協(xié)作機器人的出現(xiàn)，創(chuàng)造了新的工業(yè)自動化模式。傳統(tǒng)上，工業(yè)機器人的部署需要大量資本投資、工程和編程專家團隊以及數(shù)月的交付周期。大規(guī)模的工業(yè)機器人部署，可能需要數(shù)年時間和數(shù)千萬美元才能完成。這還沒有考慮持續(xù)的維護、編程和技術支持的成本。

　　協(xié)作機器人如何擴展自動化？

　　協(xié)作機器人改變了這一點，它為制造商提供了一種可行的替代方案，以現(xiàn)代化、人性化的自動化范式，取代傳統(tǒng)復雜、昂貴和耗時的，“要么全有要么全無”的自動化方法。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(tǒng)機器人更便宜、更易于部署（即使是由沒有機器人施工經(jīng)驗的人來負責），已經(jīng)將自動化應用擴展到更多的中、小型企業(yè)。

　　與傳統(tǒng)機器人不同，協(xié)作機器人可以安全地與人類部署在相同的工作空間中，而無需進行廣泛的安全防護，當然必須進行風險評估。在大多數(shù)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、而且可以無籠部署的特性，大大增加了協(xié)作機器人技術的吸引力ConTROL ENGINEERING China版權所有，從而在全球范圍內(nèi)快速增長。

圖1：一家工廠的運營經(jīng)理說：“協(xié)作機器人為我們帶來了成長、擴張，創(chuàng)造了更多就業(yè)機會，并將我們最寶貴的資源轉移到最需要技術的新項目中。如果僅僅依靠雇用新員工，我們將永遠無法將規(guī)模擴大三倍。”UR10協(xié)作機器人負責機器維護、裝配和產(chǎn)品檢驗。圖片來源：Universal Robots

　　協(xié)作機器人可以部署在靠近人類的地方，而無需特殊圍欄（在風險評估之后），并且易于編程。它們還可以接管重復性、繁重的任務（會給工人帶來壓力和傷害），從而可以為現(xiàn)有工作環(huán)境中的人體工程學方面帶來巨大的改善。這使人類工作者能夠專注于具有更高價值的任務。與手動執(zhí)行的任務相比，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。

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

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

　　國際機器人聯(lián)合會（IFR）的數(shù)據(jù)顯示，在工業(yè)機器人領域，協(xié)作機器人是增長最快的細分市場。根據(jù)市場分析機構BIS Research的報告，2020年全球協(xié)作機器人市場價值約為6.749億美元，預計到2025年將以28%的復合年增長率（CAGR）增長。同樣，Emergen Research預測，到2027年協(xié)作機器人的銷售額將從2019年的7億美元左右攀升至93億美元。

　　協(xié)作機器人技術的早期應用者有了新的想法：自動化可以安全地部署在人類周圍；自動化可以由制造人員而不是由工業(yè)機器人專家進行編程和部署；而且可以引入自動化，并且不需要對現(xiàn)有的工廠布置進行大規(guī)模變更，這對較小的公司尤其有價值。

　　推動協(xié)作機器人成功應用的關鍵因素

　　到目前為止控制工程網(wǎng)版權所有，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、制造、制藥和電子等行業(yè)的數(shù)萬個成功部署中展示了其實用性，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)機器人市場的5%；據(jù)Interact Analysis的研究預測，到2027年這一比例將增加到30%左右。為了推動協(xié)作機器人的成功應用，請考慮以下7個關鍵因素。

圖2：在進行風險評估后，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)作機器人以實現(xiàn)人機協(xié)作。協(xié)作機器人的限力安全系統(tǒng)可確保在遇到障礙物時自動停止運行。

　　1.協(xié)作機器人的實施方式

　　由于其易用性和占地面積小www.cechina.cn，協(xié)作機器人非常適合自己動手實施。如果您的應用場景簡單（例如拾取和放置操作），那么公司應該對自己具有實施能力充滿信心。DIY部署比那些需要集成專家參與的部署便宜得多，且對自動化預算有限的小公司來說也更具吸引力。

　　由不同協(xié)作機器人制造商提供的教育資源，數(shù)量和質(zhì)量各不相同。特別是對于那些以前很少或沒有機器人技術經(jīng)驗的人來說，確定協(xié)作機器人品牌非常重要，因為這些品牌提供在線培訓、教育和支持，可以幫助自己部署實施協(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。公司需要在三類集成商中選擇。a、增值分銷商，它通常是最便宜的，可以提供技術援助以促進銷售，并推薦配置和外圍設備。b、精益集成商，通常專注于特定應用（例如焊接或表面處理），并以周為單位計算集成時間。c、傳統(tǒng)的系統(tǒng)集成商，可以從頭開始構建一個基于協(xié)作機器人的裝置，集成所有外圍設備和硬件，這是一個交鑰匙工程。傳統(tǒng)的集成商以月為單位計算交付周期，該集成過程更昂貴，但也更完整。

　　2.識別風險因素

　　每種應用都是不同的，都需要面臨獨特的挑戰(zhàn)。某些風險是該過程固有的，例如電弧焊。其它風險可能是額外的復雜性所導致的，例如將視覺系統(tǒng)添加到協(xié)作機器人裝置時。環(huán)境也可能帶來風險，特別是濕度和溫度。影響設備壽命的因素ConTROL ENGINEERING China版權所有，如操作協(xié)作機器人時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險記分卡，該記分卡有助于對這些因素進行知情評估。

　　3.進行風險評估

　　風險評估是協(xié)作機器人部署過程必不可少的組成部分。有關完成風險評估的指導，可以訪問A3 Robotics機器人技術網(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)布了一個免費的數(shù)字工具包，該工具包提供了有關風險評估、案例研究、安全指令、國際標準和協(xié)作機器人安全最佳實踐的信息和指導。

圖3：為了了解更多有關UR機器人設置和編程的信息，DCL Logistics的工程團隊在Universal Robots學院完成了免費在線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，但在進行自動化投資時，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工作表和說明，解釋如何計算協(xié)作機器人裝置的總收益。

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

　　5.迅速提升操作員技能

　　確?，F(xiàn)有員工輕松升級為協(xié)作機器人操作員的第一步，是選擇一個易用性高的協(xié)作機器人。如果協(xié)作機器人很容易通過示教器、智能手機或平板電腦等進行編程，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)作機器人專家來支持這項技術。由于協(xié)作機器人所帶來的“驚喜”，這里的挑戰(zhàn)可能不是尋找協(xié)作機器人“冠軍”，而是為該角色選擇幾個熱情的候選人。

　　尋找能夠提供教育和培訓資源的協(xié)作機器人供應商。這將有助于簡化培訓過程并縮短實施時間。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。

　　6.為應用選擇適合的配件

　　協(xié)作機器人是一種能夠實現(xiàn)從精確檢測任務到重型碼垛操作的各種應用的平臺，但要完成系統(tǒng)，需要搭配某種類型的臂端工具。并非所有協(xié)作機器人都是一樣的。請先進行盡職調(diào)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景中使用，并提供完整的應用工具包，以及開始執(zhí)行特定任務所需的所有軟件和硬件的協(xié)作機器人品牌。

　　7.進行協(xié)作機器人研究

　　網(wǎng)上有很多關于協(xié)作機器人的信息，最大的挑戰(zhàn)是如何精準地搜索到它們。真實的應用案例是查找有關協(xié)作機器人部署和應用信息的好地方。白皮書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，隨著許多新進入者進入?yún)f(xié)作機器人制造市場www.cechina.cn，我們需要將重點放在那些在該領域有良好記錄的公司的信息上。一些值得關注的協(xié)作機器人信息來源包括TüV Rheinland、A3和歐盟資助的COVR項目等。（作者：Joe Campbell,  Universal Robots）