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面对百亿美元的协作机器人市场,传统工业机器人企业都祭出了哪些新品?
导语:据巴克莱银行的生产资料分析师估计,从2015年到2025年的短短10年间,协作机器人市场将从1.16亿美元增长到115亿美元。面对如此快速增长的协作机器人市场,传统工业机器人巨头也坐不住了,从2014年开始,他们相继推出了单臂或双臂协作机器人新品,跟初创企业一较高下。
据巴克莱银行的生产资料分析师估计,从2015年到2025年的短短10年间,协作机器人市场将从1.16亿美元增长到115亿美元。面对如此快速增长的协作机器人市场,传统工业机器人巨头也坐不住了,从2014年开始,他们相继推出了单臂或双臂协作机器人新品,跟初创企业一较高下。

ABB双臂协作机器人YuMi



在工业机器人四大家族中,ABB是第一个推出协作机器人的,它的双臂协作机器人YuMi号称是全球首款真正实现人机协作的工业机器人。

据ABB介绍,YuMi进行了人性化安全设计,能够与人类进行近距离协作,它拥有一付轻量化的刚性镁铝合金骨架以及被软性材料包裹的塑料外壳,能够很好地吸收对外部的冲击。此外,YuMi的双臂设计、多功能智能双手、通用小件进料器、基于机器视觉的部件定位、引导式编程、以及一流的精密运动控制,让它能更好地满足消费电子产品行业对柔性生产和灵活制造的需求,可以被应用于小件装配环境之中。

根据知乎上的网友董晓星的使用体验可以看出,YuMi有点不少,缺点也让人难以忽视:比如负载太小,单臂500g的标准负载限制了只能用在轻量级的工作上,也限制了对抓手的定制开发;力控制相关的功能开发还有待完善;4到6轴关节灵敏度很好,1到3轴则有所下降,当然,这不只是YuMi的问题,所有用关节力矩检测接触力的协作机器人都有这个问题;最后一个是YuMi的许多硬件都经过了紧凑化开发,因此维护起来难度较大,如果出现了硬件故障的话会比较麻烦。



KUKA七轴协作机器人LBR iiwa



在工业机器人四大家族中,KUKA的七轴协作机器人LBR iiwa也是颜值最高的产品,它有7个关节扭矩传感器,这让控制系统可检测出外部施加的力;它拥有极高的灵敏度、灵活度、精确度和安全性,更接近于人类手臂,特别适用于柔性、灵活度和精准度要求较高的行业如电子、医药、精密仪器等工业。

LBR iiwa不仅符合行业安全标准ISO 10218,也完全符合新的人机协作标准ISO 12100和ISO 13849。通过编程,iiwa可自动完成任务,不仅如此,它还能小心地靠近物体并根据条件变化进行调整,例如,如果一个工件没有适当安放,iiwa会调整其运动序列,限制或监控工作空间和/及机器间或人机间的安全区域。

KUKA虽身在工业圈,但是企业的内心却非常潮流,为了提高产品的颜值,成本就被放在了后面。LBR iiwa的流线型设计,很多结构件和电机的设计也有很科幻感,看看那么妖娆的身姿,真让人不舍得放在工厂里用。不过由此带来的缺点就是售价太高,要不然会更具有吸引力。



发那科协作机器人CR-35iA



同样身为工业机器人四大家族,发那科推出的协作机器人CR-35iA就谈不上颜值了,但绝对是协作机器人家族里的大力士,最大负载能达到35kg,比起其他协作机器人来,多的不是一星半点。但是,它同样也使用了全面的安全措施,包括柔软的橡胶外壳,视觉、3D区域等多种传感器。

如果说,其他大部分协作机器人都是为了解决3C产业等对柔性生产和灵活制造的需求,它们最大的特点是本体轻便易部署,负载不大适合小部件装配,那么CR-35iA可谓是独辟蹊径,它的负载高达35kg,运动半径可达1818mm,并不适合电子产品流水线。但是由于它完善的安全功能,完全符合国际安全标准ISO 10218-1:2011,可以在没有安全围栏隔离的情况下与人在同一个空间工作,相互协调,毫无障碍地进行重零件的搬运、装配等作业。

CR-35iA能够被广泛地应用于汽车制造、机床上下料等行业应用中,协助人完成繁重的工作,降低人的劳动强度,从而使人能够专注于从事技巧性的工作,提高生产系统的工作效率。据发那科美国公司CEO Richard Schneider介绍,已经有不少欧美汽车厂家在总装车间引入CR-35iA来进行人机协作作业。



安川协作机器人MotoMINI



看着ABB、库卡、发那科都纷纷进军协作机器人市场,安川也不甘落后,推出了36厘米的6轴机器人“MotoMINI”。MotoMINI重量仅4.3kg,负载却可达500g,最大伸展距离为246mm,普通人可以抱起它随时搬走,也可以安装在桌子上。MotoMINI的另一个特点是高速,与安川电机原来的最小机型相比,动作加速度提高了一倍以上,同时将特定动作的节拍时间缩短了25%,可用于高速动作的部件组装、搭配及插入等用途,此外,重复定位精度达到了±0.02mm。

安川电机机器人事业部技术统括部长广田博康表示,人机协作机器人功耗很低,不易对人产生伤害,可以和人一起完成一些轻量化的工作。安川的MotoMINI机器人主要特点是小,每个轴都采用功率低于80W的马达,符合日本安全规定,可以在没有护栏的环境下与人共处。MotoMINI机器人主要应用方向是3C电子、手表装配等一些轻小型产品制造业。



此外,在2015年底,安川又推出了多关节协作机器人“MOTOMAN-HC10”,所有轴都配备有力觉传感器,一检测到与人接触,就会自动停止工作。外面裹着用来吸收碰撞的蓝色柔软材料。



DENSO小型协作机器人COBOTTA



COBOTTA是日本电装(DENSO)株式会社推出的六轴小型协作机器人,最大伸展距离310mm,比安川的MotoMINI略大。COBOTTA的最大特点是安全性,包括本质安全和功能安全两方面。本质安全方面,为了防止手指等被机器人夹住,调整了可动部分周围的缝隙及可动范围等的设计,并且,为了即使碰到人也不会让人受伤,整体做成了圆滑的形状。功能安全方面,配备了与人共存使用时,将机械臂的工作速度限制在250mm/s以下的功能。另外,使监视机械臂动作速度及机械臂位置的功能双重化,相互监视。不过,在安全栅内远离工人工作时,能够以1000mm/s的速度工作。

小型轻量化是COBOTTA的另一个特点,为了实现小型化,将普通工业机器人上独立设置的机器人控制器收纳在了底座部分,由此使占地面积减至227平方厘米,仅为该公司现有小型机器人的14%左右。重量也减至3.8kg,仅为现有小型机器人的15%左右,容易搬运。 如果使用专用底座,不用螺栓固定就可以立起,设置也很简单。



川崎重工双臂协作SCARA机器人duAro



duAro是川崎重工的经典之作,是4轴水平多关节型双臂机器人,可在工厂生产线等场所简单设置在工人旁边,能够与工人一起协同工作,大家还给它起了个可爱的名字“多肉”。“多肉”采用机身与控制器采用一体设计,实现了如小型台车一样的形态,设置及移设简单;示教容易,可在很短的时间内导入,等等。可用于生产周期短、尚未大幅自动化的电子行业的组装及检查工序,以及机器人导入缓慢的全球中小企业。

“多肉”的机身具备从身体水平伸出的两根机械臂,两根机械臂成对工作。可设置在相当于一名工人所占的空间内,可代替实施工人用双臂进行的作业。另外还可与工人 共同作业,当工人与机器人发生碰撞时,可通过碰撞检测功能停止机器人运转。具体操作时会监控机械臂中内置的电机所流过的电流,当检测到异常值时,就会判断 为发生了碰撞,停止机械臂运转。



柯马双臂拟人概念机器人Amico



Amico是柯马展示的一款双臂概念协作机器人,它的手臂设计基于柯马备受市场好评的Racer系列机器人中的最新版本Racer3,手臂末端还装有一对Schunk SDH2三指夹持器,可以夹住各种物体,且两个手指可以改变取向,以适应不同形状和尺寸的物体。夹持器内置有传感器,可对所抓取的物体表面进行感应,从而施以不同的力度。除了具有这种精确性外,此款机器人还能判断拾取是否最优化,或者是否需要调整。

柯马公司表示,此款双臂机器人代表了未来精确型机器人发展的方向,将会运用到机器与机器合作或者人机合作。并且表示这种假设情况逐渐在向真正的商业生产方向演变。



川田双臂协作机器人Nextage



Nextage是川田工业(Kawada)和日本高新技术研究院(AIST)合作开发的双臂协作机器人,它体型非常接近人类,不算底部可选的AGV平台,Nextage整机高1.73m,重130kg(包括控制箱),这让它可以在狭小环境里工作。

Nextage可设置在可移动架台或滑板上,并自动移动,负责多个工位。在安全性上,Nextage配备了高速立体视觉摄像头,通过使用低功率马达和肘部控制,两个手臂即使是工作时也不会随时伸张。两个手臂各有12个关节,可精确定位到30微米之内。

Nextage的头部配备立体摄像头,两手各配备一个手持摄像头,可识别贴于工作台等处的记号,以记号为基准做动作。此外,Nextage还可使用电动螺丝刀及冲压机等机械工具进行加工作业。Nextage可应用于工业产品制造、食品、医疗用品、化妆品及化学产品等领域。



新松七自由度协作机器人



国外传统工业机器人企业前赴后继的发布了各自的协作机器人产品,国内机器人企业也不甘让这么一大块蛋糕拱手相让,在2015年11月的上海工博会上,新松展示了其全新研发的七自由度柔性多关节机器人,时至今日,机器人跟人一起打太极的场面仍恍若昨日。

新松七轴柔性协作机器人一共有7个自由度,最大工作负载为5kg,工作半径为800mm,重复定位精度可达±0.02mm,有置地式、倒挂式、悬臂式等多种安装方式。该产品具备快速配置、牵引示教、视觉引导、碰撞检测等功能,特别适用于布局紧凑、精准度高的柔性化生产线,满足精密装配、产品包装、打磨、检测、机床上下料等工业操作需要。

据了解,该产品将在下半年正式发布,值得期待。

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