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《协作机器人要注意安全联动防护》

  • 来源专题：数控机床——前沿技术
  • 编译者： icad
  • 发布时间：2019-10-15

  • 随着5G的到来，智能机器人的应用也将更加广泛。实际上机器人早已走进了我们的生活，各大商场、机场车站，小罗甚至在家居生活中也发现了智能机器人的身影。那么，制造行业当然也少不了我们的智能伙伴——协作机器人啦~

    　　协作机器人的业内优势

    　　协作机器人是近年来机器人领域非常热门的一个分支, 在一些轻工业领域, 例电子行业、医药行业等有比较广泛的前景。这些行业对于机器人的需求特点是产品种类多、产品体积普遍不大且对操作的灵活度和柔性要求很高，因此在这些领域协作机器人发展的非常迅速。

     

    　　作为业内领先的机器安全提供商，罗克韦尔自动化安全产品销售经理王旭光认为，协作机器人的主要优势体现在以下两点：

    　　● 柔性、易于编程

    　　传统工业机器人的编程和操作需要经过培训的专业工程师才能熟练使用;来完成设定、配置、编程以及维护的工作。而协作机器人在这些方面更加的柔性以及体现在编程设置和操作上面的更加简化, 普通技术人员可以很快的掌握这些技能。

    　　● 人机互动友好

    　　传统机器人因为高速运行而容易产生一些机械性伤害的风险,所以机器人厂家会在机器人周围加装一些安全装置以确保安全性,包括安全光栅, 安全门锁, 栅栏等，这样人机互动时候就会有很多限制。协作机器人因为在力矩方面的限制,所以造成的风险比传统机器人会少了很多, 这种设计会让人机协同操作更加友好。

    　　取得改进的机遇

    　　实际上，机器人领域的安全防护上面目前已经有比较成熟的应用方案,但是针对机器人的单机防护或者多台机器人的联动防护, 所应用的安全保护方案还是有比较大的差异。

    　　“主要体现在如何在保证安全的前提下实现生产效率的最大化,外围的安全防护系统如何和机器人的控制系统实现有机融合,而不是简单的停机,启动,在这方面还是有很多的话题可以谈的。”王旭光表示。

    　　创新的安全产品和解决方案可改善机器的功能操作，同时有助于提高人员安全和生产效率。罗克韦尔自动化可以提供业界品种更齐全的安全产品组合，在过程和离散制造应用项目中实现安全和生产率目标。

    　　系列产品一览

    GLX 集成安全型控制器

    　　罗克韦尔自动化安全 PLC 系统给复杂的安全应用项目带来了传统 PLC 系统的好处，取代了使自动化过程达到安全状态通常所需的硬接线继电器系统。安全 PLC 允许标准和安全相关编程位于单个控制器框架中，从而提供编程方面的灵活性，以及为程序员提供熟悉的、易于使用的环境。GLX 集成安全型控制器解决方案可提供开放、集成的控制，这将帮助确保机器安全并保护当前的控制投资。

    CIP安全网络

    　　CIP Safety可以在同一个网络线路上同时安全设备和标准设备。重要的安全数据和通信信息可以在终端设备-安全部分中的高优先级通信通道上进行。CIP Safety协议帮助确保安全系统在正常通信和错误发生时，可以在比较短的确定的的时间段内以正确的行为或者转到一个预先确定的安全状态来响应。当安全和标准通信在同一线路上运行时，CIP Safety中的保护措施帮助确保安全的通信。这些技术优势能够帮助机器制造商满足其安全需求，同时提高生产效率。CIP Safety已经取得TUV Rheinland认证，符合IEC61508到SIL 3标准。

    GuardLink™技术是一种基于安全的通信协议，可为互联企业实现安全性。采用 GuardLink 技术的Allen-Bradley ® Guardmaster ® 智能安全设备可提供信息、高级功能和灵活性。这项技术有助于提升安全性和提高整个机器和工厂的效率。

    450L安全光幕

    　　罗克韦尔自动化的Bulletin 450L GuardShield™ POC安全光幕不同于传统的分为发射端和接收端单元的传统安全光幕。

    TLSZ-GD2门锁开关

    　　TLS-ZGD2保护锁开关是一种具有采用位置感应技术独特编码的RFID功能的门锁。

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  • 《“人机协作” 颠覆传统工业机器人》
    • 来源专题：数控机床——战略政策
    • 编译者：杨芳
    • 发布时间：2018-09-20
    • 时值全球自动化浪潮和中国制造2025的战略布局，制造模式的转变和用工成本的升高，制造业对工业机器人的需求高涨，而投资者也将在高投资回报、更新快速的巨大市场的驱动下，下注机器人布局。相比于笨重、危险，仅适用于大型环境“围起来”的传统工业机器人，协作型机器人以其小巧、与人合作的协调性正在克服传统挑战，颠覆产业。 　　时值全球自动化浪潮和中国制造2025的战略布局，制造模式的转变和用工成本的升高，制造业对工业机器人的需求高涨，而投资者也将在高投资回报、更新快速的巨大市场的驱动下，下注机器人布局。相比于笨重、危险，仅适用于大型环境“围起来”的传统工业机器人，协作型机器人以其小巧、与人合作的协调性正在克服传统挑战，颠覆产业。 　　2016年，协作机器人取得了爆发式的发展，2017年也是协作机器人大热的一年，协作机器人具有轻巧、廉价的特点，可以结合先进的视觉技术，为工作提供更多感知功能。目前，协作机器人平均价值已经大幅下降到40000美元以下，满足大规模应用的需求。国内外机器人企业纷纷下场，争夺协作机器人这一“蛋糕”，国外机器人巨头不断推出新技术和新产品之外，一些本土创业公司也交出了不错成绩单。 　　比如在成立之初就定位在“协作机器人”上的大族机器人，依托于大族电机的优势，全产业链的布局，从减速机、伺服驱动以及传感器、视觉等关键零部件的研发，到直角坐标机器人、AGV、SCARA、DELTA、六轴机器人的本体开发，再到无人机、服务机器人及面向各行各业的系统集成。在2017年推出的新型人机协作机器人具有EtherCAT通信功能、碰撞检测功能、机器人末端负载参数的自动检测功能、双关节模块化结构设计等特点。 　　比如国产机器人的“老大哥”新松机器人，在2017年，新松展示的产品中，协作机器人占比最高，于10月份推出的中国首台7轴协作机器人 ，这款柔性多关节机器人具备快速配置、牵引示教、视觉引导、碰撞检测等功能，具备高负载及低成本的有力优势，能满足用户对于投资回报周期短及机器人产品安全性、灵活性及人机协作性方面的需求。 　　近年来，全球机器人采用率正在加速上升，中国现在是世界上最大的机器人采购国。尽管协作机器人仅占400亿美元规模的工业机器人市场的大概在3%左右，但下一个十年将迅猛增长成为100亿美元市场。目前协作机器人有了一定的成功应用的场景，但限于AI技术、成本等因素，还未能大规模应用。未来随着AI技术的发展，成本下降，相信其潜在市场规模还会进一步扩大。 　　从历史上看，机器人行业在很大程度上一直存在着痛点：一是视觉问题，允许机器人识别和导航物体(包括人)的视觉技术一直在缓慢改进，公司依靠笼子来保护人类，同时也就杜绝了近程操纵的可能。二是灵巧性问题，机器人抓握和机械能力仍然有限。三是低投资回报，昂贵的机器人价格加上低劳动力成本，阻碍了在农业和制造等领域广泛普及机器人技术的需求。 　　随着机器人逐渐被应用于世界各地的工厂，研发视觉系统，使机器人可以识别物体，进行安全导航，被提上日程。随着协作机器人的发展，工业机器人采用率也会增加。安全性和能力的提高意味着工业机器人将迎来更大的需求，这可能会进一步吸引创业公司设计更先进的计算机视觉系统，从而创造一个积极的反馈循环。第一个提出“协作机器人”概念的丹麦的Universal Robots(优傲)认为，有些机械臂平均工作195天就能回本。在整个行业中，协作机器人的平均售价为24000美元，据估计这在2020年将是30亿美元的市场。 　　而由于劳动力成本的上升，中国的机器人需求增长了20%以上，昂贵的劳动力也在影响本地化制造的规模，为此，机器人技术正在掀起新一轮的再就业浪潮。故而越来越多的公司转向协作机器人，它们很容易编程，比传统的劳动力便宜，而且比传统的工业机器人便宜。由于所有这些原因，协作机器人制造商以比以前更低的价格销售出了更多的设备。 　　目前，在协作机器人初创公司早期成功的几个领域包括：仓储与电子商务主要是运输、拣选和排序;其次便是农业，比如在美国巨大的劳动力短缺和更严格的移民规则中，农业机器人自去年加利福尼亚的作物几乎无人采割之后就逐渐成熟了起来，另一个Clearpath Robotics是服务机器人领域中规模最大、资金最充足的初创公司之一，并为多个垂直机构开发协作机器人;最后就是与我们比较相关的餐饮消费类，协作机器人初创公司也瞄准了食品服务业，这个行业目前的失业率一直处于6%的最低水平。在一个以高周转率著称的行业中，餐馆投资机器人不是为了摆脱工人，而是因为他们找不到足够的雇员，初创公司正在采用定制的人工智能和机械臂来进行自动化烹饪。 　　协作机器人有一个很好的内核——人机协同，毫无疑问，这项技术将颠覆现有的工厂模式。随着需求和技术的不断增长，协作机器人即将迎来一个分水岭。经济实惠、即插即用、编程简单直观、高精度、高安全性的高柔性协作机器人正逐渐成为制造业、零售业的宠儿。 做好产业规划 推动产业升级.
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  • 《国产机器人打硬仗人才瓶颈制约“机器人红利”》
    • 来源专题：数控机床——战略政策
    • 编译者：杨芳
    • 发布时间：2018-09-20
    • 在国产机器人的整机新能、核心零部件逐步取得进展之后，巨大的人才缺口、应用生态的匮乏开始成为制约“机器人红利”的重要因素。 自2013年成为全球最大的机器人市场之后，中国的“机器人红利”渐行渐近。在8月15-19日举行的世界机器人大会期间，整个机器人行业都明显感受到“人口红利消失之后，越来越多的制造企业探索通过机器人打破瓶颈”。 中国机器人市场的爆发超出所有人预期。根据世界机器人协会IFR此前发布的《2018年世界机器人报告》，2017年，中国市场消费机器人高达13.8万台，同比增长58%，占全球38万台总销量的36.3%。这一销量远超IFR此前预测的11.5万台。2013年以来，中国机器人市场规模从3.7万台提升至13.8万台，年复合增长率38.97%。 根据中国机器人产业联盟数据，2016-2017年，中国机器人密度已从69台/万人提升至101台/万人。机器人密度是指每万名工人使用机器人数量，IFR此前公布数据介绍，2016年全球制造行业机器人密度为74台/万人。 根据《机器人产业发展规划（2016－2020年）》，中国到2020年的机器人密度将达到150台/万人，未来3年仍存在数十万的市场需求。相比之下，日本、德国的机器人密度已超过300台/万人，韩国更是达到631台/万人，中国仍存在巨大的增量空间。而目前，这一高速增长的市场需求正在驱动中国乃至全球的机器人产业链、应用生态加速成熟。 国产机器人的规模效应 “2017年，我们签了1000台销售订单，今年会超过3000台。”2015年成立的遨博智能科技如今已经成为国内协作机器人的领军企业，遨博智能机器人研究院院长李永东告诉记者，“我们有200-300家企业正在试用产品，其中包括很多以前从没使用过机器人的中小企业。从试用到批量订货的市场拓展中，订单在高速增长。”目前，遨博机器人在国内销量仅次于Universal Robots，后者是全球最早推出协作机器人的公司，目前总销量已突破20000台。 在传统工业机器人逐渐取代了单调重复、高负荷、高危险性工作之后，适用于柔性生产线、低成本、操作简单的协作机器人在近几年开始登上历史舞台。 “电子、汽车、服装等行业，一条生产线会生产很多类型的产品，一周生产一个订单，之后迅速换另一个产品，这就要求机器人能够快速切换不同工具，能够快速编程切换到新的产品上，而且机器人要有足够的安全性与工人协同”。李永东告诉记者，“传统机器人做不到，但协作机器人应运而生。” 协作机器人主要工作在负载10公斤以下的人工作业场景，诸如汽车、电子行业的拧螺钉、上下料、零部件打磨、检测、电路板焊接等环节，其操作简单、部署成本低等特性被越来越多中小企业所接受。 2017年国内协作机器人市场规模约4000-5000台，在总市场中占比约3.5%。不过，协作机器人是目前增速最快的市场，而且，在李永东看来，“如果以销售套数统计，协作机器人很快会成为需求量最大的产品。” 值得一提的是，遨博机器人的低成本主要得益于全产业链的国产化，其核心操作系统、控制器属于自研，伺服电机等核心零部件与国内企业定制研发，在与Universal Robots同样达到0.02毫米精度的情况下，其产品成本降低了50%以上。目前，遨博机器人除了在国内迅速扩张之外，还有20%-30%的订单来自于韩国、美国、欧洲等国外市场。 减速器、伺服电机、控制器是机器人的三大核心部件，目前这三大产品的国产化都已经取得部分突破。以苏州绿的谐波减速器为例，太平洋证券预测：“2017年绿的谐波减速器2017年出货量已达7万套，且2018年将翻倍成长，预计可以替代日本企业HD的市场份额。” 在核心部件国产化之前，国产机器人进口价格是国际企业的两倍以上，使得国产机器人在性能、成本上均难以参与竞争，如今，在同样性能的产品中国产机器人已经具备明显成本优势。 根据《机器人产业发展规划（2016－2020年）》，到2020年，自主品牌工业机器人年产量达到10万台，精密减速器、伺服电机及驱动器、控制器的性能、精度、可靠性达到国外同类产品水平，市场占有率达到50%以上。 国产机器人的硬仗 2017年，国内市场上国产机器人的销量达到37825台，同比增长了29.8%，但是，如果要达到2020年产量10万台目标，国产机器人至少在此后四年保持40%的复合增长率。 而相比之下，2017年，外资机器人在华销售量超过10万台，同比增长了72%。国产机器人的市占率反而从2016年的32.7%降至26.8%，降低了5.9%个百分点。 “2017年市场的爆发主要来自汽车、3C行业，这两个行业大部分产线对精度、出货效率要求非常高，国产机器人指标、性能、一致性暂时达不到要求，所以一直以来这两个行业都是以进口为主。”一位资深行业分析师告诉记者，“2017年，3C、汽车行业的机器人需求量占总市场的65%，而且主要增量也来自这两个行业，所以国产机器人的占比就自然下滑了。” 根据中国机器人产业联盟数据，2017年，在3C制造业，外资机器人占比71.6%，在汽车行业，外资机器人占比更是高达89.6%。 不过，国产机器人在金属加工、焊接，以及物料搬运、码垛行业正在迅速占领市场，60%的国产机器人主要用户不同场景的搬运、上下料，而在这一市场，国产机器人占比已经达到36.6%。国产机器人、核心零部件的突破主要来自于物料搬运、金属加工等一般制造业场景。 “最近几年国内企业一直进步，减速器、控制器、伺服电机系统都取得了一定程度上的突破。”科技自动化联盟秘书长、国产伺服驱动器厂商清能德创董事长王健告诉记者，“在对精度、性能要求不高的码垛、上下料、一般焊接市场上都可以胜任。” “受益于国内强大的电子制造业基础，我们可以设计、制造可靠、可用的伺服驱动器，并做到进口替代。”王健告诉记者，但想要让机器人在精度、性能、一致性等指标上再进一步，仍需要持续的积累，“减速器、电机这类核心部件，都属于机械制造，我们与国际企业在机械制造领域存在着工艺、材料、装备、设计等全方位的差距。” “现在，国产机器人产业正处在一个相对艰难的微妙时刻。”王健告诉记者，在中国机器人企业逐步崛起之后，国际机器人、零部件巨头都在开始有节奏地进行价格调整，国产机器人的利润被一步步压缩，“虽然产量、用量都在增加，但毛利在下降，外资企业的竞争力在提升，国内的整机、零部件却很难有更多的利润去支撑研发，行业正在逐渐步入红海。” 虽然同样走在中国市场的机器人浪潮中，但显然外资企业的生存环境远比国产企业舒适。王健告诉记者，“虽然长远来看国产机器人肯定能够成长起来，但现在我们有一场硬仗要打。” 遭遇生态瓶颈 对于诸多制造企业而言，“机器人转型”同样也是一场硬仗。 “买一台机器人，可能只要20万，但是为了让机器人在生产线上工作，你可能得花800万、1000万。”一位手机制造企业人士告诉记者，“以前的厂房、生产线都是为人工设计的，现在上机器人，要重新设计生产线、要给机器人装护栏，产线改造要花很多钱，而且，机器人的安装、调试、检修、维护，甚至产品更换、编程都完全依赖机器人企业。” 在该人士看来，“虽然机器人本身成本降下来了，但是机器人的应用、人才等配套的成熟还有一段距离，尤其对于没有人才积累的中小企业。” 一位国际机器人企业人士向记者介绍，“在欧洲、韩国等国家，机电类工人都具备机器人操作能力，他们拿到机器人都可以自行安装、调试、开发。但在国内，还有很多企业工程师没见过机器人，所有流程都得我们派驻现场工程师。” 值得注意的是，根据IFR数据，在2010-2015年，美国、德国汽车行业分别安装了6万、1.4万个机器人，同期增加就业人口23万、8万个。但在国内，机器人已经替换掉近百万用工量，但新增的机器人操作工程师却形成了巨大的人才缺口。 2017年2月，教育部、人力资源和社会保障部、工业和信息化部联合印发了《制造业人才发展规划指南》，到2020年，中国机器人产业人才缺口达到300万，2025年将扩大到450万。 除此之外，机器人应用的生态体系也需要逐步完善。“机器人使用的机械爪、机器视觉摄像头、传感器等周边产品要进行定制设计。”库伯特市场部大客户经理杨一粟告诉记者，“针对物料码垛、装配、打磨等不同工业场景下的应用程序需要逐步开发，机器人与生产线上其他设备的协同，需要建立一整套的生态体系。”库伯特是一家成立于2016年，专注于工业机器人智能操作系统的公司，系统中内置了多个场景的应用程序以及3D视觉、力控算法。目前京东、顺丰、菜鸟、九州通达等企业在使用其操作系统。 在国产机器人、核心零部件逐渐成熟之后，劳动力结构的转型、机器人产业人才的培养、以及智能制造生态平台的建设开始成为“机器人红利”的瓶颈，在陆续上马的“机器换人”行动中，这些正在出现的问题需要得到更多的重视。.
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