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协作机器人和传统工业机器人的区别在哪里?

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协作机器人(Collaborative Robot)与传统的工业机器人(Industrial Robot)还是很大的不同的,首先payload是不一样的,协作机器人偏向处理精密的小重量工件,因此直接造成了面向的工业应用领域的不同;其次就是厂商主推的impact sensitive,可以在撞到人的情况下停止运动,所以可以省去安全围栏(很多情况下还是需要区域传感器的);还有就是可以手工移动机器手臂进行示教,不需要掌握专门的编程语言,容易上手,这也跟整体的尺寸和重量设计有关;还有一个特点就是以ABB的YuMi为代表的双臂协作(Rethink是假双臂,做得东西更像玩具)。

 

没有机器是不需要人的维护和调整的,只是需要的多少而已,机器越可靠,flexibility越大那么相对来说就更不需要人的操心。传统机器人和协作机器人都是做重复的规定动作,从这点上看没有区别,只有这样自动化程度也才会高。

 

人机协作设计出来的目的就是克服传统机器人的某些缺点,并且攻占更细分的精细操作和定制化操作的市场,并不能取代传统机器人,而且目前也没有得到大范围的应用,看一看它的尺寸你就知道大的部件必然是无法加工的了。

 

空间肯定是协作机器人的一个优势,但这个优势存在的前提是协作机器人和传统工业机器人都能够胜任这个任务。因为体积小,重量轻,安装和调试简单,同样的一台机器可以相对方便的移动位置(YuMi两个人就可以抬),重新进行教导,极大的提高了生产线的柔性,减少的投入。而反观传统工业机器人,就是工件、机器和机器人的位置发生些许变化都要人工拿着控制器调半天,更别说如果为了新的生产工序移动位置,整个地板和围栏要重做,基本就跟重新安装一样的麻烦。


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协作机器人的优势
安全性

机器人和人交互,必须要保证的是人类安全,碰撞检测是协作机器人务必要实现的功能,是人机协作的前提。国际标准化组织,在2016年发布了ISO/TS 15066标准,对协作机器人安全性分为安全级监测、手动示教、功率和力限制、速度和分离监控四个方面。

 

传统工业机器人的工作场景往往是在保护围栏或其它保护措施后,而协作机器人能够直接和操作人员在同一条生产线上工作,却不需要使用安全围栏与人隔离,为全手动和全自动的生产模式之间搭建了桥梁。


传统机器人也有碰撞检测功能,但是传统机器人碰撞检测的目的一般是为了减少碰撞力对机器人本体的影响,避免机器人本体或者外围设损坏。

 

协作机器人碰撞检测的功能是为了解决人和机器人共融的问题。其实现的方式,有借助力感知皮肤,关节力矩传感器,电流估算力反馈模型等方式。在实现的方式上,务必需要体现碰撞力的设置,以满足不同环境下力的灵活设置。

 

易于上手

易用性最为直接是拖动示教。还有很多企业通过对机器人编程语言优化,推出图形化编程界面实现。

 

拖动示教的原理是借助机器人的动力学模型,控制器实时的算出机器人被拖动时所需要的力矩,然后把提供该力矩给电机使得机器人能够很好地辅助操作人员进行拖动。其计算公式包括惯性力项、科里奥利力和离心力项、重力项以及摩擦力项。

 

而当中根据选择的摩擦力模型可以分解为粘性摩擦力项、库仑摩擦力项以及补偿。摩擦力的计算是相对复杂的数学模型。基于目前技术的实现方式,有无传感补偿技术;加外置力传感器反馈优化模型计算;弹性装置伸缩模型计算等。这一步每家机器人公司均有独特优势,可以达到无重力拖动示教功能。

 

低成本

灵活

协作机器人本体重量必轻,能够适应不同场景的搬动和简单安装,产品安装及移动部署相对灵活。


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协作机器人的劣势

a). 速度慢

协作机器人作为工业机器人产业链中一个非常重要的细分类别,有它独特的优势,但缺点也很明显:为了控制力和碰撞能力,协作机器人的运行速度比较慢,通常只有传统机器人的三分之一到二分之一。

b). 负载小

低自重,低能量的要求,导致协作机器人体型都很小,负载一般在10kg以下。

c). 精度与工作范围

为了减少机器人运动时的动能,协作机器人一般重量比较轻,结构相对简单,这就造成整个机器人的刚性不足,定位精度比传统机器人差,且工作范围只与人的手臂相当。


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协作机器人应用场景


协作机器人首先得应用场景就是 “人不想干”场合,“人不想干”的场合往往用的人最多,“不想干”的过程也是逐步的,所以需要人机协作。

另外随着技术的发展,现在协作机器人上用的传感、控制技术 都可以广泛应用到所有的机器人上,到时候所有的机器人都可以是“协作机器人”。
如果说传统的工业机器人是一台任劳任怨的智能设备,那协作机器人却真正实现了从“机器”到“机器人”的跨越,从而能够与人类在各行业中进行协作。

 

现阶段,在制造业中,工业机器人已经是重要的角色,它将人力从低附加值的工作中解放出来,使得人们可以从事更有意义的工作和获得更高的回报。

 

不过,目前的传统工业机器人大多体积较大,且安全性不高,往往是被隔离使用。因此,人类没办法直接操控机器人。这也意味着目前传统工业机器人难以代替全部人类劳动。

 

与传统工业机器人所不同的是,由于传感器和视觉技术的改进,我们不必将协作机器人关在笼子里,这就极大程度的拓展了机器人的应用场景,移除了传统工业机器人工作时必要的防护措施,降低了机器人的使用技术门槛。并且,凭借着灵活的机械结构,协作机器人可以完成很多传统机器人无法完成的作业动作。
在2016年,协作机器人仅占工业机器人销量的3%。但Loup Ventures则预测,到2025年协作机器人将占工业机器人总销量的34%。

 

同时,国际研究机构Transparency Market Research也在发布的一份报告中称,到2024年底,全球协作机器人的市值将达到950亿美元,年均复合增长率30%。

 

基于此,行业内人士认为,未来机器人发展的一个重要趋势就是人与机器的协作,即实现人机共融。