2015年11月第17屆上海工博會期間，發(fā)那科在中國地區(qū)正式推出當時全球負載最大的協(xié)作機器人CR-35iA，一舉“名震江湖”。
據悉，CR-35iA機器人手腕部最大負載可達35kg，運動半徑達1813mm；作為一款協(xié)作機器人，完善的安全功能使CR-35iA可以在沒有安全圍欄隔離的情況下，與人在同一個空間工作，被廣泛應用于汽車制造、機床上下料等工作中。
自此，協(xié)作機器人的負載范圍不斷擴大，從最早的10kg擴大到20kg，從UR16e、安川HC20DT到遨博i16、節(jié)卡Zu18等產品的問世，大負載協(xié)作機器人頻繁地出現(xiàn)在人們的視野中。
然而，有別于傳統(tǒng)工業(yè)機器人，協(xié)作機器人給人的第一印象就是小巧與靈活，當負載不斷增大之后，如何保證協(xié)作機器人的精準控制、安全性等。更為關鍵的是，真實的市場需求在哪？
多大才是大負載？
從ABB的500g負載單臂協(xié)作機器人YuMi，到負載35kg的FANUCCR-35iA，再到負載能夠達到110kg甚至是更大的柯馬AURA協(xié)作機器人，不禁讓人開始思考，協(xié)作機器人的負載到底多少合適？多大的負載才算是大負載？
遨博智能副總裁黃洪波認為，一般意義上，負載超過10kg，即可認為是大負載協(xié)作機器人。
在艾利特CTO孫愷博士看來，只有運動半徑在1.7m及以上，負載超過20kg才能算是大負載。即使是把運動半徑1.3m、負載12kg的機器人縮短連桿，其仍然不能定義為大負載，這一產品并不存在明顯的技術難度。
大族機器人總經理王光能認為，協(xié)作機器人負載的上限主要取決于減速機等核心零部件。一般20kg負載以下機器人關節(jié)用諧波減速器，當協(xié)作機器人負載突破20kg后，則需要將諧波減速器換成RV減速器，這將使機器人本體變得笨重，協(xié)作機器人靈活小巧的優(yōu)勢也將受限。
自動分揀機器人的原理圖目前，市場對協(xié)作機器人的負載是有一定要求的，一般將協(xié)作機器人負載控制在16kg是大部分客戶的選擇。由于機器人本身有自重，同時還要還要配上不少零部件以及夾爪等，可能會導致超過承重等問題，這使得一些客戶對負載超過12kg的協(xié)作機器人會產生擔憂。
事實上，要回答這個問題，更為關鍵的是看人的承重上限在什么水平。畢竟協(xié)作機器人的主要目標還是替代人工工作，而20kg負載以上的工作，人工作業(yè)較少，因此不是協(xié)作機器人主要的工作范圍，孫愷強調道。
即使如此，市場上超過16kg的協(xié)作機器人并不少見。越疆科技研發(fā)總經理劉主福表示，通過與眾多集成商、終端客戶的交流及市場調查，越疆科技發(fā)現(xiàn)某些大負載機器人在應用過程中，也需要與人交互、協(xié)作等；而傳統(tǒng)工業(yè)機器人不僅存在無法與人安全交互協(xié)作的問題，其使用體驗也較差，無法適應小批量多品種的快速柔性化生產需求。
這正是協(xié)作機器人的優(yōu)勢所在，同時也是大負載協(xié)作機器人逐漸變多的原因。
大負載帶來的那些挑戰(zhàn)
由于協(xié)作機器人剛度偏弱，故而在增大負載的情況下，一般都會縮短臂長，工作半徑減少。
高工機器人產業(yè)研究所認為，協(xié)作機器人之所以稱為協(xié)作，安全性是保證其能夠實現(xiàn)人機協(xié)作的基礎，負載的增大，意味著其協(xié)作的性能會受到一定程度的打折，需要通過其他方式進行補償，如傳感器、軟件算法、附加外設等，在一定程度上會對成本形成一定的考驗。
在安全問題保障上，目前市面上大部分的協(xié)作機器人采用的主要是碰撞檢測的方式實現(xiàn)安全，仍然屬于接觸式的安全防護，存在碰撞傷害的風險，在本體質量和負載一定的情況下，為達到允許的生物力學限制，協(xié)作安全模式下要大幅進行減速。
但由于機器人自身安全屬性，沖擊、夾傷的危險性依然較大，不少廠家在此基礎上增加視覺解決方案，這又對部署空間有較大要求，同時也存在視覺盲區(qū)和死角等痛點。
對此，越疆科技采用了非接觸電子皮膚主動防護的協(xié)作機器人方案，通過非接觸式傳感機理，在距離人體10-20cm的距離即可實現(xiàn)外物感知，進行碰前防護，這一解決方案使得協(xié)作機器人安全最大速度由0.25m/s到1m/s。
孫愷指出，在保障安全性的基礎上，盡量提高協(xié)作機器人的運行速度，這對關節(jié)扭矩檢測精度要求將大大提高，大負載協(xié)作機器人如何達到這一要求才是主要問題。
此外，參照大負載的工業(yè)機器人，不難發(fā)現(xiàn)，隨著負載的逐步增加，機器人的控制難度將極大，對機器人的效率和穩(wěn)定性也帶來了一系列挑戰(zhàn)，協(xié)作機器人也不例外，負載同時也是負擔。
節(jié)卡機器人CTO許雄博士告訴「高工機器人」，為解決上述痛點，節(jié)卡機器人自主研發(fā)了雙編碼器全閉環(huán)控制策略、動力學轉矩前饋策略、安全控制策略-力矩限制及碰撞檢測三大核心技術，在此基礎上，JAKAZu18誕生了，其自重僅35kg，負載自重比高達1:1.94，臂展為1073mm。
為了應對更大的負載，JAKAZu18協(xié)作機器人對大小臂桿都進行了優(yōu)化設計，提升了大小臂桿的強度與剛度，使得在大負載作用下大小臂桿的變形量更小。
中國快遞分揀機器人但更重要的問題是，終端用戶是否對大負載協(xié)作機器人有真正的需求，在大負載機器人應用場景中，一定要人機協(xié)作嗎？
據黃洪波介紹，隨著協(xié)作機器人的應用越來越多，很多客戶提出了大負載的要求，但這不能說是協(xié)作機器人的發(fā)展趨勢，畢竟大負載除了負重載荷滿足了應用需求，還要考慮其剛性、速度、臂展等，與傳統(tǒng)工業(yè)機器人相比，大負載協(xié)作機器人在某些條件下，并不具備優(yōu)勢，因此大部分的大負載協(xié)作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(xié)作機器人，大負載的機器人由于負載的增大，絕對精度會出現(xiàn)一定程度的降低，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。越疆科技結合非接觸式電子皮膚系列化的大負載協(xié)作機器人產品，目前已經在工件上下料、食品包裝等領域得到應用，客戶通過非接觸式的安全防護，兼顧了安全與效率。
市場需求的產物?
京東的分揀機器人是哪個廠家的存在即合理，產品始終是緊跟市場需求的。協(xié)作機器人負載越來越大，本身也是為了解決某些細分場合中替代人力的問題，同樣部分企業(yè)的產品行為也只是來自其觀察到的市場需求而已。
至于對大負載協(xié)作機器人是否“越界”的看法，黃洪波認為，產品本身不會存在明顯的“界限”，它會根據事物發(fā)展的規(guī)律去尋找應用的拓展；通過產品線的補充及產品技術的突破，來達到行業(yè)發(fā)展的新契機，為企業(yè)增加一個新的業(yè)務增長點。甚至未來，協(xié)作機器人與傳統(tǒng)工業(yè)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。
大負載協(xié)作也只是學習借鑒了傳統(tǒng)工業(yè)機器人，正如工業(yè)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“越界”，更應該稱之為融合共生。互相借鑒，共同“打怪”。
原文標題：大負載協(xié)作機器人“越界”了嗎？
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