2019年11月20日 16:35:24

合作机器人和传统机器人有什么区别?

合作机器人和传统机器人有什么区别?

合作机器人只是工业机器人产业链中非常重要的一个子类。它们有其独特的优势,但缺点也很明显:为了控制动力和碰撞能力,合作机器人的运行速度相对较慢,通常只有传统机器人的三分之一到二分之一。本文将尝试回答以下问题:为什么你需要一个合作机器人?合作机器人的起源?合作机器人和传统机器人有什么不同?

为什么我们需要合作机器人?

合作机器人的兴起意味着传统机器人必须有一些不足或者不能适应新的市场需求。

总而言之,有三个要点:

传统机器人部署成本高

事实上,相对而言,工业机器人本身的价格并不高。对于主流场合使用的机器人,售价根据负载能力从10W到40W不等。一般来说,机器人的使用寿命为5~8年,作为一种相对高端的工业设备来说并不昂贵。

传统机器人部署(将机器人安装在工厂中并正常运行)成本高昂,原因有二:目前的工业机器人主要负责工厂中的重复工作,这取决于它们非常高的重复定位精度(在空间中重复到达某些固定位置的能力,平均机器人可以做的小于0.02毫米),以及固定的外部环境。

为了确保这一点,除了机器人本身的设计要求之外,要加工的产品需要放置在固定的位置,以便机器人每次都能在相同的位置准确地取出或执行操作。对于现代复杂的装配线操作,在整条生产线上使用机器人为每个过程设计这些固定的外部环境需要大量的资源,占用大量宝贵的车间,并需要数月的实施时间。机器人很难使用。只有训练有素的专业人员才能熟练地使用机器人来完成配置、编程和维护。普通用户很少拥有这样的能力。

这是一项系统工程,将过去由工人主导的装配线转变为由机器人和自动化设备主导的装配线。绝大多数终端工厂客户没有这种能力。因此,需要第三方角色来完成这部分工作。该第三方是根据客户现场的实际情况完成机器人最终部署的系统集成商。

系统集成商的工作至少包括:生产线的自动化改造计划(工艺、设备布局、人员配备等)。)以及机器人外围支撑设备的设计、制造和安装。满足技术要求的机器人编程与调试。客户技术团队的培训。以及后续的售后维护。

根据许多行业组织和前辈的统计,部署/集成整个机器人的成本大约是机器人价格的3-4倍。近年来,随着国内集成商的快速扩张,竞争越来越激烈,整体价格也有所下降,但基本上还是2-3倍。

以普通弧焊工作站为例,进口弧焊机器人的采购价格约为11~15w,但经过系统集成商层后,总报价不会低于30w,有些夸大的甚至可以报100w。在工资相对较高的长江三角洲和珠江三角洲地区,熟练焊工的工资约为5000-7000英镑。机器人将取代1~2名工人,投资回报率将不少于2年。许多中小企业主会犹豫不决,观望机器人。

如果有更多的机器人使用机器人,在大多数情况下,原有的生产线需要翻新甚至重建,这不仅需要巨额投资,还可能涉及停工和翻新,这也是许多工厂安装机器人速度缓慢的原因之一。

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此外,因为每条生产线上的大多数设备(末端工具、非标准机械、控制流程等)。)是为特定产品设计的,如果生产要求中途改变,很可能以前的生产线不能直接满足新产品的生产要求,这涉及机器人系统的重新设计和部署,这部分工作量有时会接近第一次部署。

简而言之,单个机器人不能直接用于工厂的生产线,需要许多外围设备的支持。虽然机器人本身是一种具有高灵活性和高灵活性的设备,但整个生产线却不是,一旦涉及生产线的变更,成本就非常高。

无法满足中小企业的需求

中小企业是机器人新兴市场的主要客户。目前,传统的工业机器人不能很好地满足中小企业的需求。传统工业机器人的目标市场是能够大规模生产的企业。

大规模生产是20世纪最流行的资本主义生产方式,其主要特征是生产过程分解、装配线装配、标准化零件、大规模生产和机械重复劳动。

能够大规模发电的企业对机器人系统的高部署成本相对不敏感,因为产品定型后,生产线在足够长的时间内不会发生很大变化,机器人基本上不需要重新编程或重新部署,可以利用机器人标准化和高效的特点来最大化投资价值。

汽车工业是大规模生产的典型代表,世界上第一个工业机器人也部署在通用汽车的工厂里处理冲压件。今天,汽车工业仍然占全球机器人出货量的40%以上:

新车从上市到退出市场通常需要3~6年的时间。在此期间,即使有变化,只有外观和内部装饰将被微调。这些变化不会影响机器人的工作(车身焊接、喷漆和主要零件的处理)。因此,在机器人的整个生命周期中,基本上不需要改变已完成的生产线或重新部署机器人,只需要正常的维护,这就发挥了机器人的优点,避免了其缺点。

然而,中小企业是不同的。他们的产品通常具有批量小、定制化和周期短的特点。他们没有太多资金来进行生产线的大规模改造,而且对产品的投资回报率更为敏感。

这要求机器人具有低综合成本、快速部署/重新部署能力以及简单易用的使用方法,这是传统机器人难以满足的。

此外,在机器人应用的一些新兴行业中,即使是大型企业也面临着与中小企业同样的问题。3C工业是这方面的典型代表。

在3C市场,手机、平板电脑、可穿戴设备等主流产品更新速度非常快。基本上,生命周期只有1-2年,甚至几个月。如果采用传统的机器人方案,投入了大量的资源,花了几个月时间建造的生产线可能连成本的一小部分都回收不了,生产的产品应该从市场上收回。然而,如果生产线再次改革,投入大量资源是不可接受的。

除了资本投资,3C工业在很多时候更关心时间。普通机器人自动化改造计划需要一个月到几个月的时间,但3C产品不能在每次更换中等待这么长时间。苹果在那边表示“苹果7外壳的生产将于下个月开始”,而你方则表示“等我一个月后重建生产线”。显然,这是不现实的。在这种情况下,人们仍然是可靠的。经过三天的训练,他们将立即上岗。

无法满足新兴的合作市场

工业机器人一直是高精度和高速自动化设备的典范。然而,由于历史和技术的原因,与人相处的安全性并不是机器人发展的重点。因此,在大多数工厂,出于安全考虑,栅栏通常用于隔离机器人和人员。

幸运的是,对于大多数以前由机器人完成的工作,机器人可以在没有人类参与的情况下独立完成。

然而,随着劳动力成本的增加,许多以前没有使用机器人或很少使用机器人的其他行业已经开始寻求机器人自动化解决方案,如前面提到的3C行业,以及制药、食品、物流等行业。

这些新兴产业的特点是产品种类繁多,通常体积小,对运营商的灵活性/灵活性要求高。在成本可控的情况下,现有机器人很难给出满意的解决方案。那我们该怎么办?

机器人做不到。人们可以补充它。我们把人和机器结合在一起。

人类负责需要高度灵活性、触觉和灵活性的过程,而机器人利用其快速和准确的特性来负责重复性工作。

例如,当组装键盘时,机器人可以将键帽放在适当的位置,人可以扣动它。例如,当组装移动电话/计算机时,机器人负责将主要备件和螺钉放在适当的位置,而人负责安装电缆、紧固和拧紧螺钉。

然而,如果两者合作,在中间再设一道栅栏太不方便了。人和机器人必须相互交流,首先通过安全门。总的效率不如单独使用人那么高。此时,需要一些额外的技术来确保机器人和人类能够在同一个区域安全工作,并且不需要栅栏等障碍物阻挡在中间,这就要求机器人具有安全协作的特点。

主要机器人制造商的机器人配备了自己的安全技术,如ABB的安全移动(SafeMove)、Fanuc的分布式控制系统(DCS)和KUKA.safe of KUKA。然而,它们的安全功能仍然相对初级,例如用虚拟围栏代替物理围栏,当有人接近时自动停止,这仍然不是一种完全合作的安全技术。

合作机器人的起源

为了准确定义合作机器人,首先看两个名词。协作区是指机器人和人类可以同时工作的区域。协作机器人(Collaboration robot)是指设计用于在协作区域直接与人类互动的机器人。

如前所述,中小企业是合作机器人的一个非常重要的客户群体,合作机器人的兴起也离不开中小企业。

2005年,从2005年开始,由EUFP6项目资助,参与企业包括ABB、KUKA、Reis、Comau、Güdel等。其目的是想方设法阻止劳动力向低成本国家的离岸出口。主要论点是,如果中小企业能够通过机器人技术提高劳动力水平、降低成本和提高竞争力,就可以避免劳动力外包(将就业机会留在国内)。因此,合作机器人的最初市场是中小型企业。

同年,Esben.stergaard、KasperSt.y和KristianKassow在丹麦南部大学一起做研究时,创立了宇宙机器人(UniversalRobot)。现在首席执行官本·斯特加德是丹麦南部大学的助理教授。三个人发现了中小型企业对机器人的新需求(也与当时丹麦政府领导的机器人项目有关),并于2009年推出了第一台合作机器人UR5。

UR5之前的大多数合作机器人都是在传统机器人的基础上进行改进的。UR5是第一个从产品设计开始就按照合作机器人的要求开发的机器人。

此后不久(2008年),罗德尼·布鲁克斯创立了“反思”,其最初目的也是帮助当地中小企业提高生产效率、降低成本和减少离岸外包。最初的双臂巴克斯特不太成功,慢慢地开始落后于乌尔。去年秋天,一种新的单臂索耶机器人被引进,市场接受程度还有待观察。

经过UR和Rethink之后,大量新成立的合作机器人公司已经成长起来,市场上的合作产品越来越多。合作机器人的概念逐渐被大家认可和接受。

合作机器人和传统机器人有什么区别?

从本质上讲,合作机器人与传统机器人没有太大区别,在合作机器人的早期发展中,只有基于不同设计理念生产的工业机器人产品从传统机器人进行了改造。

如果我们必须找出差异,第一个差异是两个机器人瞄准不同的市场。这已经解释过了,这里不再重复。

第二个区别是它们替换的对象不同。基于传统机器人的自动化改造是用生产线代替生产线。作为整个生产线的一个组成部分,机器人很难单独拿出来。如果某个环节中的机器人出现故障,整个生产线可能不得不在没有设计支持的情况下关闭。然而,合作机器人的独立性非常强。它取代了一个人。两者可以互换。如果一个合作机器人坏了,最好移动一下,找个人来代替它。整个生产过程的灵活性非常高。

所有这些谈论都是关于优势的。既然合作机器人如此优秀,它们能取代传统机器人吗?

当然不是,合作机器人只是工业机器人产业链中非常重要的一个子类。它们有其独特的优点,但缺点也很明显:为了控制动力和碰撞能力,合作机器人的运行速度相对较慢,通常只有传统机器人的三分之一到二分之一;为了减少机器人移动时的动能,协作机器人通常重量轻,结构相对简单,这使得整个机器人的刚性不足,定位精度比传统机器人低一个数量级。由于低自重和低能量的要求,协作机器人体积小,负载小于10kg,工作范围仅相当于人的手臂,不能在很多场合使用。

借用Rethink Baxter的口号,合作机器人的目标应用可以概括如下:合作机器人最终将成为一个过渡概念。随着科技的发展,未来的所有机器人都应该具有与人类安全合作的特点。本质安全应该是理想机器人的基本特征。正如我们不再区分黑白电视和彩色电视,统称为电视,我们也不再区分功能机器和智能机器,统称为移动电话,未来的所有机器人将不再区分协作和非协作,将统称为机器人。

来源:新型战略机器人

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