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【协作机器人】协作机器人赋能3C制造行业

2018 年 7 月 11 日 产业智能官

近日，优傲机器人总经理苏璧凯出席高工机器人年会，带来了一场《人机协作改变3C行业生产方式》的主题演讲，向大家讲述人机协作为传统3C行业生产带来的巨大转变。

丹麦优傲机器人于2008年率先推出了“协作机器人”（collaborative robot简称cobot）这一概念的产品，随后各大机器人厂商也争相推出自己的协作机器人，从此打开了人机协作的市场大门。

据分析，目前的国际市场出现一些变化，主要呈现以下三个方面：

1、市场需求朝定制化、小批量和多品种方向发展；

2、工作环境从劳动密集型向自动化生产发展，生产工人的数量明显减少，机器人等自动化设备明显增多；

3、生产方式面貌发生较大改变，自动化工厂、无人仓库已经成为可能。

市场需求发生变化，随之改变的是生产方式，传统、大规模、重型生产朝着自动化、柔性化方向发展。同时，物价上涨、劳动力缺乏等全球性问题为企业提出诸多挑战，企业需要更快的将产品、项目推向市场，对于制造周期的要求也明显提升，一方面，企业需要提高设备的使用率，降低劳动力成本，另一方面，企业需要有更加精准的营销方式，实现客户定制化销售。

在此市场背景下，对3C行业来说，生产方式的巨大改变，催生出了人机协作的客户需求，协作机器人的诞生，重新定义了制造业的生产方式，比起传统工业机器人，协作机器人结构紧凑、部署灵活，能够与人亲密合作，共享工作空间，而且操作方式简单易学。

市场新需求会带来新技术和新产品，协作机器人不仅能够帮助3C企业实现柔性化生产，而且可与人和谐相处，进一步解放人类生产力，把人们的创造力留在工厂。

因此，协作机器人有四大特点：结构紧凑、部署灵活、安全可靠、成本更低。所以，协作机器人不是设备，是工具。它能够与人并肩工作，所以能够帮助企业实现产线的快速升级；协作机器人十分灵活，能够任意移动、安装，如同移动工作站；在3C行业许多应用场景上，协作机器人可对应过个单工站。

以PCB主板组装产线升级改造为例，产线由6台UR5协作机器人+7名操作员+皮带循环系统构成，Cobot完成Spacer/TPM Riser/Heatsink/CPU ILM的组装、锁螺丝、CPU、DIMM的插、拔；人工完成辅助上料及检测机台的插线动作，全程可实现100秒/板。

再以单工站作业为例，一台UR5机器人可对应多个工站，实现取放、码垛、组装应用。而双臂单工站，是以3C以及其他需要双机配合组装和测试为应用场景，双臂既可单独运行，也可协同工作。UR3/5/10可任意搭配，实现多种工作半径，支持任意角度安装，满足不同空间和负载的需求。

而在中国，以国内知名企业哈工大机器人集团（HRG）为例，早已针对市场需求推出了T5协作机器人。在功能上，T5是一款可以进行人机协作的轻型机械臂，部署灵活，无需围栏，适用于多品种、小批量的柔性化产线，可完成搬运、分拣、涂胶、包装、喷涂、质检、注塑等工序，可为3C、机械加工、食品药品、汽车汽配等行业的中小型制造企业提供安全、简单、经济的自动化解决方案。由此可见，协作机器人拥有广阔的应用前景。

据预测，到2021年，协作机器人市场总量有望增至20亿美元。面对庞大的3C市场需求，本体厂商、集成商、3C制造商都拥有共同的市场机会，本体厂商需要内外兼修，集成商需要整合资源，3C制造商需要加快实现自动化和智能制造步伐。

未来，您的手机可能就是由协作机器人制造的，让我们拭目以待吧！

人工智能时代，协作机器人离我们有多远？

协作机器人是一种从设计之初就考虑降低伤害风险，可以安全的与人类进行直接交互和物理接触的机器人。近年来，得益于越来越完善的人工智能技术，协作机器人拥有了越来越灵敏的“五大感官”：交互（听/说）、监控（视觉）、知识（记忆）、分析（思考）、服务（行动），被越来越多的应用在服务领域。

协作机器人有哪些不同？

在2005年，由EUFP6（欧盟第六框架计划项目）资助，参与的企业包括ABB、KUKA、Reis、Comau、Güdel等，其目的是寻找防止劳动力离岸（offshore）输出到低劳动成本国家的方法。其主要的论点是：如果通过机器人技术增强中小企业（SMEs）的劳动力水平，降低成本，提高竞争力，就可以避免劳动力外包的情况，从而将更多的工作机会留在欧盟。因此，协作机器人（co-bots）最初的定位就与传统机器人不同，传统机器人是用先进的生产线代替落后的生产线，而协作机器人的定位是与人协作。

同一年，Esben Østergaard, Kasper Støy 和 Kristian Kassow在南丹麦大学一起做研究时创办了Universal Robot，现在的CEO Esben Østergaard当时是南丹麦大学的助理教授，三个人发现了中小企业对机器人的新需求（也与当时丹麦政府主导的一项机器人计划有关），并在2009年推出了第一款协作机器人UR5。

之后不久（2008年），Rodney Brooks创办了Rethink，其最初的目的也是为了帮助美国本土的SMEs提高生产效率，降低成本，减少离岸外包。

除了专业的协作机器人企业外，还有很多传统工业机器人厂商也纷纷踏足协作机器人领域，比如工业机器人四大家族中的库卡就在2015年的东京国际机器人展上发布了旗下协作机器人LBR iiwa，能够实现精细的力控制，比如去碰碰鸡蛋啊，和人亲密接触等等。

目前协作机器人为人所知的还是其在工业领域的应用，协作机器人可以弥补传统工业机器人柔性不足、成本太高等缺陷。另外，协作机器人还可以满足中小企业资金不充裕、3C行业要求柔性高等限制条件，这也在一定程度上丰富了协作机器人的工业应用场景。

小编认为，除了工业领域，协作机器人更大的潜在市场是在服务领域，并且已经取得了不错的成绩。

无人咖啡厅

当你走进咖啡厅，从支付到喝上咖啡都是无人的。这是是依靠AI智能实现的，并且你可以和机器人互动，得到的是和”真人“服务同样的体验。由硬蛋和Rethink Robotics共同打造的名为“AI咖啡”的无人咖啡厅，其中咖啡传送环节就是依靠Rethink Robotics旗下的协作机器人Sawyer完成，目前该场景已在深圳科影周展示，未来或可实现落地。

自主式种植牙系统

据报道，世界首台自主式种植牙系统在西安空军军医大学口腔医院亮相。据了解，改系统基于UR协作机器人进行开发，可以按照预先设定的运动路径进入患者口腔，在确定牙齿缺失位置后，机器人移动机械“手臂”将种植体拧入牙齿缺失的窝洞内，前后时间不到一个小时。实现路径是机器人通过CT扫描把患者整个颅脑和口颌系统的数据获取出来，通过特殊的标识系统把它结合起来，通过存储下的数据，机器人通过存储的数据可以在那个狭小的非直视空间里，精准找到相应的定位，完成种植的手术。

理疗机器人EMMA

据悉，新加坡公司AiTreat开发了机器人理疗师EMMA，其由南洋理工大学的毕业生与AiTreat公司共同研发，它可以为病人提供专业的物理治疗（如按摩、推拿等），帮助他们放松肌肉并减少损伤。中医理疗师只需判断病人的病情并制定相应的治疗方案，随后的推拿按摩工作由EMMA来完成。

EMMA装配了一个铰链式的机械臂和一台立体显示相机，通过编程实现各种按摩技巧，通过装配各种传感器，以把控病人的状态，针对性的帮病人放松某一块僵硬的肌肉。另外，EMMA在治疗中获取的数据还会上传至AiTreat公司的智能云平台，以供医师进行针对性的研究。

新加坡理疗机器人EMMA已经开始在新加坡国家篮球队帮助队员缓解疲劳和伤痛，并在部分医院进行试运营。

外科手术机器人

1997年5月5日，海军医院神经外科病房实施了我国第一台机器人手术。其实，外科手术机器人历史由来已久，目前全球最成功的外科机器人当属达芬奇机器人，它是第一台经过FDA认证的内窥镜手术机器人，并且是目前市场上唯一得到FDA认证的外科手术机器人，几乎垄断了全球手术机器人市场。

达芬奇手术机器人切口细小，且内窥镜还能传回高清3D视频，给主刀医生提供了钻进患者肚子的“即视感”。数字变焦功能使其即使在不继续向患者体内推进的情况下，也能将手术视野放大10倍以上，解剖结构、组织分层，看得更加清楚，提高了手术的准确度。

应用场景不断发展

以上是协作机器人在服务领域应用的几个主要场景，在弥补了人类在该场景下不足的同时，甚至还超越了人类，例如手术机器人的精确度远高于医生亲手所做的手术。但协作机器人的应用场景远不止这些，在2017年世界机器人大会上，来自全球顶尖的机器人科学家展示了其机器人研究成果。这些科学家有的来自企业、有的来自顶尖高校实验室，将近有80%的科学家展示了其在协作机器人领域的研究与成果，协作机器人应用场景在不断延伸和发展。

结语

机器人行业其实和计算机行业有很多类似的地方，一开始计算机主要用于科研机构以及大型公司，直到70年代出现了微处理器和较为简单的BASIC编程环境，再加上整机成本大幅下降，个人电脑才慢慢走上历史舞台。而现在的协作机器人就类似于40年前刚刚起步的个人电脑，虽然还有很多不完美的地方，但是代表了一个新的开始。小编认为，一旦人工智能相关技术取得突破，协作机器人将迅速走进千家万户，成为我们生活中不可或缺的好帮手，重演计算机时代的传奇。

2018协作机器人还会继续热下去吗？

摘要：2017年，协作机器人仍处于探索和百花竞艳的阶段，国外协作机器人虽然占据了大量的市场份额，但存在售价过高以及服务不到位等弱点。而本土厂商跳出国外技术思维，另辟蹊径，有望迅速占领市场。

众所周知，工业机器人的出现是人类在利用机械进行社会生产史上的一个里程碑。从最早的汽车工业到现如今电子电器、食品制药、工程机械等众多领域都已经在大量使用工业机器人自动化生产线。机器人的使用对于提高生产效率、保证产品质量同时避免大量工伤事故有着明显的效果。工业机器人发展趋于成熟，市场也相对饱和。

在人工智能技术快速落地的当下，单纯的工业自动化已经不能再满足生产的实际需求，协作机器人开始展露头角。与传统的工业机器人相比，协作机器人更加易用和实用，特别适合完成小批量、多批次的生产任务，尤其是机器人主体采购之后的后续投资所占比重远低于传统工业机器人。而且，除了可以弥补传统工业机器人的不足，协作机器人还可以应用在传统工业机器人不曾涉足的行业与领域，例如对柔性要求较高的3C行业，并在商业服务领域也展现出了巨大的应用潜力。这些优点让协作机器人被越来越多的用户所接受，其应用前景广泛，甚至有业内人士预估2018年将成为协作机器人的发展拐点。

2017年是协作机器人大热的一年，除了国外机器人巨头不断推出新技术和新产品，一些本土创业公司也交出了不错成绩单。在协作机器人大热的商业环境下，到底了哪些协作机器人在撑起这个市场？请大家一起随小编来看一看。

国外协作机器人-瑞士ABB

ABB在2017年发布了小件装配柔性自动化解决方案，其中一个环节由双臂协作机器人Yumi完成。

型号	IRB 14000 – 0.5/0.5
有效载荷	Payload 0.5 kg per arm
工作范围	Reach 559 mm
定位精度	Accuracy 0.02 mm
占地面积	Footprint 399 mm * 497 mm
用户接口	Foot interface
重点	Weight 38 kg
安装地点	Mounting position Table
温度	Temperature 5 C – 40 C deg
防护等级	IP 30

ABB在其双臂协作机器人大获成功的基础上，于2017年11月份推出单臂协作机器人，同属yumi家族，体积更紧凑，可实现更灵活的调度，安装更容易整合至现有的生产线中，具有单侧协助作业的功能。该产品预计在2018正式对外发布。

国外协作机器人-丹麦UR

作为第一个提出人机协作机器人理念的公司，也是目前为止全球人机协作机器人销售量排名第一位的公司，丹麦优傲（UR）引以为傲的不仅仅是产品的特点和性能，还有来自世界各地用户的反馈和各种成功案例所累积的口碑。

国外协作机器人-日本Denso

电装在2017年发布了一款6轴协作机械臂，臂长设计为310mm，最大承载重量为500g，重量低至3.8kg，约是电装先前小型机器人重量的的15％。构想的其应用的领域除工厂外，还可以预设应用在医疗领域、研究所及大学等教育机构等研发场合的研究、测试、学习等广泛应用。

国外协作机器人-瑞士Staubli

历史悠久的Staubli公司总部在瑞士，在2017年，其首次展示了全新TX2系列协作型机器人，该协作机器人在法国进行生产。

国外协作机器人-日本Kawasaki

川崎在去年发布了协作机器人duAro。

国外协作机器人-日本KAWADA

日本川田工业KAWADA机器人，热衷于人类与其共存和谐工作的理念。在日化行业有专业完整的展示，合作方为日本花王株式会社，形成了成熟的日化行业的应用。据其宣传材料介绍还应用在货币机器装配和外观检查的工作领域。

中国协作机器人-深圳越疆

深圳市越疆科技有限公司成立于2015年7月，是中国领先的协作机械臂解决方案供应商，致力于推广中国STEAM机器人教育以及促进工业级机械臂的发展升级，探索研究机械臂领域的广泛应用。其立志成为机器人领域的小米，以极具竞争力的价格主打“桌面机器人”细分市场，通过美国众筹，在市场一炮打响。

中国协作机器人-北京镁伽

MegaRobo于2016年6月创立于北京，仅一个月即完成 500万天使轮融资。镁伽致力于为中小制造业企业提供轻量易用的协作机器人，但从现场调研来看，产品设计较为粗糙，其中4轴协作机器人售价约4万元，6轴协作机器人售价约6~8万元。据镁伽工作人员介绍，现阶段产品研发已完成，具有投资回报期短（约10个月）的特点。虽未在现场展示机器人的防碰撞能力，但公司已完成了该模块的研发，目前正处于市场拓展阶段。

中国协作机器人-上海节卡

JAKA机器人公司目前在上海、常州建有研发、生产基地，2016年营收达数千万，2017年营收目标为1亿元。此外，节卡还获得了和君资本的1500万A轮投资，目前已在常州启动新一轮投资。2019年的产销量目标定为3000台，2020年前，超过5000台产销量。

在2017年，推出节卡小助™系列6轴协作机器人:小助™系列协作机器人,有3Kg、7Kg和12Kg三个规格。在机器人本体设计上，小助™使用了一体化关节技术，对电机、减速器、驱控板等进行了整体优化，减小了机器人本体自重，7Kg载重规格的协作机器人自重也仅为21Kg。

除了关键零部件的优化，小助™相比于市面上其他协作机器人，最大的优势在于可以实现移动终端无线、远程的动作设定和编辑，减少了示教器成本，以及用户的地域限制。

中国协作机器人-沈阳新松

在2017年，新松展示的产品中，协作机器人占比最高，或可推测其在产品方面的战略倾向。

中国协作机器人-珠海格力

格力董明珠表示：“我们的空调能做到极品，我相信自动化设备一定也能做到极品。”其在去年推出协作型智能轻型机械臂，订单数量约5000台左右。

中国协作机器人-台湾达明

广明光电旗下达明机器人所最新研发的达明机器人，该协作机器人整合视觉及后端的操控软体，能够手动拉引的方式教导机器手臂任何作动，缩短学习曲线，可大大提升生产效率并降低成本。

过去人机协作从A点到B点，必须系统工程师编写一串程式才能达成，达明机器人整合视觉及后端软体于手臂中，现在透过直接由手动拉引机器手臂到位，可同步完成学习及定位的功能，过程只需耗费3分钟，大大缩短作业人员的时间。

据达明机器人工作人员介绍，达明正在研制直流版协作机器人，便于该机器人搭载于直流AGV上应用，减少一个交直流变电箱的体积。表示该技术目前在行业内较为领先。

总结：

通过众多协作机器人厂商的沟通，均表示当前推出协作机器人只是为了证明自己技术可以达到，证明自身技术实力。目前各家公司基本均有自己的一款协作机器人，没有的也逐渐“后来居上” 了，如：电装本次推出了负载0.5kg的最小协作机器人Cobotta，仅重3.8kg。单从产品来看，协作机器人市场并不被各家公司看好，协作机器人并不是各公司主推产品，因为价格相对较高，运行速度慢，不能很好的满足工厂快节奏的生产的要求，目前生产环节中，真正的人机协作的情景还是少数。如库卡工作人员表示，iiwa售价80-90万，发布2-3年以来，销量并不是很好，今年都没有作重点展示。发那科工作人员表示，协作机器人在机器人总体市场占比大概在3%左右。电装的工作人员表示，协作机器人概念是优傲在前几年炒起来的，他表示，协作机器人的真正的场景应该定位在两个，一是高校、研究所和实验室等做科学研究实验时，通过协作机器人辅助配比和操作等，使研究实验更精准。二是，在医学手术领域，协作机器人辅助手术可以更加准确高效。

目前，涉猎协作机器人的企业中，传统的巨头机器人企业占比60%，而新型创业企业占40%。传统企业基于其长时间的积累和沉淀，具备优势，产品出众，例如ABB的Yumi，而创业型企业以上海交大为背景的JAKA机器人也展出了不错的产品。各大企业也在不断致力于协作机器人成本的降低。

小编认为，目前协作机器人有了一定的成功应用的场景，但限于AI技术、成本等因素，还未能大规模应用。未来随着AI技术的发展，成本下降，相信其潜在市场规模还会进一步扩大。