協作機器人：智能製造的下一個“風口”

來源：機器人庫

在未來智能製造的藍圖中，機器人與人類的深度協作將成為一個趨勢。可以與人類一起工作的協作機器人、柔性機器人
、雲機器人等將持續成為機器人領域研發與投資的熱點。

2014年，工業機器人巨頭ABB公司推出了全球首款真正意義上的人機協作產品——“YuMi”shuangbijiqiren。zhekuanjiqirenshiyigedianfushidechuangxinchanpin。tadeyingyongbajiqirencongchuantongdeweilanzhongjiefangchulai，biaomingjiqirenkeyianquandiyurenleibingjianhezuo。congci，xiezuojiqirenzuoweiyigezuixindejiqirenzhongleijiangrenyujiqizhijiandehezuodairuleyigexindeshidai。

人機協作是大勢所趨

早在1974年,機器人就已經進入工業生產領域。然而，40duonianguoqule，juedaduoshuqingkuangxiajiqirenyugongrenyijiuwufabijiangongzuo。weilebimianjixiebihuojiqirenzaigongzuoguochengzhongwushanggongren，zaishijiyingyongguochengzhongjiqirentongchangbeigudingzaigongweishang，bingqiebeiyidingfanweidefanghulangelikai。

隨sui著zhe機ji器qi人ren智zhi能neng化hua程cheng度du的de提ti高gao，柔rou性xing機ji器qi人ren技ji術shu的de發fa展zhan，以yi及ji機ji器qi人ren與yu人ren類lei合he作zuo完wan成cheng任ren務wu的de需xu求qiu愈yu加jia強qiang烈lie
，工gong業ye機ji器qi人ren必bi將jiang朝chao著zhe人ren機ji協xie作zuo的de方fang向xiang發fa展zhan。

協作機器人的研究起源於歐盟在2005年資助的一個由ABB公司、庫卡公司等工業機器人巨頭和機器人產業鏈上的其他公司共同參與的研究項目。當時的研究目的是製造一種中小企業可以負擔得起的、小而靈巧的機器人，用來應對製造業流出歐盟，向低人力成本國家轉移的趨勢。

不過，當時的協作機器人都是由傳統機器人改造而成
，對工業機器人市場並沒有產生太大的影響。

目前，工業機器人主要用來在車間裏完成簡單


、繁重的重複性工作，如移動物體到指定位置、定點焊接、噴塗等。而那些需要具備觸覺或靈活性的工作，比如電子產品的裝配等，工業機器人還無法勝任。從ABB公司的“YuMi”開始，真正的協作機器人的出現滿足了人機協作完成較為複雜任務的需要。

協作機器人在全球市場嶄露頭角

全球工業機器人市場增長迅速。根據壹行研（Innova Research）的數據，2015年全球工業機器人出貨量總計25.3萬台，市場銷售額達到98.1億美元。壹行研預測，到2020年
，全球工業機器人的出貨量將會達到91.9萬台，銷售額達到約233億美元。

在中國，隨著勞動力成本快速上漲
，人口紅利逐漸消失，生產方式急需向智能化、精細化方向轉變
，工業企業對包括工業機器人在內的自動化、智能化裝備的需求正在快速增長。壹行研數據顯示，2015年中國工業機器人市場出貨量為4.7萬台，銷售額超過13億美元。

預計到2020年，中國工業機器人出貨量將達到18.4萬台

，銷售額將超過32億美元。可以看出，中國工業機器人市場的增長速度將遠遠超越全球工業機器人市場的發展速度

，成為未來5年全球工業機器人市場增長的亮點。

值zhi得de注zhu意yi的de是shi，兩liang年nian前qian才cai開kai始shi批pi量liang出chu貨huo的de協xie作zuo機ji器qi人ren已yi經jing開kai始shi在zai全quan球qiu機ji器qi人ren市shi場chang嶄zhan露lu頭tou角jiao。全quan球qiu工gong業ye機ji器qi人ren四si大da巨ju頭tou無wu一yi例li外wai推tui出chu了le自zi己ji的de協xie作zuo機ji器qi人ren產chan品pin。除chu了leABB公司推出的協作機器人“YuMi”外
，發那科公司推出了型號為CR-35iA的大型協作機器人，庫卡公司推出了名為“LBR iiwa”的協作機器人，安川公司則研發了名為“Dexter Bot”的協作機器人。

中國工業機器人行業的領先企業沈陽新鬆機器人公司也不甘落後

，在2015年11yueshanghaijuxingdezhongguoguojigongyebolanhuishang，shoufaleguoneilingxiandeqizhourouxingxiezuojiqiren。qitazaixiezuojiqirenxingyeneiershunengxiangdeqiyebaokuozongbuzaimeiguoboshidundeRethink Robotics公司、丹麥的優傲機器人公司和日本的Life Robotics公司等。

muqian，qichexingyeshigongyejiqirenzuidadeyingyongshichang
，dianzixingyecizhi，qitaxingyegongyejiqirendepujichengduyaodideduo。youyugongyejiqirenzuidadeqicheyingyongshichangyijingjibenbeiABB公司
、庫卡公司
、發那科公司、安an川chuan公gong司si這zhe四si大da巨ju頭tou壟long斷duan，其qi他ta機ji器qi人ren供gong應ying商shang很hen難nan進jin入ru，市shi場chang規gui模mo第di二er的de電dian子zi行xing業ye就jiu成cheng為wei工gong業ye機ji器qi人ren巨ju頭tou和he工gong業ye機ji器qi人ren新xin貴gui角jiao逐zhu的de主zhu要yao領ling域yu。

除了汽車和電子兩大機器人應用市場外，未來工業機器人還會大量進入其他工業應用市場
，比如醫藥、食品、紡織、家具製造等行業。對於這些領域中的廣大中小企業來說，價格相對便宜
、體積小

、靈活性強的協作機器人比體積龐大且昂貴的傳統工業機器人更容易受到歡迎。

基於以上的判斷，壹行研預計未來5年協作機器人市場出貨量的增長速度將比傳統工業機器人更加快速，到2025年
，全球協作機器人市場規模有可能超過100億美元。到那時

，協作機器人與工人緊密合作的場景會逐步成為車間裏隨處可見的靚麗風景線。

技術是關鍵

xianzaishimianshangchuxiandeshishangchuyuchujijieduandexiezuojiqiren，tamenzhuyaohaishibeiyonglaicongshizhongfudeguidingdongzuo。buguo
，weilaixiezuojiqirenbijianggengxinhuandai
，biandegenggaoxiao、更精確
、更聰明，同人類的配合也將更為緊密。

要yao使shi機ji器qi人ren與yu人ren類lei更geng加jia親qin密mi地di合he作zuo，人ren類lei的de安an全quan必bi須xu首shou先xian得de到dao保bao障zhang。當dang下xia協xie作zuo機ji器qi人ren的de發fa展zhan雖sui然ran還hai處chu於yu初chu級ji階jie段duan，但dan在zai主zhu動dong安an全quan性xing方fang麵mian已yi經jing率lv先xian得de到dao了le加jia強qiang。

協作機器人研發的先驅之一，丹麥優傲機器人公司出產的UR係列協作機器人裝備了力矩傳感器，該型號的機器人如果遇到一個超過設定值的阻力（如50～150牛頓，阻力值可以調整）就會自動停止運行，這確保了機器人在運動過程中不會誤傷人類和其他設施。

另ling外wai，協xie作zuo機ji器qi人ren個ge頭tou比bi傳chuan統tong工gong業ye機ji器qi人ren小xiao得de多duo，質zhi量liang一yi般ban介jie於yu十shi幾ji千qian克ke到dao幾ji十shi千qian克ke之zhi間jian，不bu但dan功gong耗hao較jiao低di，很hen多duo還hai采cai用yong了le內nei骨gu骼ge的de設she計ji方fang式shi，外wai麵mian包bao裹guo了le軟ruan質zhi材cai料liao。這zhe種zhong設she計ji除chu了le不bu易yi對dui人ren產chan生sheng傷shang害hai外wai
，還hai使shi得de協xie作zuo機ji器qi人ren可ke以yi和he人ren一yi起qi完wan成cheng一yi些xie輕qing量liang化hua的de工gong作zuo
，比bi如ru夾jia取qu一yi些xie比bi較jiao易yi碎sui的de零ling件jian。

未來，協作機器人應朝著更易操作、更高智能、更高精度的方向發展。協作機器人需要比一般機器人擁有更多的感知、認知和執行能力來完成一些複雜的、需要靈活性的任務。此外，協作機器人還需要具備與人類進行有效溝通的能力。這些都需要未來的協作機器人在人機交互

、柔性機電一體化
、雲機器人
、人工智能等關鍵技術領域取得進一步突破。

人(ren)機(ji)交(jiao)互(hu)是(shi)操(cao)控(kong)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)之(zhi)一(yi)。由(you)於(yu)協(xie)作(zuo)機(ji)器(qi)人(ren)直(zhi)接(jie)和(he)人(ren)打(da)交(jiao)道(dao)

，實(shi)現(xian)人(ren)與(yu)機(ji)器(qi)人(ren)之(zhi)間(jian)的(de)信(xin)息(xi)傳(chuan)遞(di)
，及(ji)時(shi)準(zhun)確(que)地(di)理(li)解(jie)對(dui)方(fang)的(de)意(yi)圖(tu)就(jiu)顯(xian)得(de)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)。 目前
，協作機器人已經應用了比較先進的人機交互技術。

比bi如ru，有you些xie協xie作zuo機ji器qi人ren可ke以yi接jie受shou工gong人ren的de示shi教jiao。工gong人ren通tong過guo手shou工gong移yi動dong機ji器qi人ren的de機ji械xie臂bi進jin行xing示shi範fan，而er不bu需xu要yao改gai編bian程cheng序xu
，就jiu能neng使shi協xie作zuo機ji器qi人ren理li解jie並bing做zuo出chu相xiang應ying的de動dong作zuo。未wei來lai
，為wei了le使shi協xie作zuo機ji器qi人ren更geng容rong易yi操cao控kong
，人ren機ji接jie口kou技ji術shu需xu要yao得de到dao進jin一yi步bu的de發fa展zhan，其qi主zhu要yao發fa展zhan方fang向xiang包bao括kuo視shi覺jiao和he語yu音yin交jiao互hu 、力覺和觸覺交互等。

柔(rou)性(xing)機(ji)電(dian)一(yi)體(ti)化(hua)技(ji)術(shu)使(shi)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)安(an)全(quan)性(xing)得(de)到(dao)進(jin)一(yi)步(bu)保(bao)障(zhang)。更(geng)安(an)全(quan)的(de)電(dian)機(ji)和(he)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)是(shi)重(zhong)要(yao)的(de)科(ke)技(ji)創(chuang)新(xin)，其(qi)中(zhong)包(bao)括(kuo)柔(rou)性(xing)機(ji)電(dian)一(yi)體(ti)化(hua)機(ji)械(xie)手(shou)和(he)其(qi)他(ta)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)。

這些柔性執行機構能夠根據接觸外界環境時反作用力的大小調整自身的行為，也就是“知道輕重”，並(bing)根(gen)據(ju)任(ren)務(wu)不(bu)同(tong)而(er)調(tiao)整(zheng)自(zi)身(shen)的(de)力(li)度(du)，從(cong)而(er)保(bao)證(zheng)了(le)操(cao)作(zuo)的(de)安(an)全(quan)性(xing)，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)與(yu)人(ren)一(yi)起(qi)工(gong)作(zuo)時(shi)的(de)安(an)全(quan)性(xing)。未(wei)來(lai)，協(xie)作(zuo)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)大(da)規(gui)模(mo)采(cai)用(yong)對(dui)柔(rou)性(xing)機(ji)電(dian)一(yi)體(ti)化(hua)技(ji)術(shu)提(ti)出(chu)了(le)更(geng)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)。

雲yun機ji器qi人ren技ji術shu不bu但dan能neng進jin一yi步bu降jiang低di機ji器qi人ren成cheng本ben
，而er且qie可ke以yi有you效xiao提ti升sheng機ji器qi人ren的de聰cong明ming程cheng度du和he自zi我wo學xue習xi能neng力li。雲yun機ji器qi人ren就jiu是shi雲yun計ji算suan與yu機ji器qi人ren的de結jie合he，協xie作zuo機ji器qi人ren的de雲yun機ji器qi人ren化hua是shi未wei來lai發fa展zhan的de必bi然ran趨qu勢shi。就jiu像xiang其qi他ta雲yun計ji算suan終zhong端duan一yi樣yang，雲yun機ji器qi人ren本ben身shen不bu需xu要yao存cun儲chu所suo有you資zi料liao信xin息xi或huo具ju備bei超chao強qiang的de計ji算suan能neng力li，隻zhi在zai需xu要yao的de時shi候hou連lian接jie雲yun端duan的de服fu務wu器qi就jiu可ke以yi獲huo得de所suo需xu信xin息xi。

雲計算的強大運算和存儲能力，能夠給機器人提供一個更智能的“大腦”

，增強單個機器人執行相對複雜的任務的能力。同時
，雲計算技術的應用也使得分布在世界各地、具有不同能力的機器人開展合作、共享信息資源，使完成更大、更複雜的任務成為可能。

雲yun計ji算suan技ji術shu還hai可ke以yi擴kuo展zhan機ji器qi人ren的de應ying用yong領ling域yu
，加jia速su和he簡jian化hua機ji器qi人ren係xi統tong的de開kai發fa過guo程cheng，未wei來lai雲yun端duan軟ruan件jian的de模mo塊kuai化hua和he可ke擴kuo展zhan性xing的de增zeng強qiang也ye將jiang使shi機ji器qi人ren的de升sheng級ji進jin化hua更geng加jia迅xun速su。可ke以yi想xiang見jian，由you於yu不bu需xu要yao大da量liang存cun儲chu器qi件jian和he超chao強qiang的de計ji算suan能neng力li，單dan個ge雲yun機ji器qi人ren的de硬ying件jian成cheng本ben將jiang大da大da降jiang低di。而er機ji器qi人ren成cheng本ben的de降jiang低di對dui未wei來lai工gong業ye機ji器qi人ren和he服fu務wu機ji器qi人ren的de推tui廣guang使shi用yong都dou具ju有you極ji其qi深shen遠yuan的de意yi義yi。

投資與技術研發的下一個“風口”

協作機器人從初級產品問世到現在還不到10年，因此這個行業還處於十分早期的階段。協作機器人真正吸引機器人相關投資者的目光則是在2014年ABB公司推出“YuMi”之後。2015年4月
，ABB公司收購了位於德國慕尼黑的另一家機器人供應商Gomtec公司。ABB公司明確表示

，此次收購的目的就是加強ABB公司在協作機器人方麵的技術研發實力。2014年6月
，美國工業自動化設備公司泰瑞德斥資2.85億美元收購了協作機器人行業的先驅——從2005年起就開始研發協作機器人的丹麥優傲機器人公司。這一並購成為當年協作機器人領域最大的並購案例。

同樣，協作機器人領域的技術合作也在悄然興起。2015年10月
，在“2015亞洲國際物流技術與運輸展覽會(CeMAT Asia)”上，庫卡公司與領先的自動化倉庫與自動化物流配送係統供應商Swisslog公gong司si共gong同tong發fa布bu了le一yi款kuan人ren機ji協xie作zuo的de訂ding單dan揀jian選xuan係xi統tong。在zai該gai係xi統tong中zhong，協xie作zuo機ji器qi人ren和he工gong人ren可ke以yi並bing肩jian工gong作zuo處chu理li訂ding單dan分fen揀jian任ren務wu，由you機ji器qi人ren連lian續xu不bu斷duan地di處chu理li重zhong複fu性xing的de工gong作zuo，而er工gong人ren則ze可ke以yi從cong事shi其qi他ta複fu雜za的de業ye務wu，從cong而er大da大da提ti高gao訂ding單dan處chu理li的de效xiao率lv。

2016年7月yue，美mei國guo福fu特te汽qi車che公gong司si與yu庫ku卡ka公gong司si共gong同tong打da造zao的de一yi款kuan全quan新xin的de協xie作zuo機ji器qi人ren，在zai福fu特te汽qi車che公gong司si位wei於yu德de國guo科ke隆long的de工gong廠chang正zheng式shi亮liang相xiang。該gai款kuan協xie作zuo機ji器qi人ren主zhu要yao的de任ren務wu是shi安an裝zhuang汽qi車che減jian震zhen器qi

，這zhe不bu僅jin能neng夠gou確que保bao安an裝zhuang位wei置zhi的de準zhun確que性xing

，而er且qie可ke以yi大da大da提ti高gao安an裝zhuang的de效xiao率lv。

協xie作zuo機ji器qi人ren在zai我wo國guo還hai是shi一yi個ge很hen新xin的de機ji器qi人ren領ling域yu，目mu前qian市shi麵mian上shang看kan到dao的de國guo產chan協xie作zuo機ji器qi人ren很hen少shao。除chu了le沈shen陽yang新xin鬆song機ji器qi人ren公gong司si自zi主zhu研yan發fa的de七qi軸zhou柔rou性xing協xie作zuo機ji器qi人ren外wai
，北bei京jing大da學xue機ji器qi人ren實shi驗yan室shi核he心xin團tuan隊dui成cheng立li的de山shan思si躍yue立li科ke技ji有you限xian公gong司si發fa布bu了le“WEE”雙shuang臂bi協xie作zuo機ji器qi人ren。隨sui著zhe協xie作zuo機ji器qi人ren市shi場chang增zeng長chang趨qu勢shi愈yu加jia明ming顯xian
，國guo內nei機ji器qi人ren領ling先xian企qi業ye將jiang會hui更geng加jia積ji極ji地di投tou入ru研yan發fa，國guo內nei投tou資zi人ren的de目mu光guang也ye將jiang慢man慢man轉zhuan向xiang協xie作zuo機ji器qi人ren和he相xiang關guan技ji術shu領ling域yu。協xie作zuo機ji器qi人ren將jiang成cheng為wei機ji器qi人ren領ling域yu下xia一yi個ge投tou資zi和he技ji術shu研yan發fa“風口”。

會取代傳統工業機器人嗎

xiezuojiqirenshiyigedianfuxingdechuangxin。qidianfuxingbujinbiaoxianzaixiezuojiqirenkeyiyugongrenbingjianhezuo，gaibianrenyujiqidehezuofangshiherenjishijiegelidezhuangtai，erqiehaizaiyuxiezuojiqirenweilainengbeishuliangpangdadezhongxiaoqiyeyongyubufentidaigongrendezhongfulaodong，congeryouxiaotigaoguangdazhongxiaoqiyedelaodongshengchanlv。

協作機器人的價格大約隻有傳統工業機器人的一半，而且易操作、安全性高、可ke以yi移yi動dong
，具ju有you很hen強qiang的de靈ling活huo性xing，經jing過guo簡jian單dan調tiao試shi就jiu能neng適shi應ying多duo種zhong任ren務wu
，所suo以yi協xie作zuo機ji器qi人ren未wei來lai有you望wang被bei廣guang大da中zhong小xiao企qi業ye廣guang泛fan采cai用yong，且qie能neng跳tiao出chu目mu前qian工gong業ye機ji器qi人ren局ju限xian於yu汽qi車che和he電dian子zi兩liang大da工gong業ye應ying用yong的de格ge局ju，轉zhuan而er滲shen透tou到dao中zhong小xiao企qi業ye紮zha堆dui的de醫yi藥yao、食品、家具、玩具等工業領域，從而全麵提高工業生產的效率。

不(bu)過(guo)，協(xie)作(zuo)機(ji)器(qi)人(ren)與(yu)傳(chuan)統(tong)工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)相(xiang)比(bi)也(ye)有(you)一(yi)些(xie)劣(lie)勢(shi)。由(you)於(yu)協(xie)作(zuo)機(ji)器(qi)人(ren)質(zhi)量(liang)輕(qing)且(qie)可(ke)以(yi)移(yi)動(dong)，所(suo)以(yi)重(zhong)複(fu)定(ding)位(wei)精(jing)度(du)比(bi)傳(chuan)統(tong)工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)差(cha)一(yi)個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)。因(yin)此(ci)，對(dui)於(yu)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)特(te)別(bie)高(gao)的(de)生(sheng)產(chan)任(ren)務(wu)，協(xie)作(zuo)機(ji)器(qi)人(ren)現(xian)在(zai)還(hai)不(bu)能(neng)符(fu)合(he)要(yao)求(qiu)。同(tong)時(shi)
，由(you)於(yu)怕(pa)傷(shang)到(dao)一(yi)起(qi)工(gong)作(zuo)的(de)人(ren)類(lei)


，現(xian)階(jie)段(duan)協(xie)作(zuo)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)動(dong)作(zuo)被(bei)有(you)意(yi)設(she)計(ji)得(de)比(bi)較(jiao)慢(man)，因(yin)此(ci)在(zai)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)上(shang)也(ye)不(bu)如(ru)傳(chuan)統(tong)工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)。

總之，協作機器人作為一項顛覆性的創新正在機器人領域快速生根發芽。協作機器人和相關的柔性機電一體化、人機交互、雲機器人等技術將成為工業機器人領域技術研發與投資的“風口”。另外，全球協作機器人市場的快速增長也是大勢所趨，壹行研預測在未來10年內全球協作機器人市場的收入增長將明顯快於傳統工業機器人市場，並在2025年達到100億(yi)美(mei)元(yuan)的(de)規(gui)模(mo)。不(bu)過(guo)
，協(xie)作(zuo)機(ji)器(qi)人(ren)並(bing)不(bu)能(neng)取(qu)代(dai)傳(chuan)統(tong)工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)。協(xie)作(zuo)機(ji)器(qi)人(ren)仍(reng)將(jiang)作(zuo)為(wei)工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)分(fen)支(zhi)
，在(zai)未(wei)來(lai)很(hen)長(chang)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)將(jiang)與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)共(gong)存(cun)，並(bing)共(gong)同(tong)發(fa)展(zhan)。

展望未來
，人機協作並不局限於工業領域為智能製造服務。事實上，人機協作在軍事

、安防、農林、醫療等專業服務機器人領域也同樣是一個確定的發展趨勢。可以預見，未來協作機器人必將走進應用更為廣闊的服務機器人領域。