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协作机器人是工业4.0和智能制造计划的重要组成部分。这些新一代机器吸引了许多工程师，他们无需传统的安全防护装置即可控制力量并在装配线上的人员旁边安全地工作。
自从十年前协作机器人首次出现以来，他们已经改变了许多工厂车间，并使小型制造商更容易使用自动化。该技术还使许多公司能够将生产转移到美国并实施小批量，高混合生产策略。
“由于某些原因，如今的协作机器人特别引人注目，”环球机器人公司首席技术官埃斯本·奥斯特加德(EsbenOstergaard)于2008年率先开发了协作系统。“协作机器人与人工合作，而不是取代人工，特别是在制造工人流失的情况下，这尤其有价值一个敏感的问题。
Ostergaard解释说：“我们希望将工厂自动化的控制权交回操作员手中，”Ostergaard解释说，他最近因对工业自动化的贡献而获得了机器人工业协会的2018年英格堡奖。“我们希望给他们提供一种工具，以更有效地完成工作，而不是替代人员。我们希望将它们从像机器人一样的工作中移除，成为机器人
程序员并处理更多的增值任务。
Ostergaard表示：“这样做可能是利用协作机器人带来的最好的长期结果。”“这种对人类创造力的重新部署，加上机器人的可重复性，解决了市场发展和客户要求，要求高度的产品个性化。无论是对产品还是对制造产品的人来说，这都是质的变化。”
“协作机器人为过去一直担心自动化装配线的制造商打开了大门，”FANUCAmericaCorp.执行销售总监ChrisBlanchette补充道，该公司提供了五种协作机器人模型。“它最终使许多公司加入了自动化的价值。”
“操作员只需培训几个小时即可安装一台协作机器，它轻巧到可以每天在工厂周围重新部署多次，并且可以在没有围栏和防护的情况下运行。”技术支持DanielMoore说道。美国通用机器人公司的工程师。“从功能上讲，传统机器人的每一个弱点或困难都可以通过焦点的改变而消除。”
RethinkRoboticsInc.产品副总裁MattFitzgerald指出：“过去，很多人被机器人吓倒了，该公司在2012年推出了百特合作机器人。”如今，先进的技术使所有人，尤其是小型制造商都更容易使用机器人。协作机器灵活，易于使用且操作安全。”
协作机器人有望继续提高质量，提高效率并降低成本。但是，与任何自动化工具一样，它们的整体有效性取决于选择正确的应用程序并预先计划。
尽管有很多炒作，但协作机器人具有利弊，制造工程师必须仔细考虑。这项技术令人兴奋，但是对于某些类型的应用来说并不理想。例如，有限的有效载荷容量和较慢的运行速度是两个缺点。
根据国际机器人联合会的数据，对协作机器人的需求每年都在增长60%。到2025年，协作机器人预计将占全部机器人销售额的34%，高于目前的不到5%。
ASSEMBLY的2018年行业状况研究证实了这一趋势。超过三分之一(38%)的组装商计划在未来12个月内部署协作机器人。与2017年相比增加了7个百分点，比2016年增加了12个百分点。
由于它们具有灵活性并且几乎不需要安全屏障，因此，各种制造商都在使用下一代协作机器人。这些机器特别适合较小的公司。例如，为少于50名员工的制造商工作的受访者中有21%计划在未来12个月内部署该技术。这比2017年高8个百分点。
“中小型制造商正在推动对协作机器人的需求，”ABIResearchInc.的研究分析师RianWhitton说。“这是由对制造解决方案的需求所推动的，其中不包括对固定资产的大规模投资自动化或大型机械臂。这些任务包括机器维护，质量控制和照明组装等任务。”
Whitton认为，较小的制造商需要灵活的自动化解决方案，这些解决方案可以轻松快速地进行调整以满足不断变化的需求。他指出：“他们需要可以轻松快速地进行编程的系统，并且可以支持多种类型的自动化任务。”“协作机器人非常适合。”
Whitton预测，在接下来的七年中，协作机器人的出货量将增长50%，而传统工业机器人的出货量将增长12%。而且，到2025年，这些机器的全球收入将从今天的2.92亿美元增长到超过10亿美元。
不断增长的需求是由更短的产品生命周期以及越来越多地使用小批量，高混合制造计划代替大批量，低混合生产所驱动的。
“制造商需要更灵活的自动化解决方案，以适应市场的速度和效率，”ABBRobotics的组装和测试业务线经理NicolasDeKeijser说。“制造变得越来越专业化，越来越难以预测，这很难实现自动化。
DeKeijser解释说：“协作自动化使人和机器人可以一起工作，从而在保持安全性和生产率的同时使制造更加灵活。”“它允许人员和机器人一起完成以前需要安全栅栏和笼子的任务，从而提高了制造灵活性。”
这就挑战了以前关于可以自动化哪些类型的组装任务的概念。
DeKeijser说：“过去，组装大量定制产品通常意味着乏味，精致和重复性的工作。”“通过协作机器人，例如我们的YuMi[机器]，人们能够专注于更多有意义的认知任务，而机器人则提供了不懈的精确性和耐力。
DeKeijser说：“YuMi可以在工厂的任何工作站上安装，并可以根据生产需要进行重新部署，而不受传统安全屏障的限制。”“这增加了制造灵活性和敏捷性，可以更频繁地进行转换。”
在过去依靠手动装配线的行业和应用中，协作机器人正在兴起。
Blanchette说：“许多公司都在尝试通过自动化来扩充他们的一些产品线。”“他们想解决可能存在人体工程学问题或质量问题的某些领域。他们可以添加协作机器人，而无需更改其装配线的配置。”
通用零件处理应用程序是协作机器人的理想选择。繁琐的工作，例如分拣零件或装载压力机，是一个很好的起点。
Blanchette解释说：“任何需要三只手的组装任务都将是适当的，而由协作机器人充当人类的助手。”“例如，当人们用螺丝刀将组件连接在一起时，机器可能会握住较重的零件。
Blanchette指出：“在生命周期短的应用中，协作机器人使制造商能够非常快速地转换为新产品。”“我们还发现，在高离职率和存在严重劳动力短缺地区的公司中，对协作机器人的需求正在增加。”
准入门槛低也吸引了许多类型的制造商。
川崎机器人美国公司产品与应用工程总监萨米尔·帕特尔(SamirPatel)说：“我们已经看到合同制造商的需求在增加，尤其是在中国和墨西哥的公司。协作式机器人的灵活性在需要制造商的电子制造商中很受欢迎。在工厂其他地方重新部署机器。
“例如，想要从一种印刷电路板样式或尺寸转换为另一种印刷电路板的公司，只需将我们的DuAro机器人固定，然后将其滚动到下一条装配线，”Patel解释说。“他们能够在装配线上使用同一台机器人，然后在当天晚些时候轻松地在检查线上重复使用它，在那里，机器人可以在检查机中装载和卸载PCB。
“在我们的协作机器人用于组装计算机打印机的齿轮系和用于冷却电子设备的小型风扇组件的应用中，我们也看到过，”Patel补充道。机器人与人类并肩工作，协助人们重复执行难以完成的任务。
“我们的两臂协作机器的可重复性接近六轴机器人，”Patel说。“我们决定在设计机器人时解决该问题。这使得该机器特别适合于螺丝驱动应用，例如组装平板电脑。
“在一种应用中，机器的一个臂用作固定装置，而另一根则插入并固定需要精确定位的3毫米小螺钉，”Patel说。“我们的机器人还用于将PCB固定在机箱内。一只臂将PCB移到机箱上，而另一只臂插入每个螺钉并用自动螺丝刀将其固定。”
Cobots也已被用作移动机器人系统，该系统可以在装配线周围移动并随时随地填充。这就是StaubliCorp.在瑞士Allschwil的电连接器工厂最近采用的策略，该工厂的装配线配备了全自动和手动工作站。
HelMo移动平台配备了StaubliTX2协作机器人，该机器人具有15公斤的最大有效载荷能力和1,200毫米的射程。如果直接与人接触，则触敏表面会立即停止运动。自主机器人独立导航到其分配的工作场所，降低其速度或在人类离得太近时停下来。
HelMo将自己精确定位到0.1毫米以内，并通过永久安装在工作站上的三个测量点对其位置进行校准。它通过多路耦合器将自身连接到固定的电源插座，以提供电力和压缩空气，然后开始转换。
“今天，机器可能会放置连接器外壳和接触针;StaubliCorp.业务发展经理OlivierCremoux说：“明天，它可能会在组装过程中处于其他阶段。”HelMo不再被视为机器人，而被视为可以足够灵活地在需要时提供帮助的助手。
“目的是……将机器人部署为灵活的替代品，从而提高混合装配线的可用性或应对高峰需求，”Cremoux解释说。
责任编辑：ct
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