协作机器人是工业机器人吗相比传统工业机器人优势是什么?

2021年12月,工业和信息化部等15个部门联合印发《“十四五”机器人产业发展规划》,推动了我国机器人产业在“十四五”时期迈向中高端水平。据工信部装备工业一司司长王卫明介绍,我国已经连续8年成为全球最大的工业机器人消费国。2020年制造业机器人密度达到246台/万人,是全球平均水平的近两倍。


在智能制造转型的趋势下,国家把机器人作为战略新兴行业重点扶持对象。机器人产业在短时间内吸引了众多投资者的关注,大量的资本正不断涌入行业上下游以及周边服务中。

新一代信息技术发展又为机器人发展提供可靠的保障,尤其是图像识别、语音识别等人工智能技术的实用化突破,带动机器人感知、学习、人机交互、分析决策能力的显著提升。

机器人作为新兴技术的重要载体和现代产业的关键装备,在政策、市场、资本等有力的支撑下,正引领产业数字化发展、智能化升级,不断孕育新模式、新业态。

一方面,随着国内制造业的逐渐转型,工业生产对自动化的需求开始从单机设备转向全自动设备、全自动生产线,希望机器人能达到全自动化生产线柔性化需求。另一方面,随着供给侧改革正向需求侧改革递进,以“小批量、多品种、定制化”为特点的新需求趋势正取代单一化、规模化的模式,要求机器人的灵活性能达到更高水平。相较于传统工业机器人,协作机器人以灵活性强、安全系数高、投资回报快等优势,让不同规模的企业都能快速实现智能自动化,更好满足市场新需求。

协作机器人与传统工业机器人相比,具备多项优势:

传统工业机器人体型偏大,结构复杂,灵活度有限。若是涉及到生产线自动化改造、机器人外围支持设备的设计等情况,需要一周甚至更多的时间进行部署。而协作机器人结构相对简单,体型小,重量仅为传统工业机器人1/10或更低,能够灵活快捷进行部署,满足企业柔性化的生产需求。

相比传统工业机器人需要隔开人员进行操作,协作机器人一般安装有力反馈和碰撞检测等应用技术,一旦在工作过程中与工作人员发生接触会自动停止运动,避免或减轻对人员造成伤害。

传统工业机器人需要进行复杂的安装和特定的配置和编程,还要针对客户生产特点制定相应解决方案,对中小型企业来说使用成本非常高。而协作机器人易于编程,设置手动引导功能达到自行安装,企业通过简单培训即可自行操作使用,真正做到高效、快捷、方便。

传统工业机器人投资主要涉及购买机器和部署两大块,以高负载机器人为例,价格多在三四十万元,项目通常需要在大规模生产线上进行部署,实施时间少则几周多则几月,有时甚至需要停工停产,投资回收期一般需要几年时间。而协作机器人成本较低,约为十几二十万元不等,部署时间一般数天或一周,能够更快助力企业实现经济效益。

据报道,2016年,国内协作机器人出货量约1714台,2017年达到3618台,同比增长了1倍多,之后协作机器人的出货量更是一年一个新台阶。2020年出货量达到7514台,相比2016年增长3.38倍。近5年的年均复合增速高达45%。


目前,在协作机器人领域,国内以大族机器人为代表国产品牌,从技术突破、扩展应用、安全保障等方面推动协助机器人产业朝着更加高质量方向发展。基于十多年电机、伺服驱动和运动控制经验,大族机器人自主开发了六轴Elfin系列协作机器人,打造功能更完整、产品更可靠、技术更开放、服务更高效的智能机器人产品。


这款协作机器人采用国内首创机械臂双关节模组设计,通过独特的臂型设计,优化奇异点,实现更灵活的表现和更高的集成度。每个关节运动范围均能达到±360°,保证末端到达更多、更高难度位置,在业内处于领先水平。

在技术方面,大族Elfin系列协作机器人采用先进的电磁式抱闸方式,即在运行时遇到紧急情况如突发断电或者急停时都会直接抱死不下坠,以此保障不伤害到人员;还设置开源ROS接口,用户可以在开源ROS接口处通过EtherCAT实时控制机器人关节。此外,为了方便用户快速上手,示教器采用图形化软件设计,直观易懂,操作简便。

值得一提的是,大族Elfin系列协作机器人主打高性价比,负载范围达到3-20kg,多维度满足客户的不同的需求。现已广泛应用于上下料、螺丝锁付、打磨、涂胶、实训、诊疗等场景和3C、机加工、半导体、汽车、卫浴、健康理疗,精准医学、锂电新能源、新消费及教育等行业领域。


当前,协作机器人产业正蓬勃发展,大族机器人努力抢抓机遇,直面挑战,着力突破核心技术,深耕行业应用,加速助力推动机器人产业迈向中高端,为建设智造强国提供强有力的支撑。

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成功案例艾利特协作机器人用于汽车中控屏装配线

         随着国内汽车消费市场的升级,除了传统的汽车厂商,近年来发展起来了许多造车新势力,汽车四化推进产业升级,每年发布的新车型和改款车型越来越频繁,产品多样性和定制化成为各家厂商新的竞争点。这也为汽车零配件生产商提出了更高的要求和挑战。

 某汽车中控屏幕供应商,需要在3个月内完成某新能源汽车的两款汽车中控屏幕的自动化组装生产线设计和投产,以保证该汽车对于产品出货量、一致性和品质的要求。汽车厂调研了当时主流的一些汽车零部件厂商,发现自动化生产线大都采用两种模式:不是手工生产线,就是用直线模组或者直线模组搭建而成的xyz直角坐标机器人生产线;因此在项目初期用户偏向于使用模组的方案。
       艾利特和集成商分析了汽车中控屏的生产流程,发现该项目涉及屏幕组件的检测、压合、电路主板与外壳的螺丝锁附、屏幕功能测试、背壳的装配等工艺流程,工艺流程复杂而且高度耦合;如果使用传统的模组方式,虽然能够实现生产工艺,但不能很好地适当下和未来的生产需求,因此向客户推荐了以机器人为核心的自动化方案。
       集成商对于方案的技术前瞻性表示认可,并认为先进的自动化生产理念能够为他们的终端用户带来很好的示范效应。但作为传统生产性企业,集成商仍然存在顾虑:其一是成本;其二是生产的精度和节拍能否满足要求;其三是能否满足项目周期。
艾利特协作机器人解决方案:
助力汽车中控平台智能制造

       艾利特和集成商针对客户的工艺和顾虑进行了有针对性的研究和设计,并充分利用艾利特完整的产品线优势——将协作机器人与传统工业机器人进行组合,结合不同品类的技术特点和优势,迅速提交了以协作为核心的混线解决方案。
       这套方案的优势非常明显:与操作人员有可能接触、空间紧张的上料部分部署倒挂安装的协作机器人,结构紧凑,人机共线;来料的条码读取和装配检查、螺丝拧紧的工位,机器人运行只需平面操作、节拍要求高,则由SCARA机器人执行;物料在不同工站的搬运和装配则由高速的工业六轴机器人进行。
以协作机器人为核心的混线应用

艾利特研发团队为产品提供专业支持

       艾利特优秀的核心技术能力和高部件自研率使得机器人的设备成本经济可控,±0.03mm的重复定位精度完全能够满足客户对于精度的要求。此外得益于特殊优化的机器人设计,整个方案具备结构紧凑、易于维护特点;机器人作为标准组件,简化了方案中机构的设计,本身具备很好的互换性,能够大幅降低整个方案的风险和停线风险。
       协作机器人编程简单,该项目按照客户要求如期在40天内完成整线6台机器人的设计、部署、调试和上线,并且满足了集成商对于客户订单的需求。 

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未来的智能工厂是人与机器和谐共处所缔造的,这就要求能够与人一同协作,并与人类共同完成不同的任务。这既包括完成传统的“人干不了的、人不想干的、人干不好的”任务,又包括能够减轻人类劳动强度、提高人类生存质量的复杂任务。正因如此,人机协作可被看作新型的必有属性。

作为一种新型的工业机器人,扫除了人机协作的障碍,让机器人彻底摆脱护栏或围笼的束缚,其开创性的产品性能和广泛的应用领域,为工业机器人的发展开启了新时代。那么协作机器人的主要特点和优势有哪些呢?

协作型机器人的主要特点

1.轻量化:使机器人更易于控制,提高安全性。

2.友好性:保证机器人的表面和关节是光滑且平整的,无尖锐的转角或者易夹伤操作人员的缝隙。

3.感知能力:感知周围的环境,并根据环境的变化改变自身的动作行为。

4.人机协作:具有敏感的力反馈特性,当达到已设定的力时会立即停止,在风险评估后可不需要安装保护栏,使人和机器人能协同工作 。

5.编程方便:对于一些普通操作者和非技术背景的人员来说,都非常容易进行编程与调试。

协作型机器人的主要优势

1.生产过程中的灵活性最大。

2.承接以前无法实现自动化且不符合人体工学的手动工序,减轻员工负担。

3.降低受伤和感染危险,例如使用专用的人机协作型夹持器。

4.高质量完成可重复的流程,而无需根据类型或工件进行投资。

5.采用内置的传感系统,提高生产率和设备复杂程度。

基于人机协作的优点,顺应市场需求,更加灵活的协作机器人成为一种承担组装和提取工作的可行性方案。它可以把人和机器人各自的优势发挥到极致,让机器人更好地和工人配合,能够适应更广泛的工作挑战 。

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