： 工业物联网 (IIoT) 如何影响“智能”机器人的能力，以及机器人之间及其操作员之间的连接方式？

萨默维尔： 机器人始终能够与彼此、操作员和外部设备进行通信，因此这种连接并不是什么新鲜事。 IIoT 允许这种通信更快、更容易设置；然而，大多数制造商不希望他们的数据通过 Internet 进行通信。如果工业物联网的定义更多地是关于数据，那么工厂内的主机系统现在正在编程以使用这些数据做出有意义的决策，并在生产受到影响之前提醒操作员潜在的问题。这种需求使机器人制造商能够证明与为预防性维护等应用开发额外数据分析相关的成本是合理的。

萨迪： IIoT 使机器人能够扩展它们带来的灵活自动化的主要价值。智能机器人可以与工厂车间系统和企业 IT 系统以及自动化订单更改、产品更改、工具更改和产品配置集成。集成机器人视觉还扩展了这种能力，使机器人更智能，以保持机器、工具和零件的精确位置，因为它们可能会在工作之间移动。

梅尔泽： 联网机器人可能是克服 ISO/TS 15066 规范所带来限制的最相关的发展。例如，联网可穿戴设备可能有助于协作机器人和操作员之间交换信息；与任何外部激光扫描仪或摄像头系统相比，可穿戴设备可以更方便、更准确地检测操作员下一次移动的意图。

劳顿： IIoT 为自动化部署带来了前所未有的粒度级别，使用户能够详细了解其机器人的性能。例如，远程监控边缘设备使您能够远程监控和编程您的协作机器人，鉴于 COVID-19 的出现以及随之而来的大量在家工作指令、社会疏远规定和旷工问题，这一点尤其有价值。

运动设计： 成本是否达到了机器人可以被更多中小型制造商使用的程度？

梅尔泽： 传统机器人技术主要由汽车行业支持，因此这些设备的性能已适应运输制造商的需求。设想更小、更轻的机器人，设计师意识到协作机器人可以用于现在由人类执行的数百万个装配任务。用于组装的协作机器人的销售将这些机器人的成本降低到中小型制造商开始应用它们的水平。除了降低成本外，易用性还推动中小型公司采用协作机器人。

萨迪： 成本绝对达到了中小型公司可以而且应该投资的地步。过去，典型的高速机器人自动化单元的成本很容易达到六位数甚至更多。目前，协作机器人自动化单元的成本通常要低得多，为用户提供了巨大的投资回报。协作移动机器人可以根据需要在工厂内移动到不同的应用和工作岗位，增加其在柔性制造中的价值。

萨默维尔： 是的，随着机器人的能力和单位体积的增加，购买机器人的成本已经下降。这对投资回报率计算产生了积极影响。机器人也比过去任何时候都更耐用，以积极的方式进一步影响投资回报率。协作机器人通常具有图标驱动的编程环境，新用户非常容易理解，如果将协作机器人移动到制造过程的不同区域，可以缩短构建时间并加快重新编程速度。此外，协作机器人所需的安全设备更少，从而降低了工作单元的成本和复杂性（例如栅栏、光幕和类似设备）。

劳顿： 除了提供较低的入门成本外，协作机器人还易于编程，即使是对机器人技术经验很少或没有经验的人也是如此。这进一步降低了采用协作机器人的成本，因为您无需在每次需要重新编程协作机器人时都聘请机器人专家。

艾弗森： 对于中小型制造商来说，快速、廉价地采用自动化从未如此简单。国际机器人联合会最近的一份报告显示，2019 年协作机器人的安装量增长了 11%。我们认为，低成本和易用性是推动这一惊人增长的两个因素。

运动设计： 末端执行器取得了许多进步，为机器人提供了更大的灵巧性和灵活性；然而，许多抓取和抓取工具仍然没有通用连接性。需要做些什么来确保任何末端执行器都可以连接到任何机器人？

艾弗森： 确保“任何末端执行器都可以连接到任何机器人”是一个很大的问题，尤其是当您考虑到每年都有新的机器人和末端执行器出现在市场上时，其中一些将不可避免地被锁定在专有软件、硬件和通信中接口。

萨迪： 就像在其他自动化产品中一样，末端执行器技术将需要进步以支持自动化网络并提供要上传到机器人控制器的文件以进行通用接口控制。如今，许多末端执行器产品都将客户驱动程序和软件集成到特定的机器人中。这些具有特殊的优势，我们不想在追求通用连接的过程中失去这些优势。

梅尔泽： 协作机器人的进一步成功主要取决于臂端工具 (EOAT) 的灵活性；这必须是国家和国际标准化委员会的优先事项。毫无疑问：走向标准化的 EOAT 接口是一个诱人的前景。但是一个通用接口必须适应多个抓握功能。正是这种复杂性使标准化成为一个雄心勃勃且难以实现的目标。

萨默维尔： 缺乏通用的机械和控制接口一直阻碍着机器人的实施并增加了整体解决方案的成本。我认为机器人制造商不会很快就一套通用接口达成一致。然而，机器人制造商显然有兴趣让尽可能多的机械接口公司将产品适应他们的机器人。在可预见的未来，这可能是兼容性方面的道路。

劳顿： 由于机器人、末端执行器的种类繁多，以及不同品牌使用的不同硬件和软件接口，我们不太可能出现“任何末端执行器可以连接到任何机器人”的情况，至少在短期内是这样。 .

运动设计： 借助 COVID-19，自主移动机器人 (AMR) 在医院环境和送餐中变得有用，提供了一种以远离社会的方式运输物品的方式。在不久的将来，您认为移动机器人还有哪些其他应用？

萨迪： 看到后 COVID 环境所需的创造性解决方案令人兴奋。未来应用的可能性是无限的，将自主移动技术与协作机器人相结合进一步增加了许多市场的潜力，包括制造、安全、酒店、物流和商业应用。

萨默维尔： 随着 AMR 功能的提升，集成机器人和 AMR 的系统正逐渐变得更具成本效益且更易于实施。受疫情影响，固定机器人的使用也有所增加，特别是制造设施中保持社交距离的工人、装配工、包装工和检查员，特别是在食品行业以及电子、医疗设备和一般制造业。

梅尔泽： 服务机器人绝对是一个领域，大流行的经历激发了人们对需要新的协作机器人功能的认识，并将受到许多应用程序的欢迎。个人护理、内部物流和仓储因对 AMR 的需求而引人注目。

劳顿： COVID-19 总体上引起了人们对自动化的兴趣激增，但协作机器人和移动机器人平台尤其如此。当这些平台结合起来创建一个移动协作机器人时，这两种技术的潜在应用会呈指数级增长。我们已经看到移动协作机器人被部署用于医院的消毒应用，甚至用于 COVID-19 测试应用。

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