协作机器人助力中小制造商提效增收

工业机器人历史比许多人想象的更久远。首台工业机器人 Unimate 的专利于 1961 年授权。虽然大型制造商（如汽车 OEM）曾使用机器人，但对中小制造商（SMM）而言鲜有可及之选。

时代已变。机器人现在常被视为 SMM 的必备工具，让小规模运营也能与大企业竞争。尤其是新一代“协作机器人”。据机器人工业协会定义，协作机器人（Cobot）专为在明确协作工作空间内与人并肩直接作业而设计。

协作机器人为制造商带来什么？

每个忙碌的制造员工都希望多一双手，协作机器人提供配备摄像头和运动传感器的高科技机械臂，可适配不同伸展距离和负载。与传统“单任务”自主机器不同，协作机器人技术能模仿检测小型汽车零件或轮毂组件等重复性任务所需的多种手臂动作。

协作机器人能将员工从重复性任务中解放，使其专注于需高级技能的工作。伊利诺伊州 Calumet City 的 Kay Manufacturing 总裁 Brian Pelke 举例：三名原专注于单料箱目检的人员，现可改驾驶叉车等工作。“我们希望他们多用脑、少用手。”Pelke 说。

Pelke 近期在《芝加哥论坛报》文章中详述协作机器人 ROI 优势。他以不足 5 万美元购入首台协作机器人，30 天内全面投产；员工仅用 90 分钟完成基础编程教程。

Pelke 称协作机器人通过转移机床操作员的包装职责，为 Kay 节省约 15 万美元包装成本。他指出机器能持续检出汽车零件视觉缺陷，而人因疲劳或分心仅能 10 次中发现 9 次。

协作机器人的移动性是另一优势，可适应几乎任何工作空间。大多数重量远低于 80 磅、占地仅几英寸。运行功率远低于传统机器人，且无需改变产线布局即可重新部署至多种应用。非常适合小批量、快速换型作业，协作机器人能以极高一致性执行

重复性任务。

据《论坛报》文章，协作机器人销售预计到 2026 年增长 34%，全球机器人支出估计达 130 亿美元。机器人工业协会报告 2018 年首季北美机器人出货量创纪录。

但协作机器人目前仅占机器人销售的 3%（据《论坛报》），可能因该技术仍处于新兴阶段。

机器人正式安全标准始于 2016 年：国际标准化组织（ISO）发布 ISO/TS 15066，美国国家标准协会（ANSI）同年采纳为 ANSI/RIA TR R15.606（RIA 即机器人工业协会）。

依据标准，若人与活动机器保持足够距离、且接触时力与压力传递受限，则机器人判定为“安全”。

美国国家标准与技术研究院（NIST，隶属商务部）认为这些安全指南为后续研究提供良好起点。除持续研究协作机器人安全，NIST 还开展两项研究，探讨人机并肩作业的细节，据 NIST 制造机器人测量科学项目经理 Elena Messina 称，将在安全与生产力上带来重大收益。

许多协作机器人内置摄像头感知环境。为正常工作，摄像头坐标系与机器人坐标系必须对接。Messina 称，NIST 正开发工具增强这种协同，探讨“机器人是否偏离自认位置？”、“坐标系是否与实景对齐？”等问题。

NIST 还研究用于检测和追踪人的摄像头与算法，有望改善安全与人机交互。

为协作机器人编程执行大多数制造任务并不难，但可更简单。越简单，人为引入错误的机会越少，从而减少安全隐患和生产问题。为此，NIST 正原型开发基于增强现实和虚拟现实的先进界面，使协作机器人编程更直观（Messina 语）。

随着安全标准与管理技术演进，协作机器人已在车间与人近距离协作，常无需额外围栏或屏蔽。在现行安全指南下，它们承担曾对工人构成重复性损伤风险的循环任务，成本远低于传统车间设备。

从分拣包装到胶粘安装，协作机器人可快速编程以精简以下任务：

Kay Manufacturing 员工 David Young 表示不想念协作机器人接管的小汽车零件目检工作。受访《论坛报》时他说，协作机器人接手了导致他手脚关节炎的体力劳动。“肉眼难看清每个细节，这让我的工作更轻松。”

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