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广东工业机器人专业学校 协作机器人和工业机器人有什么不同?

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广东工业机器人专业学校 协作机器人和工业机器人有什么不同?

协作机器人:顾名思义,协同工作的机器人,它指人和机器一起协同工作,这种机器人一般不会太重,适应性会比较强,具有高度的灵活性和准确性、操作简单、方便使用,尤其是在中小型企业更是常见,既能为企业节约成本,又能为企业带来便捷之处。而工业机器人 ,一般用于工厂中的重复性劳动,为了使生产线流畅,一般还需要固定的外界环境,这样无论是对于工业机器人本身来说,还是在环境部署方面,都需要花费大量的成本,而且工业机器人一旦固定,便不方便移动。因此,工业机器人灵活性差,移植性也差,在使用过程 中,往往还需要第三方集成商,根据客户需求,设计搭建自动化设备生产线,另外对工业机器人的操作、配置、编程及维护都需要专业人员完成,从而工业机器人比协作机器人成本要高出很多。

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广东工业机器人专业学校介绍

概括的说:协作机器人,是一种可以在一定区域内安全的与人类进行直接交互的机器人。协作机器人的操作相对较为简单,是工业机器人的一个分系。

1、协作机器人要求

灵活性

相比传统大型生产线上的工业机器人,协作机器人需要和人类协作,结构尺寸应该更轻巧、更柔性,可操控的空间更大。

易用性

协作机器人强调易用性,例如可以通过手势,由可传感设备来跟随,降低使用门槛,一线工人可能只需要几个小时就会操作,免去传统工业机器人复杂的编程和配置。

安全性

协作机器人主要用于人机协作,和人类一起工作,必须保证安全,不能因为意外伤害到人类。这对协作机器人的感知、控制都要求很高。

成本低

协作机器人面向中小企业,尽可能低的成本是非常重要,但往往成本低性能也会随之降低,如果在控制成本的同时提高性能,是相对较难的。就目前而言价格都不低,比一般的工业焊接机器人要高。

协作机器人要具备以上4个特点,就必须要有感知、控制和限制力矩的能力。通过感知外部极小的力矩变化并做出反应避免碰撞,让人机协作过程更轻松、安全。

1、超小型、功能强大的伺服驱动器

一个驱动器物理尺寸足够小到能直接安装在机器人关节上,保证了机器人尺寸小巧结构紧凑。伺服驱动器直接安装在机器人关节上,把驱动器放置在离编码器反馈足够近的地方可以节省电缆,能减少干扰影响,获得比较低的EMI和RFI指标,系统稳定性大大提升。另一个让驱动器更易集成进关节的特性是驱动器固有的坚固性,可以承受关节内极高的机械加减速度。

2、双闭环控制算法

双闭环控制算法可以提升伺服电机性能达到最优状态。系统里的每个轴采用双闭环控制算法来提高减速机后端关节末端位置的定位精度。增量式编码器和Hall元件作为速度环反馈置于减速箱前端,19位高分辨率绝对值编码器作为负载末端位置反馈。

3.运动冗余

运动学冗余对于在一个特定的空间内操作几个机器人是很有用处的,因为运动干涉很容易处理。六个自由度是具有完成空间定位能力的最小自由度数,多于六轴的机器人,统一称为冗余自由度机器人。与传统的6关节机器人相比,7关节机器人可以以多角度伸展机械臂接近一个特定的原件。冗余自由度机器人在避障、克服奇异点、灵活性和容错性方面具有更多的优势,因此在复杂的工作环境中冗余自由度的工业机器人将拥有更多的用武之地。

4、力矩传感器

在人机协作的环境中,这些机器人被安排去完成高速、高精度的任务。使用相机、力传感器和其他感知元件,机器人可以感知到人存在并做出相应动作避免对人造成伤害。某些情况下,力矩传感器被放置在电机减速箱的后面来直接检测外部力矩的任何快速增加的变化;而其他时候,机器人需要输出一定扭矩去提升负载和把负载从一个位置移动到另一个位置。当机器人识别出运动过程中一个异常扭矩增加值,如碰撞,会自动停下来。

5、安全传感器

要想让工业机器人与人进行协作,首先要找出可以保证作业人员安全的方法。这些传感器有各种形式,从摄像头到激光等,目的只有一个,就是告诉机器人周围的状况。最简单的例子就是电梯门上的激光安全传感器。当激光检测障碍物时,门会立即停止闭合并回缩,以避免碰撞。在机器人行业里的大多数安全传感器也差不多是这样。

6、零件检测传感器

在零件拾取应用中,(假设没有视觉系统),你无法知道机器人抓手是否正确抓取了零件。而零件检测应用可以为你提供抓手位置的反馈。例如,如果抓手漏掉了一个零件,系统会检测到这个错误,并重复操作一次,以确保零件被正确抓取。

成品案例:

ABB推出的YUMI双臂协调机器人。

库卡推出的iiwa七轴机器人。

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本人在一家世界500强的汽车电子零配件企业负责工业4.0相关技术的引入,而机器人是工业4.0的核心组成部分,那么到底使用协作机器人Cobot还是工业机器人Robot,他们的优势到底是什么,这类的问题有很多朋友问过我,借着这个机会给各位朋友进行一下汇总和答复,欢迎沟通。


遇到这个问题,大家普遍的回答是协作机器人安全、价格低、调试简单,所以它可以和工人完美的结合起来工作,这就是协作机器人的优点。这个回答没有任何的问题,但是在我经历了很多机器人集成项目后,我感觉这个回答还是不能表达出两种机器人的本质差异。


在系统分析之前,我们先说一下协作机器人的缺点

1. 负载比工业机器人低,当前市面上主流的协作机器人负载主要在10公斤以下,而工业机器人负载从0.5公斤到几百公斤,覆盖面非常的广,如果想选择大负载的机器人,那么协作机器人是不适用的。低负载的原因和协作机器人的安全要求有关系,我们能理解配有大负载的机器人很难保证它的安全性。

2. 价格比同规格的工业机器人高,很多人说协作机器人价格应该便宜才对,实际上对比主流的能够得到认可的国际知名协作机器人品牌,同等负载的价格一定是协作机器人更高一些,因为它使用配件需要具备特有的安全要求以达到各个主流国家的安全标准,这导致它的成本一定比工业机器人贵。但是当前我国如雨后春笋般涌起大量的协作机器人品牌,对标四大家族机器人他们还是具备一定的价格优势,但是性能和稳定性还需要评估,而且相比国产的工业机器人他们价格也没有优势。

3. 比工业机器人的速度慢,协作机器人因为要确保安全性,它使用的电机需要兼顾安全保护的功能,这就导致协作机器人的速度不可以太快,这点也很容易理解,拿着一个10公斤的物体,如果机器人具有极快的速度,那么谁也保证不了安全,只有在相对可控的速度范围,才能确保人员和周围物品的安全。

4. 重复精度比工业机器人低,精度一直是协作机器人的诟病,因为自身的重量受到限制,有些协作机器人抖动的情况都很严重,虽然这几年各大厂家在不断的提升精度,但是和工业机器人相比还是要差一些,这里面需要特别提到的是ABB的Yumi双臂协作机器人,它的精度可以达到0.05mm,这在协作机器人领域是极难实现的,但是这款机器人的负载仅有500g。在市面上大多数的协作机器人重复精度是0.3mm,但是经过大量的实践检测,很多协作机器人还是达不到这个水平的。


在说了这么多协作机器人对比工业机器人的不足之后,是不是很多朋友会有疑问,我们是不是没有必要引入协作机器人了呢?

在当前工业领域,我们要不要引入协作机器人?这个问题答案看目前协作机器人的如此强势的风头,各位心里一定早有答案了,如果它真的不好,为什么这么多人还在使用它呢?到底协作机器人的优势在哪里?我相信下面内容会对大家有所帮助。


首先我要明确告诉大家的一点是,协作机器人的安全性是必要的前提,但是绝对不是它可以大量的推广和使用的根本原因,工业机器人在安装围栏和安全激光扫描仪、安全光栅等安全配件后,也能确保人员和周边物品的安全,甚至同样负载的工业机器人在加上安全配件后的价格也基本和协作机器人持平。为什么我们花同样的钱不去买一个速度更快、精度更高的机器人呢?

再说到人机协作,请问各位在各个公司见到过几次机器人把产品放到操作工人手里的情况呢?在我们这种欧洲企业,公司规定目前还没有任何一家协作机器人可以离开安全配件独立的工作,因为它们虽然在碰触身体四肢时可以有效的及时停止确保人员安全,但是在眼睛、脖子、胸口、下体等敏感的位置还是会具有一定的受伤风险(我被协作机器人打过脸,说不疼那是因为有领导在场),这是欧洲企业接受不了的情况。换句话说,我们很多企业甚至都不拿协作机器人当安全的机器人,但是我们还在全力的推进协作机器人的进展,为什么呢?


根本原因就是一点,协作机器人的特点最符合当前工业领域的发展需求。

什么意思?难道工业机器人不符合吗?那么我们就看一下当前工业自动化领域的发展趋势吧。


可以看一下日常使用的工业产品,包括手机、电脑、汽车、家电等,品牌、型号、种类千差万别,每一个公司的产品都有不同的外观尺寸、功能差异,特别是当前的汽车工业,还提出了定制化、个性化汽车的口号,也就是说以后的每一台车可能都不一样,我可以选择不同的车辆核心参数、车身颜色、内饰及功能配置甚至外观。这就导致当前的工业生产已经逐步离开了单品种大批量推动型生产模式,而是转变为小品种多批次的生产模式,每个产品的工艺流程、加工顺序、每天的产量都将变化多端,而且无法提前给出准确的预期,以前一条生产线只做一个型号一种产品的情况将越来越少见到,所以现在的生产企业为了提高生产效率、提高投资回报率,他们将更多的追求精益生产(所以精益生产在工业4.0话题的带动下已经成为工业领域下一个需求爆点),而精益生产对设备要求的核心条件就是柔性、可扩展性、可重复利用。


机器人自然是属于设备的一种,但是它还带有一个“人”字,大家都知道机器人根本不是人,外观看就是一个机械臂,称之为“人”就是需要它有更加灵活的应用甚至可以像人一样思考问题。

之前讨论了协作机器人相比工业机器人的缺点,那么工业机器人也不是完美的。

1. 工业机器人具有较大自重,在同样负载下,工业机器人的自重往往都比协作机器人大很多。而协作机器人,因为安全考虑,它的自重很轻,这意味着什么呢?它可以轻松的移动、重新布局。

2. 工业机器人编程方式较为困难,四大家族的每种工业机器人,编程方式都不一样,除非受过专业培训的人员,普通工人和技术人员很难直接对机器人进行操作,也就是门槛太高了,编程周期也比较长。而协作机器人有一个特点就是,几乎都支持拖拉示教,人可以手把手的把机器人拖拉到目标点,省去了大量的仿真、模拟、评估时间,现场直接调试。调试周期和修改周期大幅度的缩短,极大的提升了工程师的效率。

3. 工业机器人让人感觉不够“友好”,它给人带来的视觉冲击、心理压迫更强,大家可以看到,工业机器人大多数选用了红色、橙色等醒目颜色提醒周边人员注意,告诉大家我是危险的,即便隔着围栏,高速运行的机器人和噪音也会让周围的人员不舒服,总感觉有威胁存在。而协作机器人,往往采用了蓝色、绿色、浅黄色等温和的色彩,它们的速度慢、噪音低,人员在旁边工作完全没有压力。而且在交互界面方面,工业机器人的示教器界面往往具备科技化复杂化的特点,很多都是英文显示,不懂得人一看就觉得高大上,但是不知道怎么操作。协作性机器人的示教器往往具备极强的亲和力,界面简单、操作简便、提示内容支持中文和互动,甚至不需要输入高级密码就可以改变机器人的姿态。还有的协作机器人示教器带有两个大眼睛非常可爱,这对员工充满了亲和力,不用躲避害怕,没事都想玩玩。


综合以上的特点,大家应该能够感受到协作机器人的优势应该不只是安全了吧,但是安全绝对是最高的优先级。


其他行业我不太确定,但是在汽车电子行业,特别是欧美企业,现在都逐步减少了使用基于大型传送带的全自动化生产线。为什么呢?因为这种全自动线投资是固定的,一次性的,后续很难变化的。举个例子,一个公司投资了2000千万,建立了一条可以满足客户峰值产能的节拍要求全自动线,但是在第一年,可能实际客户的订单仅有30%第二年60%第三年才能达到100%,但是市场变化预期未知,万一客户到时减少订单,这条线就等于产生了极大的浪费,不只是钱,它占据的巨大面积都会导致很多新项目无法引入,请问企业能拆了它吗?(这点我会再写一个文章详细介绍)


为了降低风险,提高投资回报率,把钱用在刀刃上,企业就需要了分布投资,根据近期的客户需求可以及时的调整生产线的配置和布局,这就是柔性。当产能上升时,企业可以添加瓶颈岗位设备,这就是可扩展性。当这条线没有订单时,里面的设备可以用来做别的产品或者型号,这就是可重复利用性。


那么我们想想协作机器人的特点,它可以轻易的进行程序修改,轻松的进行位置的转移,在生产线任何位置实现快速部署。当一条生产线没有产能时,里面的机器人可以有针对的转移到另外一条生产线去工作,真的就像人一样,哪里需要去哪里。

用协作机器人传递产品代替传统的传送带,就不用在项目初期就锁定生产线的产能和面积,产能增加时我们就增添设备和机器人,减少时就搬走设备和机器人。同理假如我们设计了一条基于传送带的全自动线,可以覆盖100%的产能,但是客户需求到了120%,企业难道还要再为20%的产能建立新的一条生产线吗?


这只是作为代替传送带使用的协作机器人,如果把协作机器人放进设备里面参与工艺呢?比如涂胶、紧螺丝、焊接等岗位,那么这个设备就是万能设备了,因为编程简单,寻找位置容易,这种设备可以兼容所有产品的涂胶、和紧螺丝,最多需要更换一个工具端。说到更换工具段,那就更不得了,你带个螺丝刀就是紧螺丝设备、带个胶枪就是涂胶设备、带个焊枪就是焊接岗位。

大家看到了什么?一次性的投资换取了最多的可能,大幅度提升了柔性、扩展性和重复利用性。而且机器人的价格和交期稳定,可以大幅度缩短设备的交货期并且降低设备的价格。(买个机器人做个工具端可能就1个月,做个非标设备可能得3个月)最关键的是,这种设备永远不会闲置,没活干就改造换型换工艺,什么传统设备可以做到这点呢?


而上述这些就是协作机器人的最大优势,各位可能很难想象带着工业机器人到处跑,但是带着协作机器人到处跑,都已经做到AGV车上成为标准产品了。(当然个人强烈反对把机器人放在AGV上,看起来高级,但是这样会导致机器人的使用率非常低,投资回报率极低)


综上所属,这就是协作机器人和工业机器人最大的不同,协作机器人是工业4.0的核心组成部分,它安全、灵活、柔性,而工业机器人适合于大负载和对速度对精度或者环境有极高要求的情况。所以目前两者在各自的领域都发挥了巨大的作用,当然协作机器人当前的发展空间还是巨大的,我后续也会写一篇文章分析后续协作性机器人的发展趋势,当前的协作机器人还不是完美的,不过大家都在努力让这个世界变得更加美好。


工业4.0、中国制造2025,要靠我们每一个企业、每一个工程师、每一个成员的努力,感谢大家。


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结语:感谢机器人观察员的辛苦撰写及电器吧小编游魂喵的整理。有关广东工业机器人专业学校的介绍如果您还有不理解的,欢迎留言。

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