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

　　協(xié)作機(jī)器人如何擴(kuò)展自動(dòng)化？

　　協(xié)作機(jī)器人改變了這一點(diǎn)，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(dòng)化范式，取代傳統(tǒng)復(fù)雜、昂貴和耗時(shí)的，“要么全有要么全無”的自動(dòng)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(jī)器人比傳統(tǒng)機(jī)器人更便宜、更易于部署（即使是由沒有機(jī)器人施工經(jīng)驗(yàn)的人來負(fù)責(zé)），已經(jīng)將自動(dòng)化應(yīng)用擴(kuò)展到更多的中、小型企業(yè)。

　　與傳統(tǒng)機(jī)器人不同，協(xié)作機(jī)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(jìn)行廣泛的安全防護(hù)，當(dāng)然必須進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。在大多數(shù)工業(yè)和制造業(yè)環(huán)境中，協(xié)作機(jī)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(jī)器人技術(shù)的吸引力，從而在全球范圍內(nèi)快速增長(zhǎng)。

圖1：一家工廠的運(yùn)營(yíng)經(jīng)理說：“協(xié)作機(jī)器人為我們帶來了成長(zhǎng)、擴(kuò)張，創(chuàng)造了更多就業(yè)機(jī)會(huì)，并將我們最寶貴的資源轉(zhuǎn)移到最需要技術(shù)的新項(xiàng)目中。如果僅僅依靠雇用新員工，我們將永遠(yuǎn)無法將規(guī)模擴(kuò)大三倍。”UR10協(xié)作機(jī)器人負(fù)責(zé)機(jī)器維護(hù)、裝配和產(chǎn)品檢驗(yàn)。圖片來源：Universal Robots

　　協(xié)作機(jī)器人可以部署在靠近人類的地方，而無需特殊圍欄（在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估之后），并且易于編程。它們還可以接管重復(fù)性、繁重的任務(wù)（會(huì)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(xué)方面帶來巨大的改善。這使人類工作者能夠?qū)Ｗ⒂诰哂懈邇r(jià)值的任務(wù)。與手動(dòng)執(zhí)行的任務(wù)相比，協(xié)作機(jī)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(dòng)力短缺是制造業(yè)面臨的長(zhǎng)期挑戰(zhàn)，COVID-19疫情加劇了這一挑戰(zhàn)；2020年12月，在美國(guó)制造商協(xié)會(huì)（NAM）的調(diào)查中，62.4%的受訪者認(rèn)為吸引和留住高素質(zhì)勞動(dòng)力是他們面臨的主要業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)。

　　對(duì)制造商來講，協(xié)作機(jī)器人是解決這些勞動(dòng)力缺口的有效方法，即使在勞動(dòng)力市場(chǎng)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(dòng)力來從事材料搬運(yùn)、焊接、小零件裝配、計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）機(jī)器維護(hù)和焊接等任務(wù)，協(xié)作機(jī)器人已經(jīng)開始彌補(bǔ)這一不足。

　　國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）的數(shù)據(jù)顯示，在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，協(xié)作機(jī)器人是增長(zhǎng)最快的細(xì)分市場(chǎng)。根據(jù)市場(chǎng)分析機(jī)構(gòu)BIS Research的報(bào)告，2020年全球協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)價(jià)值約為6.749億美元，預(yù)計(jì)到2025年將以28%的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）增長(zhǎng)。同樣，Emergen Research預(yù)測(cè)，到2027年協(xié)作機(jī)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(jī)器人技術(shù)的早期應(yīng)用者有了新的想法：自動(dòng)化可以安全地部署在人類周圍；自動(dòng)化可以由制造人員而不是由工業(yè)機(jī)器人專家進(jìn)行編程和部署；而且可以引入自動(dòng)化，并且不需要對(duì)現(xiàn)有的工廠布置進(jìn)行大規(guī)模變更，這對(duì)較小的公司尤其有價(jià)值。

　　到目前為止，協(xié)作機(jī)器人的早期采用者已經(jīng)被證明是正確的。協(xié)作機(jī)器人已在汽車、制造、制藥和電子等行業(yè)的數(shù)萬個(gè)成功部署中展示了其實(shí)用性，并應(yīng)用于各種各樣的應(yīng)用，如機(jī)器維護(hù)、組裝、精加工、檢驗(yàn)、包裝和碼垛等。如今，協(xié)作機(jī)器人約占全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的5%；據(jù)Interact Analysis的研究預(yù)測(cè)，到2027年這一比例將增加到30%左右。為了推動(dòng)協(xié)作機(jī)器人的成功應(yīng)用，請(qǐng)考慮以下7個(gè)關(guān)鍵因素。

圖2：在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后，航空航天制造商 Tool Gauge 在塑料裝配和分配應(yīng)用中部署了 UR5 協(xié)作機(jī)器人以實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作。協(xié)作機(jī)器人的限力安全系統(tǒng)可確保在遇到障礙物時(shí)自動(dòng)停止運(yùn)行。

　　1.協(xié)作機(jī)器人的實(shí)施方式

　　由于其易用性和占地面積小，協(xié)作機(jī)器人非常適合自己動(dòng)手實(shí)施。如果您的應(yīng)用場(chǎng)景簡(jiǎn)單（例如拾取和放置操作），那么公司應(yīng)該對(duì)自己具有實(shí)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(duì)自動(dòng)化預(yù)算有限的小公司來說也更具吸引力。

　　由不同協(xié)作機(jī)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(duì)于那些以前很少或沒有機(jī)器人技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的人來說，確定協(xié)作機(jī)器人品牌非常重要，因?yàn)檫@些品牌提供在線培訓(xùn)、教育和支持，可以幫助自己部署實(shí)施協(xié)作機(jī)器人。

　　對(duì)于更復(fù)雜的應(yīng)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(shù)援助以促進(jìn)銷售，并推薦配置和外圍設(shè)備。b、精益集成商，通常專注于特定應(yīng)用（例如焊接或表面處理），并以周為單位計(jì)算集成時(shí)間。c、傳統(tǒng)的系統(tǒng)集成商，可以從頭開始構(gòu)建一個(gè)基于協(xié)作機(jī)器人的裝置，集成所有外圍設(shè)備和硬件，這是一個(gè)交鑰匙工程。傳統(tǒng)的集成商以月為單位計(jì)算交付周期，該集成過程更昂貴，但也更完整。

　　2.識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)因素

　　每種應(yīng)用都是不同的，都需要面臨獨(dú)特的挑戰(zhàn)。某些風(fēng)險(xiǎn)是該過程固有的，例如電弧焊。其它風(fēng)險(xiǎn)可能是額外的復(fù)雜性所導(dǎo)致的，例如將視覺系統(tǒng)添加到協(xié)作機(jī)器人裝置時(shí)。環(huán)境也可能帶來風(fēng)險(xiǎn)，特別是濕度和溫度。影響設(shè)備壽命的因素，如操作協(xié)作機(jī)器人時(shí)接近最大有效載荷的程度。請(qǐng)向協(xié)作機(jī)器人制造商索取應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)記分卡，該記分卡有助于對(duì)這些因素進(jìn)行知情評(píng)估。

　　3.進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

　　風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是協(xié)作機(jī)器人部署過程必不可少的組成部分。有關(guān)完成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的指導(dǎo)，可以訪問A3 Robotics機(jī)器人技術(shù)網(wǎng)站，該網(wǎng)站提供了豐富的機(jī)器人安全資源和培訓(xùn)。另外，歐盟資助的COVR項(xiàng)目最近發(fā)布了一個(gè)免費(fèi)的數(shù)字工具包，該工具包提供了有關(guān)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、案例研究、安全指令、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)作機(jī)器人安全最佳實(shí)踐的信息和指導(dǎo)。

圖3：為了了解更多有關(guān)UR機(jī)器人設(shè)置和編程的信息，DCL Logistics的工程團(tuán)隊(duì)在Universal Robots學(xué)院完成了免費(fèi)在線培訓(xùn)和免費(fèi)應(yīng)用仿真。

　　4.制定詳細(xì)的投資評(píng)估

　　需要協(xié)作機(jī)器人的商業(yè)案例令人信服，但在進(jìn)行自動(dòng)化投資時(shí)，很多高管需要詳細(xì)的投資回報(bào)（ROI）信息。請(qǐng)協(xié)作機(jī)器人供應(yīng)商提供ROI工作表和說明，解釋如何計(jì)算協(xié)作機(jī)器人裝置的總收益。

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

　　5.迅速提升操作員技能

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

　　尋找能夠提供教育和培訓(xùn)資源的協(xié)作機(jī)器人供應(yīng)商。這將有助于簡(jiǎn)化培訓(xùn)過程并縮短實(shí)施時(shí)間。質(zhì)量也很重要，所以要尋找完善的協(xié)作機(jī)器人培訓(xùn)課程，尤其是那些獲得行業(yè)認(rèn)可的認(rèn)證課程。

　　協(xié)作機(jī)器人是一種能夠?qū)崿F(xiàn)從精確檢測(cè)任務(wù)到重型碼垛操作的各種應(yīng)用的平臺(tái)，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(jī)器人都是一樣的。請(qǐng)先進(jìn)行盡職調(diào)查，確保投資于經(jīng)認(rèn)證的，可與最多的臂端工具、硬件和軟件外圍設(shè)備兼容的即插即用協(xié)作機(jī)器人。尋找那些了解協(xié)作機(jī)器人如何在不同的應(yīng)用特定場(chǎng)景中使用，并提供完整的應(yīng)用工具包，以及開始執(zhí)行特定任務(wù)所需的所有軟件和硬件的協(xié)作機(jī)器人品牌。

　　7.進(jìn)行協(xié)作機(jī)器人研究

　　網(wǎng)上有很多關(guān)于協(xié)作機(jī)器人的信息，最大的挑戰(zhàn)是如何精準(zhǔn)地搜索到它們。真實(shí)的應(yīng)用案例是查找有關(guān)協(xié)作機(jī)器人部署和應(yīng)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(yīng)用、主題或行業(yè)上。近年來，隨著許多新進(jìn)入者進(jìn)入?yún)f(xié)作機(jī)器人制造市場(chǎng)，我們需要將重點(diǎn)放在那些在該領(lǐng)域有良好記錄的公司的信息上。一些值得關(guān)注的協(xié)作機(jī)器人信息來源包括TüV Rheinland、A3和歐盟資助的COVR項(xiàng)目等。（作者：Joe Campbell,  Universal Robots）