協(xié)作機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人有什么不同?
協(xié)作機(jī)型是近兩年流行起來的機(jī)器人應(yīng)用的新的方向。協(xié)作機(jī)器人和傳統(tǒng)的機(jī)器人有很多方面都有區(qū)別,筆者恰好有使用協(xié)作機(jī)器人和傳統(tǒng)機(jī)器人的一些項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),本人就根據(jù)自己之前的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)來給大家討論一下這兩者之間大概的區(qū)別。
第一,協(xié)作機(jī)器人和傳統(tǒng)機(jī)器人非常大的一個(gè)區(qū)別在于傳統(tǒng)的機(jī)器人的負(fù)載,從三公斤到三五十公斤,甚至到三五百公斤,都有非常好的產(chǎn)品和型號去選擇。傳統(tǒng)機(jī)器人的負(fù)載從輕型到重型,產(chǎn)品型號都非常完善,可供選擇的產(chǎn)品型號很多。而協(xié)作機(jī)器人主要都是輕型負(fù)責(zé)的機(jī)器人,市面上主流的有三公斤,五公斤,五公斤,十公斤,基本上負(fù)載都集中在20公斤以下,所以從負(fù)載來講,協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用在輕量級的,工業(yè)應(yīng)用場景。這些場景主要是:涂膠、檢測、測量,物料的上下料和醫(yī)療行業(yè)!如果說需要使用的重在機(jī)器人,那毫無疑問只有選擇傳統(tǒng)機(jī)器人協(xié)作機(jī)器人是不具備這樣能力的。
第二,協(xié)作機(jī)器人有別于傳統(tǒng)機(jī)器人的非常重要的一個(gè)特征就是協(xié)作機(jī)器人帶有碰撞檢測,協(xié)作機(jī)器人可以非常靈敏的檢測出所關(guān)節(jié)所受的力量,他就可以判斷哪些力量是正常的受力,哪些力量是因?yàn)橥鈬淖枇ε鲎菜鸬牧氐淖兓辛诉@個(gè)技術(shù)特點(diǎn),協(xié)作機(jī)器人就可以完成人機(jī)無縫的交互,而避免因?yàn)闄C(jī)器和人的交互可能引起對人碰撞傷害的威脅。那么,這一點(diǎn)傳統(tǒng)機(jī)器人是很難做到的,傳統(tǒng)機(jī)器人在部署時(shí)必須要額外安裝安全圍欄來避免機(jī)器人運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可能給人帶來的潛在安全威脅。那么,從這一點(diǎn)上來講協(xié)作機(jī)器人比傳統(tǒng)機(jī)器人更加安全。所以說,現(xiàn)在有很多醫(yī)學(xué)上使用到機(jī)器人的話,都會(huì)優(yōu)先考慮協(xié)作機(jī)器人。
第三,協(xié)作機(jī)器人還有一個(gè)非常重要的特點(diǎn)就是支持拖動(dòng)示教,顧名思義就是協(xié)作機(jī)器人的機(jī)械臂非常靈敏,我們可以手動(dòng)拖動(dòng)機(jī)器人手臂來運(yùn)行我們想要運(yùn)行的軌跡,那么這個(gè)過程中,機(jī)器人系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)的紀(jì)錄整個(gè)軌跡的數(shù)據(jù),我們在編寫程序的時(shí)候直接調(diào)用之前記錄的軌跡數(shù)據(jù)就可以重現(xiàn)剛才手動(dòng)拖動(dòng)機(jī)器人運(yùn)行的軌跡,這樣就大大降低了后期機(jī)器人工程師開發(fā)程序的時(shí)間,使得工程師開發(fā)的效率大大提高。
當(dāng)然,協(xié)作機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)還有很多,當(dāng)然也有它的缺點(diǎn),在這里就不一一說明,感興趣的朋友可以找更多的資料研究,希望以上的觀點(diǎn)能對你有所幫助,關(guān)于協(xié)作機(jī)器人的技術(shù)問題,我們可以再繼續(xù)交流,交換意見和看法。
本人在一家世界500強(qiáng)的汽車電子零配件企業(yè)負(fù)責(zé)工業(yè)4.0相關(guān)技術(shù)的引入,而機(jī)器人是工業(yè)4.0的核心組成部分,那么到底使用協(xié)作機(jī)器人Cobot還是工業(yè)機(jī)器人Robot,他們的優(yōu)勢到底是什么,這類的問題有很多朋友問過我,借著這個(gè)機(jī)會(huì)給各位朋友進(jìn)行一下匯總和答復(fù),歡迎溝通。
遇到這個(gè)問題,大家普遍的回答是協(xié)作機(jī)器人安全、價(jià)格低、調(diào)試簡單,所以它可以和工人完美的結(jié)合起來工作,這就是協(xié)作機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)。這個(gè)回答沒有任何的問題,但是在我經(jīng)歷了很多機(jī)器人集成項(xiàng)目后,我感覺這個(gè)回答還是不能表達(dá)出兩種機(jī)器人的本質(zhì)差異。
在系統(tǒng)分析之前,我們先說一下協(xié)作機(jī)器人的缺點(diǎn)
1. 負(fù)載比工業(yè)機(jī)器人低,當(dāng)前市面上主流的協(xié)作機(jī)器人負(fù)載主要在10公斤以下,而工業(yè)機(jī)器人負(fù)載從0.5公斤到幾百公斤,覆蓋面非常的廣,如果想選擇大負(fù)載的機(jī)器人,那么協(xié)作機(jī)器人是不適用的。低負(fù)載的原因和協(xié)作機(jī)器人的安全要求有關(guān)系,我們能理解配有大負(fù)載的機(jī)器人很難保證它的安全性。
2. 價(jià)格比同規(guī)格的工業(yè)機(jī)器人高,很多人說協(xié)作機(jī)器人價(jià)格應(yīng)該便宜才對,實(shí)際上對比主流的能夠得到認(rèn)可的國際知名協(xié)作機(jī)器人品牌,同等負(fù)載的價(jià)格一定是協(xié)作機(jī)器人更高一些,因?yàn)樗褂门浼枰邆涮赜械陌踩笠赃_(dá)到各個(gè)主流國家的安全標(biāo)準(zhǔn),這導(dǎo)致它的成本一定比工業(yè)機(jī)器人貴。但是當(dāng)前我國如雨后春筍般涌起大量的協(xié)作機(jī)器人品牌,對標(biāo)四大家族機(jī)器人他們還是具備一定的價(jià)格優(yōu)勢,但是性能和穩(wěn)定性還需要評估,而且相比國產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人他們價(jià)格也沒有優(yōu)勢。
3. 比工業(yè)機(jī)器人的速度慢,協(xié)作機(jī)器人因?yàn)橐_保安全性,它使用的電機(jī)需要兼顧安全保護(hù)的功能,這就導(dǎo)致協(xié)作機(jī)器人的速度不可以太快,這點(diǎn)也很容易理解,拿著一個(gè)10公斤的物體,如果機(jī)器人具有極快的速度,那么誰也保證不了安全,只有在相對可控的速度范圍,才能確保人員和周圍物品的安全。
4. 重復(fù)精度比工業(yè)機(jī)器人低,精度一直是協(xié)作機(jī)器人的詬病,因?yàn)樽陨淼闹亓渴艿较拗疲行﹨f(xié)作機(jī)器人抖動(dòng)的情況都很嚴(yán)重,雖然這幾年各大廠家在不斷的提升精度,但是和工業(yè)機(jī)器人相比還是要差一些,這里面需要特別提到的是ABB的Yumi雙臂協(xié)作機(jī)器人,它的精度可以達(dá)到0.05mm,這在協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域是極難實(shí)現(xiàn)的,但是這款機(jī)器人的負(fù)載僅有500g。在市面上大多數(shù)的協(xié)作機(jī)器人重復(fù)精度是0.3mm,但是經(jīng)過大量的實(shí)踐檢測,很多協(xié)作機(jī)器人還是達(dá)不到這個(gè)水平的。
在說了這么多協(xié)作機(jī)器人對比工業(yè)機(jī)器人的不足之后,是不是很多朋友會(huì)有疑問,我們是不是沒有必要引入?yún)f(xié)作機(jī)器人了呢?
在當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域,我們要不要引入?yún)f(xié)作機(jī)器人?這個(gè)問題答案看目前協(xié)作機(jī)器人的如此強(qiáng)勢的風(fēng)頭,各位心里一定早有答案了,如果它真的不好,為什么這么多人還在使用它呢?到底協(xié)作機(jī)器人的優(yōu)勢在哪里?我相信下面內(nèi)容會(huì)對大家有所幫助。
首先我要明確告訴大家的一點(diǎn)是,協(xié)作機(jī)器人的安全性是必要的前提,但是絕對不是它可以大量的推廣和使用的根本原因,工業(yè)機(jī)器人在安裝圍欄和安全激光掃描儀、安全光柵等安全配件后,也能確保人員和周邊物品的安全,甚至同樣負(fù)載的工業(yè)機(jī)器人在加上安全配件后的價(jià)格也基本和協(xié)作機(jī)器人持平。為什么我們花同樣的錢不去買一個(gè)速度更快、精度更高的機(jī)器人呢?
再說到人機(jī)協(xié)作,請問各位在各個(gè)公司見到過幾次機(jī)器人把產(chǎn)品放到操作工人手里的情況呢?在我們這種歐洲企業(yè),公司規(guī)定目前還沒有任何一家協(xié)作機(jī)器人可以離開安全配件獨(dú)立的工作,因?yàn)樗鼈冸m然在碰觸身體四肢時(shí)可以有效的及時(shí)停止確保人員安全,但是在眼睛、脖子、胸口、下體等敏感的位置還是會(huì)具有一定的受傷風(fēng)險(xiǎn)(我被協(xié)作機(jī)器人打過臉,說不疼那是因?yàn)橛蓄I(lǐng)導(dǎo)在場),這是歐洲企業(yè)接受不了的情況。換句話說,我們很多企業(yè)甚至都不拿協(xié)作機(jī)器人當(dāng)安全的機(jī)器人,但是我們還在全力的推進(jìn)協(xié)作機(jī)器人的進(jìn)展,為什么呢?
根本原因就是一點(diǎn),協(xié)作機(jī)器人的特點(diǎn)最符合當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展需求。
什么意思?難道工業(yè)機(jī)器人不符合嗎?那么我們就看一下當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展趨勢吧。
可以看一下日常使用的工業(yè)產(chǎn)品,包括手機(jī)、電腦、汽車、家電等,品牌、型號、種類千差萬別,每一個(gè)公司的產(chǎn)品都有不同的外觀尺寸、功能差異,特別是當(dāng)前的汽車工業(yè),還提出了定制化、個(gè)性化汽車的口號,也就是說以后的每一臺車可能都不一樣,我可以選擇不同的車輛核心參數(shù)、車身顏色、內(nèi)飾及功能配置甚至外觀。這就導(dǎo)致當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)逐步離開了單品種大批量推動(dòng)型生產(chǎn)模式,而是轉(zhuǎn)變?yōu)樾∑贩N多批次的生產(chǎn)模式,每個(gè)產(chǎn)品的工藝流程、加工順序、每天的產(chǎn)量都將變化多端,而且無法提前給出準(zhǔn)確的預(yù)期,以前一條生產(chǎn)線只做一個(gè)型號一種產(chǎn)品的情況將越來越少見到,所以現(xiàn)在的生產(chǎn)企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率、提高投資回報(bào)率,他們將更多的追求精益生產(chǎn)(所以精益生產(chǎn)在工業(yè)4.0話題的帶動(dòng)下已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域下一個(gè)需求爆點(diǎn)),而精益生產(chǎn)對設(shè)備要求的核心條件就是柔性、可擴(kuò)展性、可重復(fù)利用。
機(jī)器人自然是屬于設(shè)備的一種,但是它還帶有一個(gè)“人”字,大家都知道機(jī)器人根本不是人,外觀看就是一個(gè)機(jī)械臂,稱之為“人”就是需要它有更加靈活的應(yīng)用甚至可以像人一樣思考問題。
之前討論了協(xié)作機(jī)器人相比工業(yè)機(jī)器人的缺點(diǎn),那么工業(yè)機(jī)器人也不是完美的。
1. 工業(yè)機(jī)器人具有較大自重,在同樣負(fù)載下,工業(yè)機(jī)器人的自重往往都比協(xié)作機(jī)器人大很多。而協(xié)作機(jī)器人,因?yàn)榘踩紤],它的自重很輕,這意味著什么呢?它可以輕松的移動(dòng)、重新布局。
2. 工業(yè)機(jī)器人編程方式較為困難,四大家族的每種工業(yè)機(jī)器人,編程方式都不一樣,除非受過專業(yè)培訓(xùn)的人員,普通工人和技術(shù)人員很難直接對機(jī)器人進(jìn)行操作,也就是門檻太高了,編程周期也比較長。而協(xié)作機(jī)器人有一個(gè)特點(diǎn)就是,幾乎都支持拖拉示教,人可以手把手的把機(jī)器人拖拉到目標(biāo)點(diǎn),省去了大量的仿真、模擬、評估時(shí)間,現(xiàn)場直接調(diào)試。調(diào)試周期和修改周期大幅度的縮短,極大的提升了工程師的效率。
3. 工業(yè)機(jī)器人讓人感覺不夠“友好”,它給人帶來的視覺沖擊、心理壓迫更強(qiáng),大家可以看到,工業(yè)機(jī)器人大多數(shù)選用了紅色、橙色等醒目顏色提醒周邊人員注意,告訴大家我是危險(xiǎn)的,即便隔著圍欄,高速運(yùn)行的機(jī)器人和噪音也會(huì)讓周圍的人員不舒服,總感覺有威脅存在。而協(xié)作機(jī)器人,往往采用了藍(lán)色、綠色、淺黃色等溫和的色彩,它們的速度慢、噪音低,人員在旁邊工作完全沒有壓力。而且在交互界面方面,工業(yè)機(jī)器人的示教器界面往往具備科技化復(fù)雜化的特點(diǎn),很多都是英文顯示,不懂得人一看就覺得高大上,但是不知道怎么操作。協(xié)作性機(jī)器人的示教器往往具備極強(qiáng)的親和力,界面簡單、操作簡便、提示內(nèi)容支持中文和互動(dòng),甚至不需要輸入高級密碼就可以改變機(jī)器人的姿態(tài)。還有的協(xié)作機(jī)器人示教器帶有兩個(gè)大眼睛非常可愛,這對員工充滿了親和力,不用躲避害怕,沒事都想玩玩。
綜合以上的特點(diǎn),大家應(yīng)該能夠感受到協(xié)作機(jī)器人的優(yōu)勢應(yīng)該不只是安全了吧,但是安全絕對是最高的優(yōu)先級。
其他行業(yè)我不太確定,但是在汽車電子行業(yè),特別是歐美企業(yè),現(xiàn)在都逐步減少了使用基于大型傳送帶的全自動(dòng)化生產(chǎn)線。為什么呢?因?yàn)檫@種全自動(dòng)線投資是固定的,一次性的,后續(xù)很難變化的。舉個(gè)例子,一個(gè)公司投資了2000千萬,建立了一條可以滿足客戶峰值產(chǎn)能的節(jié)拍要求全自動(dòng)線,但是在第一年,可能實(shí)際客戶的訂單僅有30%第二年60%第三年才能達(dá)到100%,但是市場變化預(yù)期未知,萬一客戶到時(shí)減少訂單,這條線就等于產(chǎn)生了極大的浪費(fèi),不只是錢,它占據(jù)的巨大面積都會(huì)導(dǎo)致很多新項(xiàng)目無法引入,請問企業(yè)能拆了它嗎?(這點(diǎn)我會(huì)再寫一個(gè)文章詳細(xì)介紹)
為了降低風(fēng)險(xiǎn),提高投資回報(bào)率,把錢用在刀刃上,企業(yè)就需要了分布投資,根據(jù)近期的客戶需求可以及時(shí)的調(diào)整生產(chǎn)線的配置和布局,這就是柔性。當(dāng)產(chǎn)能上升時(shí),企業(yè)可以添加瓶頸崗位設(shè)備,這就是可擴(kuò)展性。當(dāng)這條線沒有訂單時(shí),里面的設(shè)備可以用來做別的產(chǎn)品或者型號,這就是可重復(fù)利用性。
那么我們想想?yún)f(xié)作機(jī)器人的特點(diǎn),它可以輕易的進(jìn)行程序修改,輕松的進(jìn)行位置的轉(zhuǎn)移,在生產(chǎn)線任何位置實(shí)現(xiàn)快速部署。當(dāng)一條生產(chǎn)線沒有產(chǎn)能時(shí),里面的機(jī)器人可以有針對的轉(zhuǎn)移到另外一條生產(chǎn)線去工作,真的就像人一樣,哪里需要去哪里。
用協(xié)作機(jī)器人傳遞產(chǎn)品代替?zhèn)鹘y(tǒng)的傳送帶,就不用在項(xiàng)目初期就鎖定生產(chǎn)線的產(chǎn)能和面積,產(chǎn)能增加時(shí)我們就增添設(shè)備和機(jī)器人,減少時(shí)就搬走設(shè)備和機(jī)器人。同理假如我們設(shè)計(jì)了一條基于傳送帶的全自動(dòng)線,可以覆蓋100%的產(chǎn)能,但是客戶需求到了120%,企業(yè)難道還要再為20%的產(chǎn)能建立新的一條生產(chǎn)線嗎?
這只是作為代替?zhèn)魉蛶褂玫膮f(xié)作機(jī)器人,如果把協(xié)作機(jī)器人放進(jìn)設(shè)備里面參與工藝呢?比如涂膠、緊螺絲、焊接等崗位,那么這個(gè)設(shè)備就是萬能設(shè)備了,因?yàn)榫幊毯唵?,尋找位置容易,這種設(shè)備可以兼容所有產(chǎn)品的涂膠、和緊螺絲,最多需要更換一個(gè)工具端。說到更換工具段,那就更不得了,你帶個(gè)螺絲刀就是緊螺絲設(shè)備、帶個(gè)膠槍就是涂膠設(shè)備、帶個(gè)焊槍就是焊接崗位。
大家看到了什么?一次性的投資換取了最多的可能,大幅度提升了柔性、擴(kuò)展性和重復(fù)利用性。而且機(jī)器人的價(jià)格和交期穩(wěn)定,可以大幅度縮短設(shè)備的交貨期并且降低設(shè)備的價(jià)格。(買個(gè)機(jī)器人做個(gè)工具端可能就1個(gè)月,做個(gè)非標(biāo)設(shè)備可能得3個(gè)月)最關(guān)鍵的是,這種設(shè)備永遠(yuǎn)不會(huì)閑置,沒活干就改造換型換工藝,什么傳統(tǒng)設(shè)備可以做到這點(diǎn)呢?
而上述這些就是協(xié)作機(jī)器人的最大優(yōu)勢,各位可能很難想象帶著工業(yè)機(jī)器人到處跑,但是帶著協(xié)作機(jī)器人到處跑,都已經(jīng)做到AGV車上成為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品了。(當(dāng)然個(gè)人強(qiáng)烈反對把機(jī)器人放在AGV上,看起來高級,但是這樣會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人的使用率非常低,投資回報(bào)率極低)
綜上所屬,這就是協(xié)作機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人最大的不同,協(xié)作機(jī)器人是工業(yè)4.0的核心組成部分,它安全、靈活、柔性,而工業(yè)機(jī)器人適合于大負(fù)載和對速度對精度或者環(huán)境有極高要求的情況。所以目前兩者在各自的領(lǐng)域都發(fā)揮了巨大的作用,當(dāng)然協(xié)作機(jī)器人當(dāng)前的發(fā)展空間還是巨大的,我后續(xù)也會(huì)寫一篇文章分析后續(xù)協(xié)作性機(jī)器人的發(fā)展趨勢,當(dāng)前的協(xié)作機(jī)器人還不是完美的,不過大家都在努力讓這個(gè)世界變得更加美好。
工業(yè)4.0、中國制造2025,要靠我們每一個(gè)企業(yè)、每一個(gè)工程師、每一個(gè)成員的努力,感謝大家。
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