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《中国制造业为何选择协作机器人?》

  • 来源专题：智能制造
  • 编译者： icad
  • 发布时间：2023-09-08
  • 近年来, 在政策和技术发展的双重驱动下，越来越多来自汽车、新能源、电子半导体等大型制造企业开始考虑在传统工业机器人之外，部署能够和人近距离共事的协作机器人。协作机器人有着卓越的安全易用特性，能够在哪怕是狭小的空间快速安装投产，执行码垛、螺丝拧紧、焊接、机器看护、质检等多项任务，其应用模式不断创新，应用场景持续丰富。
    企业选择协作机器人很大程度上在于这项技术回应了自动化升级过程中，愈发细分的需求和挑战, 尤其体现在以下四个方面。
    1. 以协作机器人辅助工业机器人，实现更全面的自动化流程
    对于大型制造企业来说，选择协作机器人抑或是传统工业机器人并不是一个非此即彼的问题，协作机器人可以完成传统机械臂无法执行的细微动作和任务。得益于这项技术的灵活性，协作机器人可以在不影响现有产线流程的前提下，快速集成，成为工厂运营环节重要的组成部分。
    此外，由于其结构紧凑，占地面积小，企业能够在不改变工厂物理环境的前提下引入协作机器人，对于紧凑的制造业环境，这是很大的优势。以优傲在北京北汽李尔汽车系统有限公司的应用为例，北汽李尔在厂房空间紧张的情况下，选择于各条流水线上部署了超过几十台优傲协作机器人。协作机器人运行时无需围栏保护，能够近距离配合工人作业，通过定位、测量以及拧紧汽车车座螺丝等作业，实现了汽车座椅组装的自动化工序。
    2. 借力协作机器人重新规划人员岗位，积极应对制造岗位招工挑战
    无论企业规模，本土制造业长期面临着招工难、用工难、留工难的三重挑战。协作机器人在提升制造企业生产效能和产量的同时，可以有效缓解用工紧张带来的产线压力，一方面分担现有员工在重复枯燥作业上的投入时间，让他们从重复性强的体力劳动中解放出来;另一方面，随着自动化程度的加深，企业将获得更安全的工作环境，促进员工技能的转型与提升，间接提高整体工作氛围与士气。
    焊接便是一个非常典型的例子，相关岗位工人缺口大、求人倍率高，典型需求市场自南至北遍布全国主要省市，当中不乏制造业经济重镇。以自动化技术替代传统人工焊接是大势所趋，其中协作机器人能够承担丰富的焊接工艺，完成室内室外多类型的焊接工作。在香港， 优傲与合作伙伴SquareDog Robotics合作，将协作焊接机器人“SQD-Robo Welder自适应焊接机器人”应用于户外施工现场。这一解决方案配备了优傲的协作机器人UR10，已获香港太古城二期、启德发展区新急症医院、香港国际机场三跑道系统等多个重点项目应用。以启德工地为例，施工方部署了10台焊接机器人在工地现场作业，通过创新科技解决人手问题并高效推进施工进度。操作者本身无需持有中工或大工焊接工艺等级资质，无需专工专责，机器人可快速投入工作。
    3. 协作机器人简单、灵活、模块化，是柔性产线的重要需求
    协作机器人具备传统工业机器人没有的特性，包括简单易用、便携灵活，更能适应当前制造业对柔性生产的要求，也更能在产线出现缺口时，通过快速部署及时补足相关任务的执行。协作机器人可以根据任务需求进行移动，安装点位非常灵活，比如配合移动机器人执行任务，或是在天花板固定安装等。 此外， 操作者可以通过加载新的程序，让协作机器人执行新任务，这些调整编程很容易，前线员工经过短期培训即可熟练操作。
    厦门建霖工业有限公司大规模部署了优傲协作机器人，其中包括双臂机器人解决方案。这些机器人布局于产线不同点位，完成丰富的制造任务，例如零配件自动上下料、产品装配、拾放、机器人视觉拾取等。协作机器人灵活的特性能够更好地帮助企业回应订单需求变化，以很短的时间即可完成部署调试，开展新的项目、执行新的任务，及时应对市场的需求及不确定因素。
    4. 协作机器人部署能够给予大型制造企业更高的自动化投资回报
    许多大型制造企业使用协作机器人主要在于这项技术可以帮助企业提高生产力和生产品质。协作机器人能够帮助企业减少产线停机时间，真正做到7天24小时不间断生产。无论生产时间是否延长，协作机器人的精准度都可以在提高产量的同时确保稳定的质量输出，这也意味着企业能够更快地获得投资回报。
    制造业中的许多工种都会直接受到疲劳和折损的影响，比如码垛。传统码垛工作大多由人工完成，搬运工人需要不断重复这项相当枯燥的工作，在日复一日的搬运中，因为姿态与身体肌力受到长期压力，绝大多数搬运工人都面临着多项健康风险，而身体的疲劳也将影响相关工作的执行效率与稳定性。 以UR20协作机器人技术替代传统人工码垛可以从安全、效率、成本三方面帮助企业回应这些挑战和风险，在工序流程上真正做到降本增效。此外，对比传统的码垛自动化技术，协作机器人从编程难易度、维护成本、占地面积、部署灵活性等多方面而言，都更胜一筹，能够满足不同类型制造企业对柔性、定制化的要求，是经济实惠的解决方案。
    除了上述应用，我们也不断与合作伙伴协作，为企业开发更多元的自动化解决方案，在数字化的同时寻求简化相关技术在制造环境中的部署与管理。在即将于9月19日开幕的2023年中国国际工业博览会上(CIIF)，优傲将携包括UR20在内的多项最新解决方案亮相8.1号馆A005展位，与行业分享优化制造效率的新应用，为全面的自动化升级，制造业高质量发展贡献关键力量。(撰文：徐奕临 优傲机器人中国区总裁)
    （优傲供稿） .
  • 原文来源：https://www.iianews.com/ca/_01-ABC00000000000337457.shtml
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  • 《工业5.0:制造业、人类和人工智能协作的未来》
    • 来源专题：人工智能
    • 编译者：高楠
    • 发布时间：2025-02-25
    • 随着第四次工业革命的浪潮席卷全球,制造业正经历着前所未有的变革。工业4.0的提出标志着智能制造和自动化技术的兴起,而随着技术的进一步发展,工业5.0的概念应运而生。工业5.0不仅仅是技术的迭代,更是对制造业未来发展方向的一次深刻思考。它强调的是人类与人工智能的协作,以及这种协作如何推动制造业的创新和可持续发展。本文将从工业5.0的概念出发,探讨它如何影响制造业、人类工作方式以及人工智能的发展,并展望这一协作模式的未来。 工业5.0的概念与特点 工业5.0的定义       工业5.0是在工业4.0的基础上发展起来的,它继承了工业4.0的智能制造、物联网、大数据等技术特点,同时引入了人工智能、机器学习等更先进的技术。工业5.0的核心在于实现人机协作,通过人工智能技术提高生产效率和产品质量,同时保持人类的创造性和灵活性。 工业5.0的特点       人机协作:工业5.0强调人与机器的协作,而不是简单的机器替代人类。这种协作模式旨在发挥人类的智慧和机器的效率,实现1+1>2的效果。       个性化生产:通过人工智能技术,工业5.0能够实现更加个性化的生产,满足消费者对定制化产品的需求。       灵活性和适应性:工业5.0的生产系统具有更高的灵活性和适应性,能够快速响应市场变化和消费者需求。       可持续性:工业5.0注重生产过程的可持续性,通过优化资源利用和减少浪费来实现环境友好型生产。       数据驱动:工业5.0的生产决策更加依赖于数据分析,通过大数据分析来优化生产流程和提高产品质量。 工业5.0对制造业的影响       生产效率的提升：工业5.0通过引入先进的自动化技术和人工智能,可以显著提高生产效率。例如,通过机器学习算法优化生产流程,减少不必要的步骤和浪费,从而提高生产效率。       产品质量的提高：人工智能技术的应用可以帮助检测和预防生产过程中的错误,从而提高产品质量。此外,通过数据分析,可以更好地理解产品性能和消费者需求,进一步优化产品设计。       定制化生产的实现：工业5.0的个性化生产能力使得制造商能够根据消费者的个性化需求来生产产品。这种定制化生产模式不仅满足了消费者的需求,也为制造商创造了新的市场机会。        生产过程的可持续性：工业5.0注重生产过程的可持续性,通过优化资源利用和减少浪费来实现环境友好型生产。这不仅有助于保护环境,也有助于降低生产成本和提高企业的社会责任形象。 工业5.0对人类工作方式的影响       工作角色的转变：在工业5.0时代,人类的工作角色将发生转变。许多重复性和低技能的工作将被机器取代,而人类将更多地从事创造性、策略性和决策性的工作。       技能需求的变化：随着工业5.0的发展,对人类技能的需求也将发生变化。传统的操作技能将逐渐被数据分析、编程和人工智能等技术技能所取代。因此,终身学习和技能更新将变得尤为重要。        工作与生活的平衡：工业5.0的灵活性和远程工作能力将有助于实现工作与生活的平衡。通过智能技术,员工可以更加灵活地安排工作时间和地点,从而提高生活质量。 人工智能在工业5.0中的角色       智能决策支持：人工智能可以为生产决策提供支持,通过分析大量数据来预测市场趋势、优化生产流程和提高资源利用效率。       质量控制和预防性维护：人工智能技术可以用于质量控制和预防性维护,通过实时监控生产设备和产品性能来预防故障和提高生产效率。        自动化和机器人技术：人工智能技术可以与自动化和机器人技术相结合,实现更加灵活和高效的生产。例如,通过机器学习算法优化机器人的运动路径和操作方式,提高生产效率。        个性化生产和定制化服务：人工智能技术可以实现更加个性化的生产和定制化服务,通过分析消费者数据来满足他们的个性化需求。 工业5.0的挑战与机遇       技术挑战：工业5.0的发展面临着许多技术挑战,如数据安全、人工智能的可靠性和可解释性等。这些挑战需要通过不断的技术创新和合作来克服。       社会挑战：工业5.0可能会导致就业结构的变化,一些传统岗位可能会消失,而新的岗位可能会出现。因此,社会需要通过教育和培训来帮助人们适应这些变化。       经济挑战：工业5.0需要大量的投资,包括技术研发、设备升级和人才培养等。这可能会对一些企业造成经济压力,但同时也为经济增长和创新提供了机遇。       环境挑战：虽然工业5.0注重可持续性,但在实施过程中可能会遇到环境挑战,如能源消耗和废物处理等。因此,需要通过技术创新和政策引导来实现环境友好型生产。 工业5.0的未来展望       技术融合与创新：随着技术的不断发展,工业5.0将实现更多的技术融合和创新。例如,通过将人工智能与物联网、大数据等技术相结合,实现更加智能和高效的生产。       全球化与本地化：工业5.0将推动制造业的全球化和本地化。通过智能技术,制造商可以更好地满足全球市场的需求,同时也能够实现本地化生产,以满足特定地区的需求。        可持续发展：工业5.0将更加注重可持续发展,通过优化资源利用和减少浪费来实现环境友好型生产。这将有助于保护环境,同时也为企业创造新的市场机会。        人机协作的深化：随着人工智能技术的发展,人机协作将更加深入和广泛。人类和机器将更加紧密地合作,共同推动制造业的创新和发展。 结语         工业5.0是制造业未来发展的重要方向,它不仅代表了技术的迭代,更代表了人类与人工智能协作的新模式。通过实现人机协作,工业5.0将推动制造业的创新和可持续发展,同时也为人类工作方式带来变革。虽然工业5.0面临着许多挑战,但通过不断的技术创新和社会适应,我们有理由相信,工业5.0将为制造业、人类和人工智能的协作带来光明的未来。
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  • 《对协作机器人和制造、制造环境中的安全性的误解》
    • 来源专题：智能制造
    • 编译者：icad
    • 发布时间：2023-04-27
    •     为什么金属制造商应该专注于应用，而不是协作机器人     四个协作机器人在一个专用的隔间内焊接，由焊接帘隔开（照片中未显示），并与焊枪内置的排烟装置集成在一起。优傲机器人/Vectis 自动化协作机器人或协作机器人已经开始渗透到金属制造市场。随着每次FABTECH展会，更多的协作机器人出现在更多的展位上，拾取和放置，焊接，甚至操作折弯机。可能性似乎无穷无尽。也就是说，展会上的许多应用程序也有一些与协作机器人无关的东西：至少是某种保护。     协作机器人可能看起来没有威胁性，甚至很可爱，但这并不意味着它们在任何情况下都可以安全使用。协作机器人操作的实际安全性取决于操作或应用。名字里有什么？“我们需要认识到，协作机器人最初是一个营销术语，而不是一个技术术语，”优傲机器人驻波士顿的全球技术合规官罗伯塔·纳尔逊·谢伊（Roberta Nelson Shea）说。尽管UR的所有协作机器人都是功率和强制限制（PFL），但协作机器人一词在整个行业中并未标准化。机器人系统或应用程序可以标记为“协作”，但不能使用 PFL 机器人。     “PFL只是可以使机器人应用程序成为协作应用程序的一个特征，”Nelson Shea说。“手动引导控制或HGC，[代表]构建协作应用程序的另一种方法。假设您已经确定，是的，您拥有的系统确实是PFL机器人。如果是这样，它施加的力量和力量当然是有限的——因此有了绰号。PFL机器人手臂在意外接触时停止是很常见的，这一壮举为自动机开辟了新的可能性。在传统的自动化和机械化中——铰接式机器人手臂、焊接车架、折弯机上的多轴后挡料或其他任何东西——即使是最慢的运动也能发挥足够的力量来压碎一个肢体。PFL机器人则不是这样。PFL协作机器人手臂似乎就像人类手臂一样运作，那么它怎么可能很危险呢？好吧，挥舞刀子的人可能很危险，挥舞锋利物体的PFL机器人也是如此。     “许多人有一种误解，认为如果机器人以PFL功能运行，整个应用程序都是安全的，”俄亥俄州迈阿密斯堡Yaskawa Motoman协作机器人高级经理Bill Edwards说。“不幸的是，这不是真的。在协作应用程序中，我们需要查看整个应用程序。这包括末端执行器、要处理的部分以及所涉及的所有任务，这些任务可以是协作的，也可以是非协作的。并非所有协作应用程序都有 100% 纯粹的协作任务。小任务的安全性PFL协作式机器人安全变得复杂的一个原因是它们的使用方式。使用大型零件的大型传统机器人需要保护，通常是互锁的防护装置（安全围栏），它们通常是大型自动化生产线的一部分。机器人不会模仿人类过去执行的任务;相反，工程师围绕自动化重新设计了整个过程。     与传统机器人不同，PFL协作机器人“通常不会在完全自动化的生产线中实施，”Nelson Shea说。     相反，它们经常取代涉及小型低负载情况的手动任务。在许多情况下，PFL系统只是简单地放置在人类过去的位置，模仿人类过去执行的任务。该过程不会更改，而且通常不会完全自动化。人类仍然需要在某个地方进行干预才能完成工作。     “当这种情况发生时，人们的看法是协作机器人不需要保护，”Nelson Shea说，并补充说，是的，PFL协作机器人系统的许多早期应用确实是安全的，没有传统的防护，考虑到低速，所涉及的小有效载荷，以及使用的PFL技术。尽管如此，仍然需要进行风险评估，特别是因为系统与人类互动。     表面积系数与任何工业设备一样，PFL机器人必须遵守行业公认的安全标准，包括专门为协作机器人应用编写的ISO/TS 15066。     这些标准背后的许多细节归结为运动中物体的速度和表面积。协作式机器人本身可能没有突出的锋利边缘。“他们可以有一个光滑的外观，”Nelson Shea说。“他们没有螺栓突出。”     然而，它的末端执行器可能有一个锋利的边缘，它携带的物体也可以 - 就像钣金坯料一样。PFL协作机器人在特定方向和速度下挥舞锋利物体可能需要某种保护措施，如安全标准所详述的那样。     有时，工件锋利边缘带来的风险可以通过末端执行器设计来减轻，不仅通过其表面设计（即末端执行器本身没有锋利的边缘），而且通过它如何抓取零件。正如Nelson Shea所解释的那样，“末端执行器可以覆盖零件，以便在操纵时不会暴露边缘。     她描述了一家大型汽车工厂的一个应用，该工厂使用了一个带有大型泡沫覆盖的翻盖末端执行器的机器人系统。当它抓住一个大的钣金坯料将其转移到另一台机器上时，翻盖覆盖了零件的所有锋利边缘。“在这种情况下，末端执行器提供了保护。     正如爱德华兹所解释的那样，安全标准“阐明了力和压力限制，这转化为基于操作员暴露的表面积的速度限制。当表面积减小到一定水平时，这将决定PFL机器人的运行速度。一旦它下降到一个锋利的边缘，当你运行初始计算以确保你已经建立了正确的安全系统时，你会发现如此小的表面积，加上机器人的质量，将限制你的速度为零，或者至少很少。而且移动如此缓慢的机器人通常没有投资回报率。在这些情况下，必须采取额外的保护措施，以使应用程序既安全又经济可行。小心照料所有这些都只涉及协作机器人本身，而不是它们正在照顾的机器。典型的机器人折弯机和电动冲压线具有联锁防护或周边保护，使机器人系统能够以对人类完全不安全的方式自由地与机器交互：例如，折弯机机器人在弯曲序列中间从工具集后面抓取一个奇怪的零件。     当然，许多人被协作机器人吸引的原因是，在适当的情况下，它们可以在没有安全围栏（防护）的情况下照看机器。同样，这取决于应用程序。但是，如果风险评估认为机器人系统不需要防护，那么仍然需要考虑机器的防护。 PFL协作机器人也经常与机器分离，并根据需要移动到其他地方。该操作在某些时候可能是机器人操作，在其他时间是手动操作的，这意味着机器本身需要保护，就像任何其他没有机器人的机器一样。     这也适用于从未有人照看的协作机器人机器。在这种情况下，协作机器人的机器仍然需要保护;人们可能会无意中进入或将肢体放在机器的工作区域内。协作式机器人的机器管理应用仍然需要安全扫描仪和一些严格的防护。协作机器人可能是安全的，但它仍然需要挥舞锋利的物体并与没有防护的机器互动，这会带来危险。优傲机器人Nelson Shea插话说：“在这种情况下，守卫[安全围栏]有什么问题？它们并不昂贵，并且在从未手动维护机器的情况下，联锁防护装置可以简化事情。     “许多人认为，仅仅因为机器上有一个[PFL]机器人，所有的危险都消失了，”她说。“那台机器的危险总是存在的。 爱德华兹描述了一个数控机床的维护应用。零件本身可能缺乏锋利的边缘，PFL机器人手臂可能以低风险的方式移动。“但是抓手呢？它有锋利的边缘吗？机器有防护吗？我需要查看整个应用程序。机器装载安全吗？当它拉出成品零件时，它是否有锋利的边缘？在PFL应用中，我需要保持在TS 15066的规格范围内，这意味着我需要保持在一定的压力和力限制以下。当零件的表面积减小到锋利的边缘时，我将无法[保持在这些限制以下]。因此，对于这项任务，我需要一些额外的安全设备，如扫描仪或光幕，以确保操作员的安全。同样，当涉及到安全性时，我们关注的是应用程序，而不是机器人。     爱德华兹描述了一名操作员将一堆钣金毛坯带到协作机器人工作单元。“如果机器人必须抓住一个有锋利边缘的零件，我们就会知道我们将超过这些压力和力阈值限制。也许机器人可以在不保持零件的情况下移动时协同工作。此时，具有钝表面的手臂和末端执行器都低于这些压力和力阈值限制。“然而，一旦机器人有了这个部分，我可能需要部署额外的保护措施，因为现在它正在一个锋利的边缘摆动。     抓取零件的末端执行器还需要内置的安全系数，以考虑吸力和动力的损失。“例如，在[涉及磁性材料]的钣金应用中，我可能会选择使用即使工厂断电也能保持其保持的磁铁，”爱德华兹说。     应用可能需要光电安全扫描仪、硬防护（围栏）或防护技术的组合——同样，机器人（ANSI/RIA R15.06）和机械（如ANSI B11机器安全标准）的安全标准中详细说明了细节。使用协作式机器人安全焊接与拾取和放置或机器维护不同，协作机器人焊接通常不涉及末端执行器挥舞工件。相反，末端执行器正在移动可能具有锋利边缘的焊枪，包括裸露的焊丝。见证此类应用程序在没有扫描仪或联锁围栏的情况下安全运行是很常见的。当电线暴露（而不是焊接）时，协作式机器人可能会以缓慢而特定的方式移动，例如伸展范围有限，以便通过适当的个人防护装备和其他安全考虑来减轻“锋利边缘”风险。（“在焊接过程中，需要焊接筛网以及特定于焊接的个人防护装备，”Nelson Shea说。     消息人士告诫说，每个申请都必须单独评估。“我们仍然需要在风险评估期间查看这些组件，以确保我不会超过这些压力和力量限制，”爱德华兹说。 同样，虽然协作机器人的运动可能是安全的，但协作机器人移动的应用可能会决定其他安全要求。因此，如果协作机器人焊接单元中的某些东西移动，例如焊接变位机，防护装置需要考虑该定位器的运动以及定位器正在移动的夹具和部件。当然，大多数协作机器人焊接单元都涉及一个固定的夹具台（取决于风险评估的内容），不需要防护。但可能需要其他焊接单元安全物品：戴上焊接头盔，用不易燃的衣服覆盖手臂和腿部，排烟保持空气清洁，以及焊接窗帘或类似的周边防护装置。 “同样，我们需要查看整个应用程序，”爱德华兹说。“这不仅仅是机器人。是烟雾。很轻。是热。这是电气危险、电缆和绊倒危险。我们需要全面审视，而不仅仅是机器人和末端执行器在做什么。这一切都需要纳入风险评估，这决定了解决方案是否可以安全完成。 用心教学应用程序的安全性不仅取决于协作式机器人携带的内容，还取决于它的移动方式。在这里，教学方法很重要。离线仿真可以避免中断生产，示教器也可以很方便，但这两种方法都将用户与实际的协作机器人分开。在这样做时，操作员可能会在不知不觉中指示机器人以危险的方式移动。“这就是为什么当你使用示教器时，手臂会以降低的速度移动，”Nelson Shea说。 对于许多精密应用，手动引导控制是不切实际的。“你真的不能用手移动几毫米的东西，”Nelson Shea说。然而，她补充说，当手动引导控制成为可能时，它有时可以帮助使教学更安全，“因为一个人不会引起对自己的运动。 考虑一个拾取和放置任务。使用示教器，程序员可能只是低头看着他们的屏幕，告诉机器人从A点移动到B点，永远不会抬头注意到协作机器人手臂的移动方式很容易妨碍附近的人员。即使程序员确实抬头看，操作员也可能没有意识到其中一些动作是多么不安全（也许效率低下），因为他是从不同的方向看待操作的。据消息人士透露，最新的教学软件通过对齐方向来缓解其中一些问题，因此屏幕上的内容与操作员在现实生活中看到的内容相匹配。 无论如何，物理移动手臂，并在手臂从 A 点移动到 B 点时与它一起移动，会改变操作员的视角。它们自然会让协作机器人手臂保持低位并远离障碍。关于生产力，而不是消除保障措施消息人士强调，虽然某些技术和方法，如手工指导教学，可能会使操作更安全，但它们并不能保证应用程序是安全的。它仍然需要适当的风险评估，仔细检查协作机器人应用的各个方面，从协作机器人运动及其末端执行器到被运送到工作单元其他方面的部件，例如正在维护的机器或正在执行的焊接。 协作机器人也在不断寻找新的用途。有些甚至安装在自主移动机器人（AMR）上，这些机器人有自己的安全考虑因素，如停车距离、过道宽度因素，以及自动化和人员可以在地板上漫游的地方。这是一个复杂的难题。 AMR 和 PFL 协作机器人都有可能将自动化与手动任务完全集成。如果做得好，这样的技术可以帮助创造未来的典型工厂。这种PFL协作机器人应用可能不需要安全围栏或防护装置，但消除防护不应该是目标。一切仍然必须评估安全性，一次一个应用。
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