协作机器人为何是多品种小批量制造商的完美选择

作者：Andrew Peterson，NIST。

协作机器人日益吸引需要灵活方案应对产品组合增长、但缺乏工作规模或资本资源证明大型自动化系统投资合理性的制造商。

这些协作机器人(通称「协作机器人 cobots」)能以最少编程执行任务，适应零件位置与尺寸变化。人与协作机器人并肩工作，减少高混低量 (HMLV) 生产中因定制夹具导致的低效。协作机器人还能移动至车间作业点。

普渡制造推广伙伴关系识别出最受益于协作机器人采纳的制造商画像。投资协作机器人最适合：

• 50-500 员工、拥有产品族组合的制造商
• 寻求资本投资快速回本期的所有者(如 6 个月)
• 无法排满班次、但能重新部署员工至高增值岗位的管理者
• 从事重复或危险作业的操作员

得益于美国国家标准技术研究院 (NIST) 工程实验室 (EL) 内制造机器人测量科学计划的工作，协作机器人现更小、更轻、更易于中小制造商 (SMM) 集成，且在工作单元内互操作性改进。

将协作机器人视为车间操作员的远程助手

MIT 研究发现：人机协作比纯人工或纯机器人单独作业高效 85%。协作机器人运作如员工助手。

纯机器人需海量编程与传感器应对变量。例如：让人拿呈零件给机器人做分装或焊接，比训练机器人去设施别处——涉及所有安全环境因素——取料作业，成本效益高得多。

协作机器人则适配多机型多应用软件，可快速重新部署增加运营灵活性。它们轻量但可靠。许多协作机器人质保运行时长足以连续运行数年。

三大最常见协作机器人类型：

1. 固定底座—— 通常为单臂，执行零件工具重复作业。
2. 移动式—— 特别适合拾取放置任务与快速换型。
3. 可穿戴式—— 如外骨骼，让用户兼具人类优势与机器力量耐力。

协作机器人可编程执行多种应用

HMLV 生产任务多变，给生产力与设备综合效率带来挑战。但 HMLV 仍常含单调常规作业，易致错误与重复动作导致工人劳损受伤。

协作机器人在 HMLV 车间常见应用：

• 机台看护—— 最常见用途，替代拾取放置零件工具的重复任务。
• 自适应装配—— 协作机器人灵活性使其能拧螺丝、拧螺栓、卡入零件、涂胶等。
• 零件与产品检测—— 机器人无人类精神疲劳限制，配备多高分辨率相机/传感器时检测更快。
• 焊接—— 协作机器人灵活性在点焊与弧焊中日益常见。认证焊工严重短缺，此用途将持续增长。
• 包装发货—— 任务从套收缩膜到装箱上托盘。协作机器人适合重物搬运任务。

协作机器人的多功能性是其对 HMLV 工作最吸引人优势之一。如拥有一名能掌握多种往往枯燥任务的员工。

实施协作机器人的挑战

NIST 实验室持续推进协作机器人统一标准，使看似规格相同的系统可被重复、有意义地测量、评估、比较。

NIST EL 智能系统部组长 Elena Messina 对协作机器人推广挑战提供洞见：

• 中小制造商虽知晓机器人趋势与潜在收益，但常因缺乏成功确定性而犹豫投资。
• 即使有商业化技术，制造商常被迫自行判断协作机器人能否达预期。中小制造商可能缺乏专职程序员，编程复杂度随协作机器人 OEM 而异。
• 必须有清晰定义的预期成果，才能实现妥善集成实施。否则集成易变成超预期的持续性支出。

协作机器人也有局限：

• 运行速度常慢于标准自动化。
• 多数协作机器人载荷与臂展有限，虽少数型号针对性改进。
• 某些危险应用的协作机器人可能需额外安全基建(如围栏、区域扫描仪)。

IMEC 助您受益于协作机器人

制造商可获得协作机器人提供的传统机器人价值主张——做重复任务释放人工从事更复杂工作。此外，协作机器人成本显著低于自动化系统，为制造商未来创新定位。

协作机器人对中小制造商可能是令人生畏的前沿，尤其早期自动化数字化尝试未顺者。IMEC 可引导您完成协作机器人实施流程，助您做出明智投资决策。

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IMEC、CIRAS、普渡 MEP 合作提供免费网络研讨会系列，教育制造商了解先进机器人与自动化技术在制造运营中的收益与应用。

协作机器人入门网络研讨会
8 月 13 日 @ 10:00
亮点：协作机器人如何为公司增值、提升生产力、改善可靠性，学习这些工业机器人如何安全地与员工协同工作。

哪款机器人适合我？网络研讨会
8 月 27 日 @ 11:30
入门指南：基于需求、机器能力与预算，选择适合设施的正确机器人应用。了解协作与/或工业机器人如何提升生产效率。

自主移动机器人 (AMR) 网络研讨会
9 月 8 日 @ 14:00
亮点：自主移动机器人 (AMR) 能力、应用、如何安全自主运行。