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　　大阻抗協同機器人“越境”了嗎？

　　國際金屬加工網　2020年11月05日

　　先進制造 ◇ 系列技術講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國機器人行業典型研討會

　　【文/歌唱者】2015年11月第17屆上海工博會期間，發那科在中國地區正式推出當時全球阻抗最大的協同機器人CR-35iA，一舉“名聞江湖”。

　　據悉，CR-35iA機器人手腕部最大阻抗可達35kg，體育運動直徑達1813mm；作為一款協同機器人，完善的安全可靠功能使CR-35iA可以在沒有安全可靠柵欄隔離的情況下，與人在同一個內部空間組織工作，被廣泛應用于汽車制造、機床上下料等組織工作中。

自此，協同機器人的阻抗覆蓋范圍不斷擴大，從最早的10kg擴大到20kg，從UR16e、安川HC20DT到遨博i16、節卡Zu18等產品的問世，大阻抗協同機器人頻繁地出現在人們的視野中。

　　然而，有真蘚科青蘚現代工業機器人，協同機器人給人的印象就是小巧與靈巧，當阻抗不斷增大之后，如何確保協同機器人的精準掌控、安全可靠性等。更加關鍵性的是，真實的市場需求在哪？

　　多大才是大阻抗？

　　從ABB的500g阻抗雙管協同機器人YuMi，到阻抗35kg的FANUCCR-35iA，再到阻抗能夠達至110kg甚至是更大的柯馬AURA協同機器人，不禁讓人開始思考，協同機器人的阻抗到底多少合適？多大的阻抗才算是大阻抗？

　　遨博智能副總裁黃沈軍指出，一般意義上，阻抗超過10kg，方可指出是大阻抗協同機器人。

在艾法特CTO孫愷博士看來，只有體育運動直徑在1.7m及以上，阻抗超過20kg才能算是大阻抗。即使是把體育運動直徑1.3m、阻抗12kg的機器人延長連桿，其仍然不能定義為大阻抗，而此產品并不存有明顯的技術技術難度。

　　大族機器人副總經理王光能指出，協同機器人阻抗的下限主要取決于減速機等核心零部件。一般20kg阻抗以下機器人下肢用增益減速器，當協同機器人阻抗突破20kg后，則須要將增益減速器換成RV減速器，這將使機器人本體變得笨重，協同機器人靈巧小巧的競爭優勢也將受限。

目前，市場對協同機器人的阻抗是有很大明確要求的，一般將協同機器人阻抗掌控在16kg是大部分顧客的選擇。雖然機器人本身有自重，與此同時更要更要配上不少零部件以及夾爪等，可能會導致超過鋼架等難題，這使一些顧客對阻抗超過12kg的協同機器人會產生擔憂。

　　事實上，要回答這個難題，更加關鍵性的是看人的鋼架下限在什么水平。畢竟協同機器人的主要目標還是替代育苗組織工作，而20kg阻抗以上的組織工作，人組織工作業較少，因此不是協同機器人主要的組織工作覆蓋范圍，孫愷強調道。

　　即使如此，市場上超過16kg的協同機器人并不少見。越疆科技研發副總經理劉主福表示，透過與眾多液壓閥、終端顧客的交流及市場調查，越疆科技發現某些大阻抗機器人在應用過程中，也須要與人可視化、協同等；而現代工業機器人不僅存有難以與人安全可靠可視化協同的難題，其使用體驗也較差，難以適應小批量多品種的快速通用化生產需求。

這正是協同機器人的優勢所在，與此同時也是大阻抗協同機器人逐漸極大地提高的原因。

　　大阻抗帶來的那些挑戰？

　　雖然協同機器人剛度偏強，故而在增大阻抗的情況下，一般單廂延長紐韋爾角，組織工作直徑減少。

　　高工機器人產業研究所（GGII）指出，協同機器人之所以稱為協同，安全可靠性是確保其能夠與此同時實現人機協同的基礎，阻抗的增大，意味著其協同的性能會受到很大程度的打折，須要透過其他方式展開補償，如傳感器、軟件算法、附加外設等，在很大程度上會對成本形成很大的考驗。

在安全可靠難題確保上，目前市面上大部分的協同機器人采用的主要是圣夫龍的方式與此同時實現安全可靠，仍然屬于智能卡的安全可靠防雷，存有碰撞傷害的風險，在本體質量和阻抗很大的情況下，為達至允許的神經科學限制，協同安全可靠模式下能大幅展開減速。

　　但雖然機器人自身安全可靠屬性，沖擊、夾住的危險性依然較大，不少廠家在此基礎上增加聽覺化解方案，這又對部署內部空間有較大明確要求，與此同時也存有聽覺盲點和死角等關鍵性點。

　　對此，越疆科技采用了非接觸電子皮膚主動防雷的協同機器人方案，透過非智能卡傳感機理，在距人體10-20cm的距方可與此同時實現外物感知，展開碰前防雷，而此化解方案使協同機器人安全可靠最大速度由0.25m/s到1m/s。

　　孫愷指出，在確保安全可靠性的基礎上，盡量提高協同機器人的運行速度，這對下肢扭矩檢測精度明確要求將大大提高，大阻抗協同機器人如何達至而此明確要求才是主要難題。

此外，參照大阻抗的工業機器人，不難發現，隨著阻抗的逐步增加，機器人的掌控技術難度將極大，對機器人的效率和穩定性也帶來了一系列挑戰，協同機器人也不例外，阻抗與此同時也是負擔。

　　節卡機器人CTO許雄博士告訴「高工機器人」，為化解上述關鍵性點，節卡機器人自主研發了雙編碼器全閉環掌控策略、動力學轉矩前饋策略、安全可靠掌控策略-力矩限制及圣夫龍三大核心技術，在此基礎上，JAKA Zu 18誕生了，其自重（含電纜）僅35kg，阻抗自重比高達1:1.94，臂展為1073mm。

　　為了應對更大的阻抗，JAKA Zu 18協同機器人對大小臂桿都展開了優化設計，提升了大小臂桿的強度與剛度，使在大阻抗作用下大小臂桿的變形量更小。

但更重要的難題是，終端用戶是否對大阻抗協同機器人有真正的需求，在大阻抗機器人應用場景中，一定要人機協同嗎？

　　據黃沈軍介紹，隨著協同機器人的應用越來越多，很多顧客提出了大阻抗的明確要求（主要是16kg和20kg），但這不能說是協同機器人的發展趨勢，畢竟大阻抗除了負重載荷滿足了應用需求，更要考慮其剛性、速度、臂展等，與現代工業機器人相比，大阻抗協同機器人在某些條件下，并不具備競爭優勢，因此大部分的大阻抗協同機器人還是以試探性應用為主，其場景主要是搬運、碼垛等。

相較于輕量型協同機器人，大阻抗的機器人雖然阻抗的增大，絕對精度會出現很大程度的降低，因此其主要應用場景還是集中在定點的搬運、包裝、碼垛等領域。越疆科技結合非智能卡電子皮膚系列化的大阻抗協同機器人產品，目前已經在工件上下料、食品包裝等領域得到應用，顧客透過非智能卡的安全可靠防雷，兼顧了安全可靠與效率。

　　市場需求的產物

　　存有即合理，產品始終是緊跟市場需求的。協同機器人阻抗越來越大，本身也是為了化解某些細分場合中替代人力的難題，同樣部分企業的產品行為也只是來自其觀察到的市場需求而已。

　　至于對大阻抗協同機器人是否“越境”的看法，黃沈軍指出，產品本身不會存有明顯的“界限”，它會根據事物發展的規律去尋找應用的拓展；透過產品線的補充及產品技術的突破，來達至行業發展的新契機，為企業增加一個新的業務增長點。甚至未來，協同機器人與現代工業機器人之間將逐步融合、互相借鑒，而后在定位各自適合的場景。

大阻抗協同也只是學習借鑒了現代工業機器人，正如工業機器人正在逐步增加力傳感器一樣，因此不能簡單地定義為產品“越境”，更應該稱之為融合共生。互相借鑒，共同“打怪”。

　　（高工機器人網）

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