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协作机器人发展趋势展望

发布时间:2019-08-20

一、协作机器人技术趋势展望

除了协作机器人在机体的设计上变得更轻巧易用之外,协作机器人的发展已呈现出如下趋势:

(1)可扩展模块化架构

现阶段,机器人主要在结构化或半结构化环境下替代人工进行自动化生产,对机器人的性能要求也主要体现在运动控制精度、承载能力、可靠性和对环境的适应性等方面。目前,基于可扩展的软硬件平台的可重构机器人(Reconfigurable Robot)成为研究热点之一,GGII 认为,随着制造业的生产模式从大批量生产转向用户定制,未来机器人市场将会向以功能模块为单位,并且针对各个不同的作业要求个性化定制的方向发展。


(2)以自动化为目的的人工智能化

对于协作机器人来说,以往作业时需要根据具体的需求,由专业人员设定好机器人的行动轨迹进行作业,如果更换作业任务时,则需再次调整机械臂的作业线路。若协作型机器人被成功赋予高级人工智能,机器人将获得与真人一般的“常识”,从而能人机协同作业更易被整合,同时也减少了用户参与决断的机率,使得机器人变得更“聪明”。目前协作机器人还是以拖动示教为主,这里真正的人机协作还远远不够。一些企业已经开始在利用机器学习的方法,采集不同任务情况下产生的人、环境与机器的交互数据并分析,目的是打造一个更加智能化生产的闭环;同时,为了降低使用门槛,一些厂商也使用了自然语言识别类人工智能公司的开放技术,让协作机器人具备基本的语音控制和交互能力。


(3)机械结构的仿生化

目前,市场主流的六轴、七轴机械臂已经足够满足机械臂的位移和基本操作,但门槛在于机械臂抓取端的机械手仿生化技术,是否可以令协作机器人更自如地抓起更小巧的物体。协作机器人主要应用于工业生产领域,如在生产流水线上的辅助工人分拣、装配等操作,其机械臂越接近于人手臂的结构,其灵活度就越高,就更适合处理相对更精细的任务。三指变胞手,以及柔性仿生机械手,都属于提高协作机器人抓取能力的前沿技术。


(4)机器人系统生态化

不管是工业或者民用客户使用机器人,仅仅协作机器人本体并不能满足他们的使用要求,机器人应用往往需要复杂的工具端设计,配置和机器人的接口等相对复杂设置,机器人的应用才能完成。机器人系统开放生态环境,可以吸引第三方开发围绕机器人的成熟工具和软件,有助于进一步降低机器人应用的配置困难,提升使用效率。


(5)与其它前沿技术融合

从安全防护网走出来的协作机器人在克服了自身安全隐患,证明自己可以与工人并肩作战后,未来等待它们的是更加多样化的工作任务和工作环境。协作机器人要适应未来复杂工作环境,则需要搭载先进技术,提升其软硬件性能。在2017 世界机器人大会上,新松机器人展示“协作机器人+AR 眼镜”的解决方案,使用协作机器人整合AR 技术,用于产品生产环节的原材料加工监测,这一案例将为协作机器人搭载一些前沿技术提供发展方向。


二、协作机器人应用前景展望

未来在很大程度上,智能协作机器人的应用舞台仍立足于B端行业市场。随着工业4.0 时代的来临,全世界的制造企业也即将面对各种新的挑战。有些挑战已经通过日益成熟的自动化及自动化解决方案中机器人的使用得到了应对。在过去的生产线和组装线等工作流程中,人和机器人是隔离的,这一格局将有所改变。


协作型机器人将会变得越来越重要。虽然有些领域和生产线还是需要人力操作,但有些仍可以使用机器人实现局部自动化,以优化生产线。引进协作型机器人会为生产线和组装线应对挑战开拓新的机遇,找到更好的解决方案,把人和机器人各自的优势发挥到极致。协作机器人向行业市场渗透之时,市场上轻量化低成本的协作机器人产品有望进入到C端市场,为家庭和个人提供服务。


协作机器人产品在技术操作难度和轻巧度方面,已经有能力和机会在消费级市场得到使用。如越疆科技推出机械臂协作机器人Dobot,其具有计算机视觉和语音交互功能,已在海外市场推广,用户一部分来自于轻工业市场,很大一部分则来自于个人消费者。在美国等发达国家,机械臂型的协作机器人已成为家庭生活中的创造工具,针对激光雕刻、3D 打印、绘画等艺术创作需求,甚至是作为家庭烹饪的协力助手,以及为机器人编程提供支持,开发面向更多生活中需要的自动化服务,都提供了有效的帮助。因而协作机器人之于消费级市场,和工业市场同样具有良好的应用前景。


三、 协作机器人在工业4.0 的作用

(1)工业4.0 的定义

工业4.0:自动化设备与CPS 信息物理系统、物联网和云计算的结合,工业4.0 主要是将互联网作用于制造业。在这样的大趋势下,协作机器人将在工业4.0 中扮演重要的角色。


(2)协作机器人与工业4.0 兼容

协作机器人作为一种设备完全符合工业4.0 设计原则,它们配备兼容性高的工业用计算机接口,可轻松接入物联网(IoT)、大数据等,实现在任何工厂环境中互通互联。协作机器人通过收集数据并将其传递给其他系统进行分析、建模等方法,提高信息透明度。它们能够通过“为人类同事执行一系列对于人类操作者而言令人不快、过于疲劳或不安全的任务的方式,从而为人类操作者提供技术支持”。

尽管,协作机器人通常更多的是作为操作人员的工具使用,而不是作为自我主动的设备,但是它们仍然能够促进分散化决策。

另外,协作机器人是经典的工业4.0 产品,因为它们就是通过软件升级及其自身可编程性来实现不断进化的数字产品。它们甚至支持类似于XaaS(云服务)的数字化商业模式。


(3)协作机器人助力中小企业加速实现自动化

由于协作机器人具有多功能性、易于编程、体积小、重量轻且价格合理,目前正在广泛应用于中小型企业以及发展中国家的不同规模的公司,以改造那些可能无法建立交钥匙工业4.0 设施的旧工厂。在这形势下,协作机器人可促进中小企业实现自动化。


(4)协作机器人使工厂能够将生产流程所有权和知识保留在工厂内部

工业4.0 涉及生产流程的所有权和管理知识,其自动化系统通常由外部顾问公司进行设计、监控和管理。然而,今天,当公司选择生产基地时,生产工艺知识的可用性以及市场的邻近性正在取代低成本劳动力而成为主要标准。

当一家公司将自动化系统的管理外包给外部公司时,这不仅需要花费时间和金钱,而且更重要的是切断了现在工厂中所需要的人员知识和市场信息。由于协作机器人的编程、配置和控制在工厂内部经由本地化完成,所以选择协作机器人方案的公司可以保留完整自动化生产流程的所有权以及管理机器人所需的宝贵知识。这将为用户带来更大的运营灵活性和机动性,并在世界市场上具有更大的竞争力。

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