大阻抗协同机器人“越境”了吗？

2023-07-20 11:47:06

　　大阻抗协同机器人“越境”了吗？

　　国际金属加工网　2020年11月05日

　　先进制造 ◇ 系列技术讲座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中国机器人行业典型研讨会

　　【文/歌唱者】2015年11月第17届上海工博会期间，发那科在中国地区正式推出当时全球阻抗最大的协同机器人CR-35iA，一举“名闻江湖”。

　　据悉，CR-35iA机器人手腕部最大阻抗可达35kg，体育运动直径达1813mm；作为一款协同机器人，完善的安全可靠功能使CR-35iA可以在没有安全可靠栅栏隔离的情况下，与人在同一个内部空间组织工作，被广泛应用于汽车制造、机床上下料等组织工作中。

自此，协同机器人的阻抗覆盖范围不断扩大，从最早的10kg扩大到20kg，从UR16e、安川HC20DT到遨博i16、节卡Zu18等产品的问世，大阻抗协同机器人频繁地出现在人们的视野中。

　　然而，有真藓科青藓现代工业机器人，协同机器人给人的印象就是小巧与灵巧，当阻抗不断增大之后，如何确保协同机器人的精准掌控、安全可靠性等。更加关键性的是，真实的市场需求在哪？

　　多大才是大阻抗？

　　从ABB的500g阻抗双管协同机器人YuMi，到阻抗35kg的FANUCCR-35iA，再到阻抗能够达至110kg甚至是更大的柯马AURA协同机器人，不禁让人开始思考，协同机器人的阻抗到底多少合适？多大的阻抗才算是大阻抗？

　　遨博智能副总裁黄沈军指出，一般意义上，阻抗超过10kg，方可指出是大阻抗协同机器人。

在艾法特CTO孙恺博士看来，只有体育运动直径在1.7m及以上，阻抗超过20kg才能算是大阻抗。即使是把体育运动直径1.3m、阻抗12kg的机器人延长连杆，其仍然不能定义为大阻抗，而此产品并不存有明显的技术技术难度。

　　大族机器人副总经理王光能指出，协同机器人阻抗的下限主要取决于减速机等核心零部件。一般20kg阻抗以下机器人下肢用增益减速器，当协同机器人阻抗突破20kg后，则须要将增益减速器换成RV减速器，这将使机器人本体变得笨重，协同机器人灵巧小巧的竞争优势也将受限。

目前，市场对协同机器人的阻抗是有很大明确要求的，一般将协同机器人阻抗掌控在16kg是大部分顾客的选择。虽然机器人本身有自重，与此同时更要更要配上不少零部件以及夹爪等，可能会导致超过钢架等难题，这使一些顾客对阻抗超过12kg的协同机器人会产生担忧。

　　事实上，要回答这个难题，更加关键性的是看人的钢架下限在什么水平。毕竟协同机器人的主要目标还是替代育苗组织工作，而20kg阻抗以上的组织工作，人组织工作业较少，因此不是协同机器人主要的组织工作覆盖范围，孙恺强调道。

　　即使如此，市场上超过16kg的协同机器人并不少见。越疆科技研发副总经理刘主福表示，透过与众多液压阀、终端顾客的交流及市场调查，越疆科技发现某些大阻抗机器人在应用过程中，也须要与人可视化、协同等；而现代工业机器人不仅存有难以与人安全可靠可视化协同的难题，其使用体验也较差，难以适应小批量多品种的快速通用化生产需求。

这正是协同机器人的优势所在，与此同时也是大阻抗协同机器人逐渐极大地提高的原因。

　　大阻抗带来的那些挑战？

　　虽然协同机器人刚度偏强，故而在增大阻抗的情况下，一般单厢延长纽韦尔角，组织工作直径减少。

　　高工机器人产业研究所（GGII）指出，协同机器人之所以称为协同，安全可靠性是确保其能够与此同时实现人机协同的基础，阻抗的增大，意味着其协同的性能会受到很大程度的打折，须要透过其他方式展开补偿，如传感器、软件算法、附加外设等，在很大程度上会对成本形成很大的考验。

在安全可靠难题确保上，目前市面上大部分的协同机器人采用的主要是圣夫龙的方式与此同时实现安全可靠，仍然属于智能卡的安全可靠防雷，存有碰撞伤害的风险，在本体质量和阻抗很大的情况下，为达至允许的神经科学限制，协同安全可靠模式下能大幅展开减速。

　　但虽然机器人自身安全可靠属性，冲击、夹住的危险性依然较大，不少厂家在此基础上增加听觉化解方案，这又对部署内部空间有较大明确要求，与此同时也存有听觉盲点和死角等关键性点。

　　对此，越疆科技采用了非接触电子皮肤主动防雷的协同机器人方案，透过非智能卡传感机理，在距人体10-20cm的距方可与此同时实现外物感知，展开碰前防雷，而此化解方案使协同机器人安全可靠最大速度由0.25m/s到1m/s。

　　孙恺指出，在确保安全可靠性的基础上，尽量提高协同机器人的运行速度，这对下肢扭矩检测精度明确要求将大大提高，大阻抗协同机器人如何达至而此明确要求才是主要难题。

此外，参照大阻抗的工业机器人，不难发现，随着阻抗的逐步增加，机器人的掌控技术难度将极大，对机器人的效率和稳定性也带来了一系列挑战，协同机器人也不例外，阻抗与此同时也是负担。

　　节卡机器人CTO许雄博士告诉「高工机器人」，为化解上述关键性点，节卡机器人自主研发了双编码器全闭环掌控策略、动力学转矩前馈策略、安全可靠掌控策略-力矩限制及圣夫龙三大核心技术，在此基础上，JAKA Zu 18诞生了，其自重（含电缆）仅35kg，阻抗自重比高达1:1.94，臂展为1073mm。

　　为了应对更大的阻抗，JAKA Zu 18协同机器人对大小臂杆都展开了优化设计，提升了大小臂杆的强度与刚度，使在大阻抗作用下大小臂杆的变形量更小。

但更重要的难题是，终端用户是否对大阻抗协同机器人有真正的需求，在大阻抗机器人应用场景中，一定要人机协同吗？

　　据黄沈军介绍，随着协同机器人的应用越来越多，很多顾客提出了大阻抗的明确要求（主要是16kg和20kg），但这不能说是协同机器人的发展趋势，毕竟大阻抗除了负重载荷满足了应用需求，更要考虑其刚性、速度、臂展等，与现代工业机器人相比，大阻抗协同机器人在某些条件下，并不具备竞争优势，因此大部分的大阻抗协同机器人还是以试探性应用为主，其场景主要是搬运、码垛等。

相较于轻量型协同机器人，大阻抗的机器人虽然阻抗的增大，绝对精度会出现很大程度的降低，因此其主要应用场景还是集中在定点的搬运、包装、码垛等领域。越疆科技结合非智能卡电子皮肤系列化的大阻抗协同机器人产品，目前已经在工件上下料、食品包装等领域得到应用，顾客透过非智能卡的安全可靠防雷，兼顾了安全可靠与效率。

　　市场需求的产物

　　存有即合理，产品始终是紧跟市场需求的。协同机器人阻抗越来越大，本身也是为了化解某些细分场合中替代人力的难题，同样部分企业的产品行为也只是来自其观察到的市场需求而已。

　　至于对大阻抗协同机器人是否“越境”的看法，黄沈军指出，产品本身不会存有明显的“界限”，它会根据事物发展的规律去寻找应用的拓展；透过产品线的补充及产品技术的突破，来达至行业发展的新契机，为企业增加一个新的业务增长点。甚至未来，协同机器人与现代工业机器人之间将逐步融合、互相借鉴，而后在定位各自适合的场景。

大阻抗协同也只是学习借鉴了现代工业机器人，正如工业机器人正在逐步增加力传感器一样，因此不能简单地定义为产品“越境”，更应该称之为融合共生。互相借鉴，共同“打怪”。

　　（高工机器人网）

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