協(xié)作機器人的出現，創(chuàng )造了新的工業(yè)自動(dòng)化模式。傳統上，工業(yè)機器人的部署需要大量資本投資、工程和編程專(zhuān)家團隊以及數月的交付周期。大規模的工業(yè)機器人部署，可能需要數年時(shí)間和數千萬(wàn)美元才能完成。這還沒(méi)有考慮持續的維護、編程和技術(shù)支持的成本。

　　協(xié)作機器人如何擴展自動(dòng)化？

　　協(xié)作機器人改變了這一點(diǎn)，它為制造商提供了一種可行的替代方案，以現代化、人性化的自動(dòng)化范式，取代傳統復雜、昂貴和耗時(shí)的，“要么全有要么全無(wú)”的自動(dòng)化方法。它們可用于許多行業(yè)，如電子制造、金屬制造等等。協(xié)作機器人比傳統機器人更便宜、更易于部署（即使是由沒(méi)有機器人施工經(jīng)驗的人來(lái)負責），已經(jīng)將自動(dòng)化應用擴展到更多的中、小型企業(yè)。

　　與傳統機器人不同，協(xié)作機器人可以安全地與人類(lèi)部署在相同的工作空間中，而無(wú)需進(jìn)行廣泛的安全防護，當然必須進(jìn)行風(fēng)險評估。在大多數工業(yè)和制造業(yè)環(huán)境中，協(xié)作機器人占地面積小、具有安全功能、而且可以無(wú)籠部署的特性，大大增加了協(xié)作機器人技術(shù)的吸引力，從而在全球范圍內快速增長(cháng)。

圖1：一家工廠(chǎng)的運營(yíng)經(jīng)理說(shuō)：“協(xié)作機器人為我們帶來(lái)了成長(cháng)、擴張，創(chuàng )造了更多就業(yè)機會(huì )，并將我們最寶貴的資源轉移到最需要技術(shù)的新項目中。如果僅僅依靠雇用新員工，我們將永遠無(wú)法將規模擴大三倍?！盪R10協(xié)作機器人負責機器維護、裝配和產(chǎn)品檢驗。圖片來(lái)源：Universal Robots

　　協(xié)作機器人可以部署在靠近人類(lèi)的地方，而無(wú)需特殊圍欄（在風(fēng)險評估之后），并且易于編程。它們還可以接管重復性、繁重的任務(wù)（會(huì )給工人帶來(lái)壓力和傷害），從而可以為現有工作環(huán)境中的人體工程學(xué)方面帶來(lái)巨大的改善。這使人類(lèi)工作者能夠專(zhuān)注于具有更高價(jià)值的任務(wù)。與手動(dòng)執行的任務(wù)相比，協(xié)作機器人還提供 24/7 可用性和一致的性能，從而提高質(zhì)量和效率。

　　可用勞動(dòng)力短缺是制造業(yè)面臨的長(cháng)期挑戰，COVID-19疫情加劇了這一挑戰；2020年12月，在美國制造商協(xié)會(huì )（NAM）的調查中，62.4%的受訪(fǎng)者認為吸引和留住高素質(zhì)勞動(dòng)力是他們面臨的主要業(yè)務(wù)挑戰。

　　對制造商來(lái)講，協(xié)作機器人是解決這些勞動(dòng)力缺口的有效方法，即使在勞動(dòng)力市場(chǎng)短缺的情況下，也能提高產(chǎn)量和吞吐量、提高質(zhì)量。由于越來(lái)越難找到合適的勞動(dòng)力來(lái)從事材料搬運、焊接、小零件裝配、計算機數控（CNC）機器維護和焊接等任務(wù)，協(xié)作機器人已經(jīng)開(kāi)始彌補這一不足。

　　國際機器人聯(lián)合會(huì )（IFR）的數據顯示，在工業(yè)機器人領(lǐng)域，協(xié)作機器人是增長(cháng)最快的細分市場(chǎng)。根據市場(chǎng)分析機構BIS Research的報告，2020年全球協(xié)作機器人市場(chǎng)價(jià)值約為6.749億美元，預計到2025年將以28%的復合年增長(cháng)率（CAGR）增長(cháng)。同樣，Emergen Research預測，到2027年協(xié)作機器人的銷(xiāo)售額將從2019年的7億美元左右攀升至93億美元。

　　協(xié)作機器人技術(shù)的早期應用者有了新的想法：自動(dòng)化可以安全地部署在人類(lèi)周?chē)?；自?dòng)化可以由制造人員而不是由工業(yè)機器人專(zhuān)家進(jìn)行編程和部署；而且可以引入自動(dòng)化，并且不需要對現有的工廠(chǎng)布置進(jìn)行大規模變更，這對較小的公司尤其有價(jià)值。

　　到目前為止，協(xié)作機器人的早期采用者已經(jīng)被證明是正確的。協(xié)作機器人已在汽車(chē)、制造、制藥和電子等行業(yè)的數萬(wàn)個(gè)成功部署中展示了其實(shí)用性，并應用于各種各樣的應用，如機器維護、組裝、精加工、檢驗、包裝和碼垛等。如今，協(xié)作機器人約占全球工業(yè)機器人市場(chǎng)的5%；據Interact Analysis的研究預測，到2027年這一比例將增加到30%左右。為了推動(dòng)協(xié)作機器人的成功應用，請考慮以下7個(gè)關(guān)鍵因素。

圖2：在進(jìn)行風(fēng)險評估后，航空航天制造商 Tool Gauge 在塑料裝配和分配應用中部署了 UR5 協(xié)作機器人以實(shí)現人機協(xié)作。協(xié)作機器人的限力安全系統可確保在遇到障礙物時(shí)自動(dòng)停止運行。

　　1.協(xié)作機器人的實(shí)施方式

　　由于其易用性和占地面積小，協(xié)作機器人非常適合自己動(dòng)手實(shí)施。如果您的應用場(chǎng)景簡(jiǎn)單（例如拾取和放置操作），那么公司應該對自己具有實(shí)施能力充滿(mǎn)信心。DIY部署比那些需要集成專(zhuān)家參與的部署便宜得多，且對自動(dòng)化預算有限的小公司來(lái)說(shuō)也更具吸引力。

　　由不同協(xié)作機器人制造商提供的教育資源，數量和質(zhì)量各不相同。特別是對于那些以前很少或沒(méi)有機器人技術(shù)經(jīng)驗的人來(lái)說(shuō)，確定協(xié)作機器人品牌非常重要，因為這些品牌提供在線(xiàn)培訓、教育和支持，可以幫助自己部署實(shí)施協(xié)作機器人。

　　對于更復雜的應用，或者出于任何其他原因，一些公司不具有完全部署的能力。公司需要在三類(lèi)集成商中選擇。a、增值分銷(xiāo)商，它通常是最便宜的，可以提供技術(shù)援助以促進(jìn)銷(xiāo)售，并推薦配置和外圍設備。b、精益集成商，通常專(zhuān)注于特定應用（例如焊接或表面處理），并以周為單位計算集成時(shí)間。c、傳統的系統集成商，可以從頭開(kāi)始構建一個(gè)基于協(xié)作機器人的裝置，集成所有外圍設備和硬件，這是一個(gè)交鑰匙工程。傳統的集成商以月為單位計算交付周期，該集成過(guò)程更昂貴，但也更完整。

　　2.識別風(fēng)險因素

　　每種應用都是不同的，都需要面臨獨特的挑戰。某些風(fēng)險是該過(guò)程固有的，例如電弧焊。其它風(fēng)險可能是額外的復雜性所導致的，例如將視覺(jué)系統添加到協(xié)作機器人裝置時(shí)。環(huán)境也可能帶來(lái)風(fēng)險，特別是濕度和溫度。影響設備壽命的因素，如操作協(xié)作機器人時(shí)接近最大有效載荷的程度。請向協(xié)作機器人制造商索取應用風(fēng)險記分卡，該記分卡有助于對這些因素進(jìn)行知情評估。

　　3.進(jìn)行風(fēng)險評估

　　風(fēng)險評估是協(xié)作機器人部署過(guò)程必不可少的組成部分。有關(guān)完成風(fēng)險評估的指導，可以訪(fǎng)問(wèn)A3 Robotics機器人技術(shù)網(wǎng)站，該網(wǎng)站提供了豐富的機器人安全資源和培訓。另外，歐盟資助的COVR項目最近發(fā)布了一個(gè)免費的數字工具包，該工具包提供了有關(guān)風(fēng)險評估、案例研究、安全指令、國際標準和協(xié)作機器人安全最佳實(shí)踐的信息和指導。

圖3：為了了解更多有關(guān)UR機器人設置和編程的信息，DCL Logistics的工程團隊在Universal Robots學(xué)院完成了免費在線(xiàn)培訓和免費應用仿真。

　　4.制定詳細的投資評估

　　需要協(xié)作機器人的商業(yè)案例令人信服，但在進(jìn)行自動(dòng)化投資時(shí)，很多高管需要詳細的投資回報（ROI）信息。請協(xié)作機器人供應商提供ROI工作表和說(shuō)明，解釋如何計算協(xié)作機器人裝置的總收益。

　　真正的ROI價(jià)值不僅僅是勞動(dòng)力成本。它們還包括整體設備效率（OEE）和整體勞動(dòng)效率（OLE），前者是衡量設備在預定運行時(shí)的利用程度和最大潛力，后者決定了公司如何使用其績(jì)效最高的人員，并根據可用性、產(chǎn)量和質(zhì)量等變量進(jìn)行調整。

　　5.迅速提升操作員技能

　　確?，F有員工輕松升級為協(xié)作機器人操作員的第一步，是選擇一個(gè)易用性高的協(xié)作機器人。如果協(xié)作機器人很容易通過(guò)示教器、智能手機或平板電腦等進(jìn)行編程，那么成功提升技能的主要障礙之一就可以迅速消除了。

　　然后，選擇一位協(xié)作機器人專(zhuān)家來(lái)支持這項技術(shù)。由于協(xié)作機器人所帶來(lái)的“驚喜”，這里的挑戰可能不是尋找協(xié)作機器人“冠軍”，而是為該角色選擇幾個(gè)熱情的候選人。

　　尋找能夠提供教育和培訓資源的協(xié)作機器人供應商。這將有助于簡(jiǎn)化培訓過(guò)程并縮短實(shí)施時(shí)間。質(zhì)量也很重要，所以要尋找完善的協(xié)作機器人培訓課程，尤其是那些獲得行業(yè)認可的認證課程。

　　協(xié)作機器人是一種能夠實(shí)現從精確檢測任務(wù)到重型碼垛操作的各種應用的平臺，但要完成系統，需要搭配某種類(lèi)型的臂端工具。并非所有協(xié)作機器人都是一樣的。請先進(jìn)行盡職調查，確保投資于經(jīng)認證的，可與最多的臂端工具、硬件和軟件外圍設備兼容的即插即用協(xié)作機器人。尋找那些了解協(xié)作機器人如何在不同的應用特定場(chǎng)景中使用，并提供完整的應用工具包，以及開(kāi)始執行特定任務(wù)所需的所有軟件和硬件的協(xié)作機器人品牌。

　　7.進(jìn)行協(xié)作機器人研究

　　網(wǎng)上有很多關(guān)于協(xié)作機器人的信息，最大的挑戰是如何精準地搜索到它們。真實(shí)的應用案例是查找有關(guān)協(xié)作機器人部署和應用信息的好地方。白皮書(shū)可以幫助將注意力集中在特定的應用、主題或行業(yè)上。近年來(lái)，隨著(zhù)許多新進(jìn)入者進(jìn)入協(xié)作機器人制造市場(chǎng)，我們需要將重點(diǎn)放在那些在該領(lǐng)域有良好記錄的公司的信息上。一些值得關(guān)注的協(xié)作機器人信息來(lái)源包括TüV Rheinland、A3和歐盟資助的COVR項目等。（作者：Joe Campbell,  Universal Robots）