協作機器人的定義

協作機器人是指在共享空間中與人類互動或在附近安全工作的機器人。與傳統的工業機器人相反，傳統的工業機器人旨在通過與人的接觸隔離來確保安全地自主工作。全球性行業協會國際機器人聯合會（IFR）定義了四種類型的協作制造應用程序：

· 共存：人與機器人可以并排工作，但是沒有共享的工作空間。

· 順序協作：人和機器人共享工作空間的全部或一部分，但不能同時在零件或機器上工作。

· 合作：機器人和人類同時在同一零件或機器上工作，并且兩者都在運動中。

· 響應式協作：機器人實時響應工人的動作。

在當今協作機器人的大多數工業應用中，協作機器人和人類工人共享相同的空間，但獨立地或順序地完成任務（共存或順序協作）。

協作機器人競爭現狀

協作機器人在中國興起于2014年，主要是以外資廠商UR、Rethink為主，國產協作機器人節卡、遨博、越疆、新松、達明、大族、艾利特、麥荷、珞石等企業亦正積極布局協作機器人市場。

傳統工業機器人“四大家族”近年也開始布局協作機器人，但相對優傲、節卡、遨博等企業來說，傳統工業機器人企業在協作機器人領域進展較慢，且市場活躍度不高，該市場主要仍是由優傲、節卡、遨博等新晉企業主導。

2014-2019年我國協作機器人銷量分別為600臺、1100臺、2300臺、4216臺、6400臺、8200臺。2020年預計全年銷量約為1.2萬臺；同時，2021-2023協作機器人銷量仍將持續向好，預計累計銷量有望超過6萬臺。

協作機器人8大優勢

1、易于編程。一些新的協作機器人設計為用戶友好且易于編程，從而無需工程師來實施。有些甚至具有手動引導功能，協作機器人可以通過示例來學到東西，同時可以按照完成其編程任務所需的一系列動作來進行引導。

2、安裝快速。設置自動化所需的時間越長，初始投資就越昂貴。員工培訓、生產停產以及必須聘請外部服務提供商的高成本可能會使投資回報的時間延長。對于中小型公司來說，這些可能會帶來很大的問題。

協作機器人設計的時候就考慮到了這點，以及需要具有開箱即用的功能。預編程軟件使用戶可以自行安裝機器人，因此用戶可以在不到30分鐘的時間內設置好。此外，協作機器人設置的時間短所帶來的靈活性提高了生產率和投資回報率。

3、部署靈活。協作機器人的主要賣點之一就是靈活性。為新任務編程協作機器人很簡單，并且不需要外部服務人員。這將多功能性引入到生產線中，并且可以很容易地將協作機器人設置為在同一天執行一系列不同任務，或者為某些任務指定工作的日期。

協作機器人可以輕松地集成到敏捷系統中，因為它們使用戶可以快速響應設計更改并相應地重新設置協作機器人。當前市場上的協作機器人可以擔當許多角色，通常為服務角色和工業角色。服務型協作機器人用于在公共場所提供信息、運輸貨物或提供安全保護。工業型協作機器人則具有多種應用，包括但不限于拾取和放置、包裝和碼垛、組裝、機器維護、表面精加工以及質量測試和檢查。

4、結果一致性。機器人永遠不會疲倦，因此和做同樣工作的人類做出來的結果相比，它們的結果更加一致和準確。這使得它們特別適合單調的任務，因為它們可以重復執行簡單的動作而不會降低工作質量。只要設置好，協作機器人就可以以相同的能力執行相同的任務。

5、提高生產力并優化流程。協作機器人在接管人類員工的過程中，員工難以在長時間內集中精力或將性能保持在一致水平，而機器人的精度將故障和產品缺陷的可能性降低到幾乎為零。快速更改協作機器人要執行的任務，這有助于工人優化生產線并削減成本，同時保持高標準的產品質量。

6、投資回收期快。協作機器人的成本低于工業機器人，而使用哪種應用程序以及使用時間長短，這也決定了協作機器人可以快速收回投資成本。由于協作機器人具有運用彈性較高、價格低、投資回本快等優勢，通常企業在3至4個月就可收回成本，使中國、巴西、印度、墨西哥等地區業務增長顯著，在一定制造業企業中提供了有效解決方案。

7、綜合使用成本低。協作機器人免維護、功率只有150瓦、不需要安全圍欄、不需要專門的機器人編程維護人員，大大降低了運作過程中的成本投入。

8、協作性與安全性。協作機器人能夠確保最高的安全性。全球有80%以上的協作機器人是在工人旁邊進行作業， 無需使用傳統圍欄。協作式機器人可以把工人從骯臟、危險、乏味和容易造成傷害的工作中解放出來。

協作機器人主要技術指標

1、有效負載

有效載荷是指機器人能夠承載的重量，所有機器人都會有一個規定的有效載荷，在計算時是不包括機械臂末端動作執行機構（如夾具）或輔助工具的重量的。

這意味著一臺機器人能夠攜帶的真實有效載荷，須在其標稱有效負載的基礎上減去機器人末端執行機構（如夾具）的重量。

而如果對機器人應用進行深入分析，考慮到實際的應用需求（如加速度）和物理參數（如摩擦系數）等方面的影響，就需要適當的減少機器人承載的最大有效載荷。

協作機器人的有效載荷一般在10kg以內。

2、重量

機器人本體的重量，意味著它是否能夠被輕松的移動并更換工作位置，或者需要叉車或 AGV 小車來做到這一點。

在一些車間，機器人需要不斷地更換工作“崗位”，以執行各種不同的生產操作任務。

而如果機器人太重，則需要更多的人工和工時來完成機器人的移位和固定。

3、可重復性 | Repeatability

很多時候，人們會問到有關機器人動作的準確性或精度的問題。但在協作機器人的世界中，這個指標其實是沒有什么太大意義的。

事實上，我們需要知道的是可重復性（Repeatability）。

由于協作機器人通常是通過人工試教/手動引導的方式進行編程和動作規劃的，機器人重新創建和執行完全相同的運動動作的能力，要比其能夠以毫米級的精度準確定位在某個 X、Y、Z的坐標點上更有價值。

目前大多數協作機器人的規格表中都會列出其最大的可重復性值，因此在我們測試和使用機器人時，通常都能夠獲得較其標稱值更小（也就是更好）的可重復性。

4、安全性

因為需要與人在一起近距離并肩工作，因此，對于協作機器人來說，安全性顯得尤為重要。

盡管安全性是一個非常復雜的問題，但很多機器人廠商還是會為其機器人產品標定相應的安全等級，并且，他們大部分都會得到由第三方機構頒發的安全認證。

同時，機器人的“安全”認證又會有著許多不同的變數，我們唯一需要搞清楚的一點，就是：機器人被認證是安全的，并不意味著這個機器人的應用就是安全的。

需要依據ISO 10218（或ISO/TS 15066）標準所規定的流程進行完整的風險評估，才能確定設備應用系統所具備的安全性能等級。

5、易用性

對于協作機器人這種經常需要與人類一起工作、并且頻繁切換不同操作任務的設備來說，編程配置的易用性，直接決定著其設備應用的生產運營效率；但這個指標其實是很難以量化的。因為它其實是非常依賴于人們的操作和使用習慣的。

同樣的操作界面或者使用方法，對某些人來說很容易，而對另一些人來說卻可能是很困難的。所以這個指標總是會帶有一定的主觀性的。

6、臂展

機器人的臂展，是指機器人手腕能夠觸及到的最大（遠）距離。

這個距離通常是從機器人的基座開始測量的。同時也有很多不同的方法可以測量機器人的臂展，而大部分時候我們都會選擇以機器人手腕可以達到的最大距離作為參考；通常協作機器人的臂展與人類的手臂長度相當。

責任編輯：xj