國內(nèi)外協(xié)作機(jī)器人供應(yīng)商大比拼
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然而，時(shí)機(jī)是決定性的：富士康公司在2011年宣布，希望在2014年之前部署100萬臺機(jī)器人。到了比初步設(shè)定日期晚了兩年的2016年，富士康公司已經(jīng)安裝了4萬臺機(jī)器人——僅完成最初目標(biāo)的2%，富士康工廠內(nèi)部70%以上的任務(wù)依然是由工人來完成。盡管遭遇了這樣的挫折，機(jī)器人的發(fā)展并沒有停滯不前。2019年，在全球的線上零售商亞馬遜的倉庫中運(yùn)行著超過10萬臺機(jī)器人，亞馬遜預(yù)計(jì)到2023年，移動(dòng)機(jī)器人將成為物流和執(zhí)行流程的標(biāo)準(zhǔn)。到2030年，亞馬遜預(yù)計(jì)將有70%的物料搬運(yùn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)自主化。
在此背景下，本文將闡述協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域目前正出現(xiàn)的趨勢、已經(jīng)投入使用的技術(shù)，以及可預(yù)見的未來的相關(guān)見解。
什么是協(xié)作機(jī)器人?
1961年，第一臺工業(yè)機(jī)器人誕生于美國新澤西州內(nèi)陸費(fèi)舍爾指導(dǎo)工廠的通用汽車裝配線上。幾十年來，工業(yè)機(jī)器人展現(xiàn)出以下特點(diǎn)：
（1）需要復(fù)雜難懂的編程，有時(shí)需要幾個(gè)月的時(shí)間；
（2）被設(shè)計(jì)用于完成重載荷、高速度的工作；
（3）由于機(jī)器人并不了解周圍環(huán)境，實(shí)際上會對工廠的工人構(gòu)成極大的危險(xiǎn)，所以利用籠子將工業(yè)機(jī)器人與操作人員分離開來；
（4）由于其功能有限，機(jī)器人行業(yè)曾一度將重心放在汽車行業(yè)。
時(shí)至今日，大部分機(jī)器人應(yīng)用仍屬于傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人。國際機(jī)器人聯(lián)合會的數(shù)據(jù)顯示：2018年在全球銷售的機(jī)器人中，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人占3.3%。
協(xié)作機(jī)器人簡稱“cobot”，在20世紀(jì)90年代初首次登上歷史舞臺，依然是在通用汽車公司的生產(chǎn)線上。在歐洲開展了一系列學(xué)術(shù)研究項(xiàng)目之后，于2005年成立優(yōu)傲機(jī)器人公司，這家丹麥公司開創(chuàng)了協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域的先河，開辟出這一全新的細(xì)分市場。最早的協(xié)作機(jī)器人擁有更簡單的用戶界面，并提供手部指導(dǎo)教學(xué)。與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人相比，它們的有效載荷更輕、速度更慢。此外，這些協(xié)作機(jī)器人的價(jià)格較低，能夠?yàn)橛脩籼峁┛焖俚耐顿Y回報(bào)率。
表1 2016年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的協(xié)同操作類別（來源：ISO/TS 15066）
此外，該標(biāo)準(zhǔn)還包含一份關(guān)于疼痛耐受性的研究報(bào)告，包括人體各部位能承受的力和壓力水平的清單。
自2012年以來，協(xié)作機(jī)器人已經(jīng)成為一大充滿生命力的機(jī)器人類別，這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)既有成熟的玩家，也有新進(jìn)入市場的初創(chuàng)企業(yè)。協(xié)作機(jī)器人與SCARA機(jī)器人（受到計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)類電子產(chǎn)品制造商的歡迎）是近兩年中國機(jī)器人市場增長最快的兩大細(xì)分市場。
鑒于協(xié)作型機(jī)器人的占地面積較小、更容易編程、而且自由度越來越高（已達(dá)到六到七級的自由度），所以協(xié)作型機(jī)器人比傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人更加靈活。
促進(jìn)協(xié)作機(jī)器人興起的因素
協(xié)作機(jī)器人的興起得益于新技術(shù)設(shè)備的普及，使機(jī)器人首次能夠安全地、以接近人類的方式工作。
表2 促進(jìn)協(xié)作機(jī)器人興起的因素
中國市場上主要的協(xié)作機(jī)器人供應(yīng)商
表3 中國市場上主要的協(xié)作機(jī)器人供應(yīng)商一覽表（來源：STIELER）
當(dāng)前行業(yè)趨勢
盡管全球新冠肺炎危機(jī)造成了當(dāng)前的困難局勢，但協(xié)作機(jī)器人仍然是一個(gè)充滿活力的市場領(lǐng)域。實(shí)際上，當(dāng)前的狀況可能會在中期提高適應(yīng)速度。目前，我們觀察到以下主要趨勢：
1 價(jià)格進(jìn)一步下降，部分原因來自國內(nèi)競爭對手
我們以AUBO為例來說明國內(nèi)協(xié)作機(jī)器人制造商獲得的成功。AUBO公司成立于2015年，被公認(rèn)為該領(lǐng)域最成功的國內(nèi)供應(yīng)商，其設(shè)計(jì)與優(yōu)傲機(jī)器人公司非常相似，但價(jià)格更便宜，價(jià)格區(qū)間從8.98萬到14.98萬人民幣（3~10公斤有效載荷），比優(yōu)傲機(jī)器人公司低40%。他們的年銷售額在2018年翻了一番。
2 編程和集成更加簡單，部分原因是初創(chuàng)公司的驅(qū)動(dòng)
Ready Robotics、Wandelbots和Vudu等初創(chuàng)企業(yè)正在利用創(chuàng)新的交互技術(shù)將機(jī)器人編程變得更加輕松，讓每個(gè)人都可以獨(dú)立對機(jī)器人進(jìn)行編程。Pickit和Productive Robotics則致力于開發(fā)解決方案控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，用戶只需按下一個(gè)按鈕就可以訓(xùn)練機(jī)器人找到物體。
3 更多應(yīng)用和新行業(yè)的支持
協(xié)作機(jī)器人的最初應(yīng)用范圍主要限于拾取、放置以及機(jī)器維護(hù)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，但自2015年以來，輕工裝配和點(diǎn)膠任務(wù)進(jìn)一步趨向?qū)I(yè)化。最近，我們還看到了協(xié)作機(jī)器人主要應(yīng)用于：（1）焊接和釬焊；（2）切割、成型和包邊；（3）精加工和檢查；（4）調(diào)色、卸垛和垃圾箱揀選等領(lǐng)域。新型夾具、機(jī)器視覺和人工智能使機(jī)器人的功能得到增強(qiáng)，開辟出傳統(tǒng)制造業(yè)以外的更多應(yīng)用和行業(yè)，如食品和飲料、醫(yī)療保健、農(nóng)業(yè)、物流等。其中針對這些垂直領(lǐng)域的特定應(yīng)用包可能部分由新供應(yīng)商提供。
下一步：移動(dòng)操作
盡管最先進(jìn)的自動(dòng)駕駛汽車（AGV）制造商仍在探尋一些容易實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，但移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)無疑將成為其下一個(gè)發(fā)展領(lǐng)域。具體來說，將協(xié)作機(jī)器人安裝在AGV上，并且將機(jī)器人控制柜連接到機(jī)器人主體上以便控制運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人控制柜還能通過電源逆變器連接到AGV電池以提供電能。協(xié)作機(jī)器人控制器和AGV車身之間存在信號連接，因此兩個(gè)設(shè)備都可以協(xié)同工作。
圖1 移動(dòng)機(jī)器人和AGV相結(jié)合
移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)中需要實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)包括：
（1）精度。目前AGV的位置精度在5mm～10mm之間，所以移動(dòng)機(jī)器人會頻繁出現(xiàn)位置誤差。當(dāng)移動(dòng)機(jī)器人到達(dá)各個(gè)工位時(shí)，通過視覺系統(tǒng)獲取物體的位置，并計(jì)算出與物體的相對位置偏差。在調(diào)整好位置后，機(jī)器人可以準(zhǔn)確地揀選物體，并放置到AGV平臺上，然后移動(dòng)到下一個(gè)工位。
（2）電源供應(yīng)。AGV自行攜帶電池模塊，AGV蓄電池大多采用24V或48V直流供電，而傳統(tǒng)的機(jī)器人供電方式為三相380V交流電或單相220V交流電，電源一般通過電纜連接。AGV充電站是由工廠專門設(shè)計(jì)，當(dāng)具有區(qū)域機(jī)動(dòng)性的機(jī)器人沒有工作任務(wù)時(shí)，會自動(dòng)開到充電站給AGV電池充電。
（3）控制系統(tǒng)。工廠的MES系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和AGV交通控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，下達(dá)生產(chǎn)物料的操作任務(wù)。自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)要求發(fā)出信號指令，并通過AGV系統(tǒng)傳達(dá)給機(jī)器人。
中國市場的第一批解決方案來自于AGV供應(yīng)商Geek+和MiR，這兩家公司使用的都是優(yōu)傲機(jī)器人公司的機(jī)器人手臂；歐姆龍使用的則是Techman和Adept公司的機(jī)器人手臂。這些機(jī)器人都自帶自主導(dǎo)航軟件、基本的自主路徑規(guī)劃功能和避障技術(shù)。的應(yīng)用是在多個(gè)工位之間搬運(yùn)零件，完成特定的生產(chǎn)程序，如揀選和放置零件等。
在該領(lǐng)域中，協(xié)作機(jī)器人、AGV、夾爪和視覺系統(tǒng)解決方案的價(jià)格為40萬元人民幣起步，但高價(jià)格可達(dá)16萬歐元（如Stubli的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)HelMo）。
總結(jié)性思考：“人工智能”在機(jī)器人技術(shù)中的應(yīng)用
即使仍然未達(dá)到百分之百的可靠，但人工智能，或者更準(zhǔn)確的說，機(jī)器學(xué)習(xí)也已經(jīng)深入到了機(jī)器人領(lǐng)域。可是，即使協(xié)作機(jī)器人安裝了傳感器，可以更好地了解環(huán)境，也更容易編程www.cechina.cn，但總的來說，它們?nèi)匀皇窍鄬Σ混`活和不智能的。
1 3D視覺、強(qiáng)化學(xué)習(xí)和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃
世界上有很多有前景的初創(chuàng)公司旨在利用3D視覺、強(qiáng)化學(xué)習(xí)和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃讓機(jī)器人更智能、更靈活。迄今為止，市場上最受歡迎的應(yīng)用是自動(dòng)揀選、分揀和包裝，尤其是在物流領(lǐng)域。相關(guān)的公司包括美國的Kindred、Ambidextrous、Right Hand Robotics控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，中國的Mech Mind、Dorabot，以及日本的Preferred Networks等。
2 靈活的、情景驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)
上面所述的初創(chuàng)公司仍需要訓(xùn)練其解決方案，而ENERGID的Actin SDK則希望有進(jìn)一步的發(fā)展，其解決方案可以適應(yīng)環(huán)境的變化www.cechina.cn，而不需要重新編程。德國的micropsi industries公司也在開展類似的工作。
3 遞歸式皮層網(wǎng)絡(luò)
機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展催生了窄人工智能，可以協(xié)助或接管特定的任務(wù)，如下“圍棋”或調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)中心的溫度。然而，離通用人工智能還很遠(yuǎn)，它可以將一個(gè)領(lǐng)域中的知識轉(zhuǎn)移到另一個(gè)領(lǐng)域（或通過圖靈測試）。美國Vicarious公司正在利用大腦的理論化計(jì)算原理來構(gòu)建能像人類一樣思考和學(xué)習(xí)的軟件，自2010年以來，該公司從Mark Zuckerberg、Elon Musk、Peter Thiel、Jeff Bezos、Marc Benioff、ABB、三星等公司籌集了1.3億美元的資金，聲稱自己的人工智能技術(shù)可以完成全自動(dòng)區(qū)分計(jì)算機(jī)和人類的圖靈測試，并正在為機(jī)器人研發(fā)智能層。然而智能機(jī)器人的難度很大，據(jù)內(nèi)部人士透露，Vicarious在內(nèi)部多次超過了設(shè)定的時(shí)間期限，至今沒有實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
文章標(biāo)題：國內(nèi)外協(xié)作機(jī)器人供應(yīng)商大比拼
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