协作机器人：炒作还是希望？

协作机器人能否解决制造业缺乏合格工人的问题？

询问任何一家机械车间或钣金厂的老板，说出公司发展的最大障碍，你可能会得到相同的答案——不是缺乏营运资金让他们放慢脚步，也不是缺乏先进技术，但更基本的东西：需要有人按下绿色按钮或包装盒。 “我们找不到足够的人，”你会听到。

雪上加霜的是，那些通过与地区职业学校合作或通过内部工人发展计划以某种方式克服了劳动力问题的人仍然面临着同样具有挑战性的障碍，即来自低成本国家制造商的激烈竞争。当你的竞争对手的工资只是你自己的一小部分时，谁能指望维持生计？

劳动力增强剂

解决方案很明显：自动化。巡视任何汽车工厂的过道，您一定会看到成群结队的黄色、橙色或白色机器人在处理冗长的装配线。任何大型制造公司都可以这样说，工业机器人在加工单元中装载和卸载零件，在经过的工件上涂漆或在自动焊接单元中连接组件。劳动力问题解决了。

但是制造业的其他地方呢？较低的产量使自动化成为一个看似可疑的提议？大家都知道工业机器人很贵。它们需要熟练的技术人员对其进行编程，并需要精心制作的防护装置或光幕来防止对其人类同事造成伤害。从一项工作转换到下一项工作需要宝贵的时间，更不用说需要特殊的臂端工具、输送机将材料移入和移出机器人的范围，以及对另外一台车间设备进行日常维护。

通用解决方案

尽管“协作”和“协作机器人”这两个术语的来源引起了激烈的争论，但有一点很清楚：大约 10 到 15 年前，几家机器人供应商试图通过新的自动化解决问题。例如，Universal Robots（丹麦欧登塞）的 UR5“协作”机器人承诺取消安全防护。据报道，安装时间不到一个小时。据说触摸屏界面很简单，任何人都可以使用，而且机器人很轻，可以移动到任何需要的地方。该公司预测，协作机器人的价格远低于同等规模的工业机器人，很快就会在大大小小的商店中找到。

他们是对的。其他机器人公司很快也纷纷效仿，如今几乎每个工业机器人供应商都在生产或积极研究自己的 UR5 解决方案。事实上，协作机器人变得如此受欢迎，以至于机器人工业协会 (RIA; 密歇根州安娜堡) 网站上最近的一篇博客表明，协作机器人目前 3% 的市场份额到 2025 年将增加十倍。

可以肯定的是，这是一个令人印象深刻的数字，但这对于传统的、不太人性化的机器人意味着什么——它们很快会走上皮带驱动机械和碳钢工具的道路吗？抛开它们巨大的增长潜力不谈，协作机器人真的是它们所吹嘘的那样，还是这又一个营销炒作超越现实的例子？

少即是多

Universal Robots Americas（密歇根州安娜堡）的区域销售总监 Stuart Shepherd 不这么认为。他说，炒作有一些很好的理由，包括更少的守卫、更少的占地面积以及对操作员培训的需求更少。

“协作机器人代表了更多公司和以前未解决的应用程序使用自动化的机会，”Shepherd 说。 “它们可能是自 PLC [可编程逻辑控制器] 以及机器人本身发明以来自动化行业最重大的变化。”

Shepherd 指出，各种规模的制造商都享受协作机器人为生产车间带来的好处，并补充说，易用性以及较低的总拥有成本使它们对小型公司特别有吸引力。 Shepherd 说，这在一定程度上解释了它们的增长速度高于市场平均水平，尽管他很快指出，由于协作机器人的实施比工业机器人更容易，它们的用途正在从制造业扩展到食品加工，仓库活动、实验室和科学应用。

重新思考自动化

尽管有广泛的应用，但在传统制造领域，协作机器人最常解决上述严重且普遍存在的问题：缺乏合格的可用人才在工厂工作。这是协作机器人制造商 Rethink Robotics Inc.（波士顿）的首席运营官 Jim Lawton 所说的。

“凭借其完成迄今为止只能由人类完成的任务的能力，协作机器人在减轻这种痛苦方面发挥了关键作用，”他说。 “此外，他们可以填补人类工人不愿承担的工作，包括那些乏味、费力或完全危险的工作，让员工有机会继续担任更理想的角色。”

几十年来，工业机器人一直乐于接受肮脏的工作。是什么让协作机器人如此特别？劳顿提出了几个论点：

• 借助内置的力感应，协作机器人非常适合电子组装和类似的精细工作。
• 由于它们通常不需要防护，因此它们也非常适合包装、产品测试和检验等任务，以及任何有人存在的环境。
• 快速轻松地部署协作机器人的能力使其成为短期生产和频繁更换的理想选择，这是制造业的一个巨大趋势。
• 协作机器人还能够与更大的工业机器人一起工作，以补充他们的工作。
• 大多数协作机器人都可以通过简单地移动手臂来训练，以展示要完成的所需任务。不需要大量的软件套件。
• 对于季节性制造商或客户需求变化很大的制造商，协作机器人为需求高峰期提供了可靠、适应性强的资源。

“如今，协作机器人为制造商提供了比前几年更多的自动化能力，使他们无论在哪个行业都能够保持竞争力和创新，”劳顿说。 “简而言之，它们可靠、有效且适应性强，可以帮助公司取得更大的成功。”

踮起脚尖

如果您想知道您的商店在哪里可以获得一些成功，那么在登上 Cobot Express 之前，您需要记住一些事项。对于初学者来说，没有生产经理或店主希望看到其员工因感知到的机器人革命而叛变。在工厂车间集成这项新技术时，制造商必须让有血有肉的工人知道协作机器人可以帮助他们完成工作，而不是取代它们。

协作机器人成功集成的关键还在于选择正确的任务。正如 Lawton 指出的那样，当协作机器人没有被使用或欣赏时，几乎总是因为它被部署在错误的任务上。 “协作机器人并不意味着满足所有自动化需求，有些任务比其他任务更适合这项技术，”他说。 “对于制造商来说，从一开始就直接与协作机器人供应商或分销商合作以确定正确的应用程序并确保以最佳方式使用协作机器人变得非常重要。从那里开始，实施和与现有流程的集成变得顺畅和无缝。”

走向绿色

FANUC America Corp. (Rochester Hills, MI) 通用工业和汽车领域的工程总监 Rick Maxwell 对此表示赞同，并补充说，评估应用需求以提供正确的机器人解决方案非常重要。 “它本质上是真正的协作，还是更适合传统的工业机器人？”他说。 “确定哪个更适合客户的需求，很大程度上取决于操作的吞吐量要求，以及需要处理的对象或部件的重量和复杂性。”

有一个问题，更传统的自动化爱好者很快就会注意到这一点：大多数协作机器人的速度都没有闪电那么快。正如 Maxwell 指出的那样，协作机器人最适合简单、直接的拾放应用，而且速度缓慢而稳定。随着协作机器人技术的进步，这种情况几乎肯定会发生变化，但至少目前，不要指望它们的速度会接近工业机器人的闪电般快速运动。

但这没关系。人们在制造工作单元中与机器安全交互的需求是非常真实的，协作机器人能够感知与工作区域内物体的意外接触，从而消除了与人共享工作站的限制，从而使这种活动成为可能。 Maxwell 说，“这是一项重大的安全和成本优势，因为它允许机器人执行繁重的任务和重复性操作，而无需昂贵的工业安全屏障。”

谁在购买？

与其他建筑商一样，FANUC 收到越来越多的公司寻求协作机器人解决方案的询问。具有讽刺意味的是，这些请求中有相当一部分来自一个意想不到的来源：在工业机器人方面拥有丰富经验的大型制造商。 “所有公司，无论大小，都有协作机器人应用的机会，”Maxwell 说。

ABB Robotics（密歇根州奥本山）的组装和测试业务线经理 Nicolas De Keijser 看到了类似的趋势。 “由于协作机器人通常更易于使用且集成成本更低，因此它们对中小型企业非常有吸引力，因为它们使自动化更容易实现，”他说。 “因此，与传统机器人相比，协作机器人在整个制造领域的使用可能更加均匀，在各种规模的公司中。”

除了拾取和放置，协作机器人还有什么用途？在总需求中，De Keijser 和 Maxwell 一致认为，未来增长的最大份额预计将来自材料处理领域，其中协作机器人用于包装零件、码垛箱子、装载输送机等，尽管 De Keijser 补充说一些协作机器人特别适合复杂的装配任务，包括小型或精密部件。它们也是机器维护、装载和卸载 CNC 车床和加工中心或将成品零件从注塑模具中拉出的最爱。

没那么快

Denso Robotics（俄亥俄州西切斯特）美洲机器人销售经理 David M. Robers 指出，无论应用程序或公司规模如何，那些习惯于工业机器人性能的人都需要注意几件事。 “协作机器人经常被出售给他们没有业务的应用程序，”他说。 “是的，它们适用于基本的取放任务，以及循环时间相对较长的应用，但大多数都无法与传统工业机器人的速度和准确性相媲美。”

他们的协作性质也可能被夸大了。 Robers 说：“如果你把刀放在协作机器人的末端，它就不再是协作的了。如果您使用能够夹住某人手指的抓手，则不被视为协作。无论是我们的产品还是其他人的产品，您都必须评估解决方案是否真正安全，并在需要时添加适当的防护措施。

还有“如果”要考虑。例如，熟悉工业机器人在部件掉落时恢复或在电源故障时从工件深处缩回的能力的用户可能会感到失望，如果他们闪亮的新协作机器人需要人类帮助来解决尴尬的情况.

“如果你有足够的循环时间，不需要极高的可重复性，并且人们需要在工作区域内和周围，那么这些对于协作机器人来说是不错的应用程序，”罗伯斯说。 “否则，我可能会争辩说工业机器人是更好的解决方案，并且根据任何机器人客户在购买机器人之前应该做的安全评估结果，可以在提供更高性能的同时花费更少的钱来实施。围绕协作机器人有很多炒作——人们对它们感到兴奋，它们背后的理论是合理的，但这绝对是买家应该做足功课的一个例子。”