2022机器人趋势：制造商创新自动化策略

随着2021年接近尾声，快速变化的技术、消费者需求和竞争压力持续激发创新运营策略的实施。因此，更实惠且高度灵活的机器人正被部署到生产车间，以有效应对供应链挑战、熟练劳动力短缺、前所未有的疫情和普遍市场波动。考虑到这一点，以下是精明制造商在规划成功的2022年及未来时可能需要考虑的趋势和创新。

中小车间采用自动化

以最小成本生产高质量产品是保持当今工业竞争力的必然。随着自动化成本下降和易用性提升，这持续推动稳定数量的中小型制造商在车间集成机器人。机器人可用性现在被视为资产，让潜在客户放心，交付准时和产品质量可满足预期。

易用的协作机器人 (cobots) 具备精密手动示教功能，可快速部署或按需重新部署，极具吸引力，填补了高混合、低产量生产的空白。非常适合电弧焊、等离子切割、机床上下料、轻装配和码垛，能与人协作或近距离工作的协作机器人正解决工人可用性、员工安全、运营效率和产品质量等一系列问题。

如具备内置安全额定功率和力限制 (PFL) 的六轴HC10XP协作机器人，可轻松补充人工焊接或在工厂环境中推至大型重工件旁。这不仅为小型作业提供所需焊接产能，还能在狭窄环境中最大化地面空间利用率。擅长节省宝贵地面空间的还有大载荷协作机器人，如20kg载荷的HC20XP。配合适当尺寸增高座，这款IP67防护等级协作机器人可在无升降机情况下装卸40 x 48英寸托盘(高达80英寸)，为更好的投资回报提供更大通用性。

“紧凑工作单元，如ArcWorld® 50和LC系列，也被用于在职业车间环境中扩大中小零件焊接产量，”Yaskawa Motoman高级产品经理Josh Leath表示。“提供单工位或双工位，这些节省空间的焊接解决方案实现快速简便的安装或搬迁，同时保持极快的投资回报。”

离线机器人编程

劳动力人口统计和市场驱动因素持续改变制造商对机器人集成和编程的方法，甚至引发了易用性革命。直观编程选项——包括离线编程 (OLP)——对于促进高正常运行时间至关重要，特别是对于无法承担中断生产而逐点从示教器编写机器人程序的操作。

使用机器人工作单元的3D表示，直观显示机器人沿编程路径移动，OLP为经验丰富和新手程序员提供能力，从基于PC的虚拟环境设计、测试和调整机器人程序或作业。提供碰撞检测、3D PDF、传送带跟踪、Cam路径等有用功能，Yaskawa的MotoSim®是用户友好、具成本效益的软件，非常适合编程和作业范围研究。其他第三方选项提供强大功能，允许任务专家快速轻松编程机器人。Robotmaster®、OCTOPUZ®和Delfoi为包括机器人焊接系统复杂编程在内的各种应用提供全面软件解决方案。就后者而言，Delfoi相比示教器编程可节省90%编程时间，使其成为即使多臂工作单元等复杂配置也能极快准确发送程序的方式。

创新编程方法

机器人编程领域散布着非传统编程理念——许多正在促进机器人系统极快且简易的实施。

精密手动示教
预计未来六年增长40%¹，易用协作机器人正帮助新颖高度相关的应用落地。精密手动示教是这一趋势的关键方面，使其成为希望集成高通用性、用户友好机器人系统公司的理想解决方案。

或者，Wandelbots等公司利用智能传感器技术建模操作员动作，专业允许用户用手持笔而非抓取机械臂教授机器人路径。这种极简、低代码、具成本效益的方法在选定应用中平均比传统编程快20倍。

直观示教器应用
直观、类智能手机的示教器正变得司空见惯。随之而来的是示教器扩展应用的日益普及，提供用户友好且强大的应用功能。

Yaskawa直观的Smart Pendant——从根本上改变机器人编程方式——现提供强大能力快速生成作业，按特定模式处理零件。称为Smart Pattern的Smart Pendant扩展提供图形界面，支持机床上下料、堆叠/拆垛、装箱等常见任务。

对于协作机器人焊接和传统机器人焊接，直观示教器应用如Yaskawa通用焊接接口(UWI)正渗透历史编程壁垒。从焊接参数存储位置的地区差异到屏蔽气体用量变化，以及先进电源技术存在和新焊接方法增长，UWI对制造商轻松控制任何焊接工艺或参数极其有帮助。这包括电压、电流和送丝速度。

低代码和无代码编程
UWI等工具也补充了低代码和无代码编程的最新软件创新。用户现在可利用灵活开发平台和应用模块编程应用或机器人系统，无需编写一行代码。

其他公司如Path Robotics开发最先进的人工智能(AI)、机器学习和计算机视觉系统，使工业机器人更智能。初步聚焦焊接应用，Path通过专有视觉和感知系统完全移除编程方程，识别零件空间位置，实时调整机器人路径和焊接参数以适应变化。随着传感器和处理改进持续发展，智能机器人安装的性能和采用也将随之提升。

跨平台机器人自动化
解锁用户友好自动化新范式，READY Robotics创建企业级操作系统用于跨平台机器人自动化。这不仅使几乎任何人能编程虚拟任何机器人(含Yaskawa机器人)，还通过无需特定编码专业知识的图形图标编程，使自动化比以往更易获取。

机器人操作系统
完善新年关注的编程方法是机器人操作系统(ROS)的演进。运行在Linux、Java和Microsoft Windows® IoT Enterprise等操作系统上的不断增长的中间件集合，ROS是由Open Robotics在ros.org支持的免费开源尖端算法、软件、函数、驱动等存储库。

进一步推进ROS，ROS-Industrial® (ROS-I) 专注于ROS为工业机器人提供的先进能力。被一些人视为粘合先进技术的胶水，这套功能丰富工具汇编正帮助机器人制造商、组件供应商、系统集成商和最终用户改进无数复杂应用，如2D/3D图像处理或力控制实时驱动机器人路径，而非预编程路径。

看到对传统工业机器人应用进行自适应功能修改以适应高混合、低产量任务的更大能力需求，Yaskawa与ROS-Industrial联盟(RIC)美洲合作开发了强大通信驱动程序，为制造商和研究人员提供创建插件和集成感知传感器的选项。高度有利于以及时且具成本效益的方式使机器人兼容各种非结构化环境应用，Yaskawa提供将此技术用于其机器人的能力——因为所有最新代Yaskawa机器人均支持ROS，并可修改以扩展更高级任务功能。

优化机器视觉

如前所述，具成本效益的视觉改进允许更广泛应用。基于视觉的系统，如Veo Robotics的FreeMove®，通过使机器对人类更响应，重塑产品制造方式，最终形成使用最小防护的动态安全系统。FreeMove系统投影其环境中物体所有可能未来位置，动态计算保护分离距离，随后在需要工人安全时发信号让机器人减速或停止。

此类系统不仅提供让人类工人参与生产方程的选项，而且配备此技术的机器人系统可帮助制造商更好地适应大规模定制、缩短生产周期和收紧质量要求，长期来看更具成本效益。视觉超越寻找零件或检测零件，还被用于利用机器人完善增材制造或焊接路径规划等工艺。

“机器人视觉也被应用于越来越多的检测任务，”Yaskawa Motoman产品经理Chris Caldwell表示。“通常比人类更快更可靠，机器人检测对寻求提升产品质量和产品吞吐量的制造商变得极其重要。”为减少废品、最大化良品并优化整体设备效率，包括协作机器人在内的灵活机器人型号正被集成到工作单元，确保表面质量、焊接完整性或零件几何形状。提供人类和坐标测量机(CMM)无法比拟的能力和一致性，机器人与智能外设如高级视觉系统、强大电源、直观声音分析、焊接检测系统等结合使用，可为做出生产决策提供丰富数据。

集成资产管理

连接设备提供的海量数据最好用边缘服务器解决方案捕获，如Yaskawa Cockpit™，使用领先OPC-UA或其他数据收集接口。此类资产管理系统可为寻求竞争优势的制造商提供全面洞察。以焊接质量为例。无论用于自制零件还是检查供应链另一部分进来零件的质量，机器人结合这种多数据源连接可提供积极影响。

这引出持续的供应链担忧，继续处于制造商前沿。促进工人安全并提供远程监控管理连接工厂设备能力，资产管理方案正获得关注。实现集成、智能和创新的数据分析方法，此类工具帮助决策者实时查看当前和历史产量、任何连接设备(包括机器人)的运行状态。这不仅助制造商就维护设备性能做出明智决策，还赋予从虚拟任何地方高效执行运营目标的能力。

技术驱动的工业未来

迈入2022年，技术进步将持续推动市场需求和后续机器人创新，而组件和消费品包装将持续要求越来越严的公差。随着误差边际似乎进入纳米级，机器人重复精度将导致更多自动化，特别是在电子、电动汽车、医疗设备等领域。总体而言，执行拥抱新技术(包括机器人自动化)运营策略的制造商，最有可能快速适应市场压力，实现持续成功。

¹ 协作机器人市场规模、份额及Covid-19影响分析，Fortune Business Insights, 2020