【分析】国产协作机器人的机遇与挑战

【分析】国产协作机器人的机遇与挑战

ZR-ROBOT子锐机器人维修网讯：协作机器人是当前工业机器人领域一个非常热门的研究方向，国际机器人大厂陆续推出了多款协作机器人产品，国内也有很多厂商已经或者准备进入这个领域。对于这样一个传统机器人行业里的新兴领域，我们可以抓住哪些机遇，又面临着什么挑战呢？

本文整理自8.6~8.7日在广州举办的协作机器人-前沿与挑战学术研讨会演讲稿，略有增减，不足之处欢迎各位朋友指正。

协作机器人的背景

协作机器人近几年才开始获得广泛关注，但实际上协作机器人的概念首次提出是在上世纪90年代。

我们知道世界上第一台工业机器人是部署在GM的工厂，协作机器人的起源同样与GM有关。在1995年GMMotorFoundation赞助了一个项目，试找出让机器人变得足够安全的方法，以便机器人可以和工人协同工作。之后在1996年，西北大学(伊利诺伊州)的两位教授（J.EdwardColgateandMichaelPeshkin）首次提出了协作机器人的概念（cobot）。

之后几年，出现了很多在运动学结构上与传统机械臂不太一样的协作机器人，但最终没有获得大规模发展。个人更倾向于把欧洲在2005年开始的SME计划作为协作机器人正式兴起的起点，SME计划的很多成果是使用传统工业机器人完成的，与现在流行的协作机器人更为接近。

经过几年的发展，市场上已经出现了很多款协作机器人。

UR5是世界上第一台协作机器人，由丹麦的UniversalRobot公司在2009年推出，这是第一设计目标就是协作的工业机器人产品。

Franka，令人印象深刻的低价格，以及更为智能化简单化的编程方式，官方消息是2017年春天开始出货。

Techman，来自台湾的协作机器人，从去年在国外开始亮相，今年的Ciros2016第一次在国内大型展会上亮相。

LifeRoboticsCORO，日本的协作机器人公司，其产品目前只针对日本本土市场出货，独特的本体结构设计。

RethinkBaxter市场表现很差，到今天为止出货量应该在1000多台，后续推出的单臂Sawyer硬件配置很不错，但在国内的售价有点高。

来自德国的GomtecRoberta，去年4月份被ABB收购，这样一来ABB除了Yumi之外，又多了单臂协作机器人产品线，加入了主流协作机器人的市场竞争。

协作机器人作为新兴的、备受关注的机器人种类，其具备很多优点，概括起来主要有三个：安全，低成本以及易于上手的使用方式。使用协作机器人的地方，基本上不再需要系统集成商（SystemIntegrator）的角色，大部分场合可以做到即插即用，非常好的符合中小企业的需求。

但是协作机器人并不是万能的，它只是现有机器人产品线中一个新兴的细分品类，具有很多传统机器人无法比拟的优势，但是也有不少缺点。比如说，为了降低碰撞造成的损失，整个机器人的速度和重量必须被限制在一定范围内，所以协作机器人的速度普遍都很慢，负载也比较低，较小的自重导致刚性比传统机器人差很多，重复定位精度一般比传统机器人要低一个数量级。

如果要用一句话来概括协作机器人的应用范围的话，那就是：

Humanclass，human-scaletaskinahumanenvironment.

来自Baxter的广告词，写的非常贴切。

协作机器人带给我们的机遇

在让机器人更安全（二）-协作机器人的兴起-OnionBots-知乎专栏中我们介绍过，协作机器人的主要目标客户是中小企业（SMEs），目前全球共拥有超过600万家中小企业，提供了全世界接近70%的制造能力，基于如此庞大的潜在用户基数，整个协作机器人工业市场的增长预期是非常高的。

根据巴克莱的预测，到2025年，全球协作机器人的销售额将从2015年的1.16亿美金，增长到114亿美金，增幅超过100倍，这几乎相当于2015年全球工业机器人整机市场的销售额。

但是我认为协作机器人的表现将会超过这个预测，原因是协作机器人不光可以用在工业领域，更大的增长动力来自于非工业领域，或者说商业领域（具备实用价值的消费级机械臂短期内还不太现实）。在不久的将来，非工业领域的销量就会获得巨大增长。

协作机器人在工业领域的增长方向是比较清晰的，在这方面有很多市场分析报告，感兴趣的知友可自行Google，接下来我们主要讲一下非工业（商业）领域的市场。

我们所说的商业领域其实包括了很多细分方面。协作机器人用于商业领域，也是ToB的一种，但市场规模会比工业领域大很多。

目前研究和产品化比较多的是物流仓储和医疗两个领域。

例如仓储物流领域中的拣货环节，目前主要有两种方案：一种是货架移动而拣货员不动，以亚马逊的kivaAmazonRobotics系统为代表；另一个思路是保持货架不动，而使用移动机器人+机械臂来代替工人完成移动拣货的功能。例如右上角的IAMRobotics，使用了FANUC的LRMate200系列轻型机器人搭配3d视觉系统来做货架分拣，在电商如此发达的今天，这是一个非常有潜力的市场。

再一个是医疗康复机器人、义肢机器人，由于协作机器人比较安全，加上机械臂模仿人类手臂的灵活特性，非常适合用在这些场合。

除了以上两个领域，还有很多机器人在生活中的尝试，都取得了不错的效果，但是由于传统机器人安全性较差，在使用时有很多限制，而协作机器人的出现，将在很大程度上加快机器人的普及。

例如视频/电影拍摄，2014年的一部电影《地心引力》，由于要实现失重情况下的大范围快速旋转拍摄，传统方式存在很多局限，因此很多镜头就是Bot&Dolly这家公司使用工业机器人来完成。还有左上角的Bolt系统，使用了史陶比尔的机器人，也有很多可参考的成功案例。但是这些都是面向大型商业广告和商业电影市场的，价格昂贵且使用不方便。目前还没有面向小型工作室的机器人低成本摄像系统，存在着很大的市场空间。

再有一个比较成功的案例是用作商业展示，例如右上角是MESO为BMWxDrive做的一个互动展示系统，其中使用了ABB120来作演示的主角，相比单纯的播放视频，互动性更好，大家如果感兴趣可以去搜一搜。

其他的诸如按摩，餐饮等等，都是很不错的应用方向，工业机器人维修，协作机器人可以非常好的满足这些需求。

协作机器人带给我们的巨大机遇当然不止以上提到的几个领域，生活中还有无数个可以用到机器人的环节有待我们去发掘。

之所以认为协作机器人如此重要，是因为协作机器人的出现为我们提供了一个让机器人走入普通人生活的可能性。

机器人行业其实和计算机行业有很多类似的地方，一开始计算机主要用于科研机构以及大型公司，直到70年代出现了微处理器和较为简单的BASIC编程环境，再加上整机成本大幅下降，个人电脑才慢慢走上历史舞台。

而现在的协作机器人就类似于40年前刚刚起步的个人电脑，虽然还有很多不完美的地方，但是代表了一个新的开始，从协作机器人开始，普通人将越来越多的接触到先进的机器人技术，并从中获益。

一个新兴市场中，机遇与挑战并存是一个必然的状态

首要挑战就是人才缺乏，这体现在了产品研发的整个链条中：

研发团队：系统架构，运动控制，伺服驱动，机械/硬件设计，安全功能开发等。

产品团队：产品定义，竞争策略，用户体验，工业设计等。

生产团队：加工、组装，供应链体系建设，质量控制等。

请注意这里强调的是团队，机器人是一个涉及很多专业的交叉学科，只在某些方面做得好，是无法做出好的机器人产品的。

本来国内以前搞机械臂的人就不多，创业潮一来，人才更加难找。

优秀人员的匮乏导致优秀的团队建设进展缓慢，进而影响产品的研发速度。

国内机器人核心零部件一直是个大问题，我们常说的控制系统、伺服系统、减速器三大零部件的国产化一直没有得到很好的解决。

这个问题在协作机器人产品中更为突出，因为协作机器人使用了很多传统机器人没有使用的零部件，例如直驱电机，模块化的编码器，关节力矩传感器，安全控制器等等。