世上無(wú)協(xié)作,，只怕有心人（下）

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   書接上文，上文書說(shuō)道,，協(xié)作機(jī)器人與人可以在同一個(gè)協(xié)作工作區(qū)并且直接交互,，又講述了協(xié)作機(jī)器人的門派之分。今天咱們接著往下聊,。

目

錄

      

協(xié)作機(jī)器人介紹

協(xié)作機(jī)器人的門派之分

協(xié)作機(jī)器人的典型結(jié)構(gòu)

協(xié)作機(jī)器人的應(yīng)用

結(jié)語(yǔ)

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協(xié)作機(jī)器人典型結(jié)構(gòu)

前面講過(guò),，現(xiàn)在市場(chǎng)超過(guò)90%的所謂協(xié)作機(jī)器人都是采用UR的方案或者在UR的方案上做演變。
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不得不佩服中國(guó)工程師的解題能力,，短短幾年,，UR的結(jié)構(gòu)已經(jīng)被徹底破解，并且快速結(jié)實(shí)國(guó)產(chǎn)化,、廉價(jià)化,。當(dāng)然UR穩(wěn)坐協(xié)作機(jī)器人第一把交椅（至少目前是）并非靠的本體結(jié)構(gòu)。模塊化的設(shè)計(jì)是UR先發(fā)制人的優(yōu)勢(shì),，靠著新穎的結(jié)構(gòu),，協(xié)作的概念炒作，UR快速占領(lǐng)市場(chǎng),，積累了大量用戶體驗(yàn),，所以盡管關(guān)于UR本體的吐槽不絕于耳，但對(duì)UR的用戶體驗(yàn)又贊不絕口,，并且豐富的接口與配件也相當(dāng)實(shí)用,，當(dāng)然，前提是你用得起~~~~

關(guān)于協(xié)作機(jī)器人的結(jié)構(gòu)分析,，網(wǎng)上有很多專業(yè)的文章,，特別是UR的拆機(jī)文章挺多的,，iiwa大多是猜測(cè)與推測(cè)，大概是因?yàn)橘I不起,，買得起也拆不起吧,。哈哈哈哈哈~~~~~

今天，我們換個(gè)角度,，不深入談點(diǎn),，而是從面的角度聊聊從典型的UR結(jié)構(gòu)往外衍生出哪些變化。

      首先快速講一下UR模組的結(jié)構(gòu),，要詳細(xì)的可以在網(wǎng)上找找相關(guān)的解析文章,。結(jié)合下面找到的幾個(gè)典型圖片我們來(lái)做分析。

傳統(tǒng)的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)是電機(jī)加減速機(jī)的組合,，電機(jī)實(shí)際包含了電機(jī),、剎車、編碼器三個(gè)部件,。UR在這個(gè)基礎(chǔ)上把高壓電機(jī)變成了48V無(wú)框電機(jī),，結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)低壓電機(jī)也更符合安規(guī)要求,。剎車則是撞針式（也叫插銷式,、五爪剎車、六爪剎車,，結(jié)構(gòu)原理相同）,。編碼器則拆分成兩個(gè)，電機(jī)端為增量式編碼器,，控制速度與加速度,，另一個(gè)則在減速機(jī)的輸出端，控制位置,。同時(shí)把驅(qū)動(dòng)器也集成在了電機(jī)上,，現(xiàn)在99.999%的模組都是這樣的布局。

雖然這是當(dāng)前使用最多的結(jié)構(gòu),，然而卻不是最優(yōu)結(jié)構(gòu),，因此在這個(gè)基礎(chǔ)上衍生了不少變化。

      第一,，諧波減速機(jī)成本較高,，為了降低成本，自然是要換國(guó)產(chǎn),，UR也是大量使用綠的減速機(jī),，成為綠的最大客戶。然而,，有UR這樣的品牌與量能讓綠的壓價(jià)到底的實(shí)在太少,，于是便有廠家劍走偏峰,，諧波用不起，那我用行星啊,，行星的價(jià)格可以做到多低,？大概可以做到諧波的1/10吧。行星精度雖低,，但也看應(yīng)用,，而且行星低噪音、低發(fā)熱,、低摩擦的優(yōu)勢(shì)其實(shí)與協(xié)作也挺配,，比如諧波的增速啟動(dòng)扭矩比行星要大多了，影響拖拉示教性能,。另一方面,，行星裝配也比諧波要簡(jiǎn)單一些，除了精度的犧牲,，行星也無(wú)法走中空結(jié)構(gòu)，無(wú)框電機(jī)都省了~~~~按照現(xiàn)在協(xié)作負(fù)載越做越大的趨勢(shì),，我估計(jì)很快RV的模組也會(huì)出現(xiàn)了~~~

第二,、插銷式剎車其實(shí)存在致命缺陷，也是UR發(fā)生最多的客訴之一,。想想插銷式剎車的原理,，剎車時(shí)插銷必須要插入爪與爪之間的間隙，那萬(wàn)一剛好插在爪子上呢,？如果爪子沒(méi)有壞的話,，理想情況是爪子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直到插銷滑入間隙。而打開(kāi)剎車時(shí),，由于重力的關(guān)系,，爪子與插銷一定是挨著的，所以插銷不能直接拔出,，需要讓關(guān)節(jié)先運(yùn)動(dòng)一個(gè)小角度使得插銷位于間隙中才可以抽出,。那么萬(wàn)一剎車后發(fā)生碰撞呢，那就是插銷與爪子硬碰硬,，要么爪子壞,，要么插銷壞。想想如果UR機(jī)器人放在車上,，如果不是固定死的,，在路上顛簸幾下，或者發(fā)生了碰撞,，恭喜你,，很可能機(jī)器人就該換模組了,。而這一切都會(huì)被歸結(jié)為一個(gè)問(wèn)題：客戶使用問(wèn)題~~~~掏錢吧~~~~

至今為止，UR仍是采用這種剎車設(shè)計(jì),。不過(guò)在e系列上,，UR在這個(gè)上面做了改良，剎車狀態(tài)下硬推關(guān)節(jié),，超過(guò)某個(gè)力,，是可以把爪子推動(dòng)了，這大概是出于安全考慮,，避免如果出現(xiàn)壓到人的情況,，可以相對(duì)容易把機(jī)器人拉開(kāi)，但也可能是出于成本跟體積的考慮,，UR還是保留插銷式,，只是改善，而不是根除,，因?yàn)殡m然爪子可以動(dòng)了,，但爪子一動(dòng)，零點(diǎn)就丟了,，還是得返修,。想想也是，沖壓的鈑金跟電磁鐵能值幾個(gè)錢~~~~所以明知這個(gè)方案有問(wèn)題,，國(guó)產(chǎn)大多數(shù)廠家還是照抄不誤,。

       當(dāng)然也有開(kāi)拓者，也有不少?gòu)S家更希望有更合理的方案,，于是有部分廠家把插銷式剎車換成了傳統(tǒng)的摩擦式剎車,，這樣剎車的故障率會(huì)小很多，看看一般伺服電機(jī)上剎車的故障率就知道了,，隨時(shí)拍急停,，機(jī)器人停的時(shí)候也不會(huì)有間隙。但是~~~~摩擦式剎車也有它的問(wèn)題需要小心 處理,，誰(shuí)用誰(shuí)知道~~~~

第三,、雙編碼器。目前比較多的方案是電機(jī)端采用增量式編碼器,，而輸出端采用單圈絕對(duì)值編碼器,，有用磁編，也有用電容編碼器,，也有光編,，各有各的考慮。但這種搭配有個(gè)問(wèn)題是一旦機(jī)器人掉電情況下轉(zhuǎn)動(dòng)模組超過(guò)一定角度，零點(diǎn)就丟失~~~~UR的另一個(gè)痛點(diǎn),！每次UR啟動(dòng)都要確認(rèn)機(jī)器人是否被動(dòng)過(guò),，否則就得聯(lián)系廠家~~~~于是，聰明的中國(guó)工程師當(dāng)時(shí)又有新方案,，真多圈,，偽多圈了解下~~~~

第四、電機(jī),。毫無(wú)疑問(wèn),，現(xiàn)在協(xié)作機(jī)器人關(guān)節(jié)中絕大多數(shù)使用的是48V無(wú)框電機(jī)。其實(shí)從技術(shù)實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō),，要做碰撞檢測(cè)與拖拉示教,，無(wú)框電機(jī)并不是唯一選擇，其實(shí)普通電機(jī)也完全可以實(shí)現(xiàn),，并且也有人這么用,。只是48V電機(jī)更符合協(xié)作安全的特性，無(wú)框電機(jī)也更容易實(shí)現(xiàn)中空雙編碼器,、中空剎車,、中空驅(qū)動(dòng)器的緊湊組合。于是無(wú)框電機(jī)作為新鮮事物自然水漲船高,，趁著沒(méi)有被做爛,，能割一波是割波。從功能實(shí)現(xiàn),，成本最優(yōu)的思路出發(fā)，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)貴,，于是有人開(kāi)始用外轉(zhuǎn)子電機(jī),，價(jià)格便宜，慣量還大,，還更扁平~~~完美~~~

第五,、中空。UR的另一個(gè)不足是中空孔徑小,，只能穿幾根線,，而且模組本身標(biāo)稱可以正負(fù)360度旋轉(zhuǎn)。說(shuō)是正負(fù)360度,，實(shí)際真正使用到的場(chǎng)景很少,，也大概也是很多廠家使用的其實(shí)并非高柔線纜，要是真正遇到正負(fù)360度旋轉(zhuǎn)的場(chǎng)景就~~~~~關(guān)于中空,，有兩個(gè)衍生,，一種是大中空的模組，給客戶穿線,，其實(shí)像UR這種只能外部走線的協(xié)作機(jī)器人,，也從另一個(gè)角度限制了正負(fù)360度,，另一種就是滑環(huán)，正負(fù)無(wú)限度旋轉(zhuǎn),，完美~~~~~

第六,、力控方式，UR系列是不帶力傳感器的,，只用電流實(shí)現(xiàn)力控,，用戶體驗(yàn)自然欠佳，但是便宜,，所以目前絕大多數(shù)協(xié)作都是采用這種方案,。而在URe系列中，UR在末端增加了一個(gè)力傳感器實(shí)現(xiàn)更精確的力控,，注意,，是真的只加了一個(gè)力傳感器，然后價(jià)格就上去了,，而如果你要使用這個(gè)力傳感器的軟件,，不好意思，得另外加錢~~~

       要真正實(shí)現(xiàn)完美力控,，還得是每個(gè)關(guān)節(jié)都加上力傳感器,，iiwa的每一個(gè)DEMO都能驚艷全場(chǎng)，領(lǐng)導(dǎo)協(xié)作機(jī)器人技術(shù),，一直被模仿,，從未被超越，不對(duì),，能模仿者都甚少~~~~~

協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用
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為什么說(shuō)世上本沒(méi)有協(xié)作,？協(xié)作，協(xié)作,，就是協(xié)同與合作,。而目前的所謂協(xié)作機(jī)器人都遠(yuǎn)未達(dá)到這一點(diǎn)，或者說(shuō)只是實(shí)現(xiàn)了初級(jí)階段,。

       我們可以先看看協(xié)作機(jī)器人出貨量最大的UR機(jī)器人都賣到哪里,，下面是UR官網(wǎng)的典型應(yīng)用案例類型。

注意兩句話關(guān)鍵的話：各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境中,；幫助用戶實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,，簡(jiǎn)化重復(fù)性工業(yè)。這好像跟當(dāng)年工業(yè)機(jī)器人剛出來(lái)時(shí)的宣傳是一模一樣的啊,，協(xié)作在哪,？

      經(jīng)過(guò)幾年的反復(fù)搜索，協(xié)作機(jī)器人現(xiàn)在的應(yīng)用可以分為工業(yè)、教育,、服務(wù),、醫(yī)療四大領(lǐng)域。

      醫(yī)療：高端玩家才敢入局,，超級(jí)燒錢的領(lǐng)域,，回報(bào)周期又特別長(zhǎng)。目前協(xié)作機(jī)器人在醫(yī)療方面主要是檢查,、康復(fù),、手術(shù)幾個(gè)方向，這幾個(gè)方向又是門檻一個(gè)比一個(gè)高,，一個(gè)比一個(gè)難,，一個(gè)比一個(gè)久。并且,，絕大多數(shù)協(xié)作機(jī)器人并不具備醫(yī)療器械,，而與機(jī)器人公司與醫(yī)療器械公司合作開(kāi)發(fā)的過(guò)程。而且,，所謂醫(yī)療機(jī)器人,，也并非由機(jī)器人完成手術(shù)，而是由人操作機(jī)器人完成手術(shù),，如著名的達(dá)芬奇機(jī)器人,。這里人機(jī)的交互會(huì)更多一些，安全性也比一般的應(yīng)用要高得多,。算是協(xié)作初級(jí)階段中的高級(jí)階段了,。所以不管是國(guó)內(nèi)還是國(guó)際，想碰,、敢碰,、能碰的都是少數(shù)英雄。下面感受一下iiwa的植發(fā)手術(shù),，看著都疼~~~~

服務(wù)：以餐廳與街機(jī)為主。餐廳就是所謂的炒菜機(jī)器人,，街機(jī)就是替換大街小巷的無(wú)人售賣機(jī),、奶茶機(jī)、咖啡機(jī),。這種目前更多也是資本的嘗試,，畢竟你用兩臺(tái)10萬(wàn)的機(jī)器人給我炒一盤20塊的蛋炒飯，給我倒一杯20塊的奶茶,，我會(huì)挺不好意思的,，一方面味道并不怎樣，一方面我覺(jué)得這么貴的設(shè)備，我要不要再加2毛錢~~~~然而,，我的錢包又不允許我這么奢侈~~~~另外很好奇食品安全認(rèn)證怎么過(guò)的~~~~~

教育：這應(yīng)該是協(xié)作落地最快的領(lǐng)域了,。協(xié)作機(jī)器人概念出來(lái)的時(shí)候，大家都在好奇,，協(xié)作機(jī)器是什么鬼,，買回來(lái)研究一下，今年的課題有著落了,。于是,，買整機(jī)回去拆的，買回去做二次開(kāi)發(fā)研究的,，買回去教別人怎么拆的,，買回去教別人怎么研究的，遍地開(kāi)花,。UR最開(kāi)始最大的市場(chǎng)是在這一塊,，為什么？國(guó)產(chǎn)還沒(méi)研究透,，iiwa又買不起~~~~當(dāng)前,，現(xiàn)在教育行業(yè)仍是一塊肥肉，畢竟相對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō),，協(xié)作更輕巧,，失誤時(shí)更不容易出意外，協(xié)作的概念也正火,。

工業(yè)：這就是重點(diǎn)了,。目前幾乎所有的協(xié)作廠家都在擠占工業(yè)市場(chǎng)的份額。什么上下料,、打螺絲,、點(diǎn)膠等等，其實(shí)都傳統(tǒng)機(jī)器人的擅長(zhǎng)領(lǐng)域,，然后協(xié)作機(jī)器人速度慢,、精度低、剛性差的先天不足又嚴(yán)重限制了其在工作領(lǐng)域的進(jìn)軍,，只能努力尋找節(jié)拍要求高,，精度要求不高的應(yīng)用場(chǎng)景。

可悲嗎,？一點(diǎn)都不,！因?yàn)楝F(xiàn)在的協(xié)作并不是真的協(xié)作啊，這才是目前所謂協(xié)作機(jī)器人真正的優(yōu)勢(shì)所在,。前面我們講了,，許多把帶碰撞檢測(cè)與拖拉示教功能的長(zhǎng)得像UR的機(jī)器人稱為協(xié)作機(jī)器人,。實(shí)際上我更愿意把他們稱為輕量化的機(jī)器人，再好聽(tīng)點(diǎn)可以稱為準(zhǔn)協(xié)作機(jī)器人,。碰撞檢測(cè)與拖拉示教其實(shí)并不是由協(xié)作的概念帶出,，實(shí)際上早在多年以前，在傳統(tǒng)的機(jī)器人上就已經(jīng)實(shí)際了這兩個(gè)功能,，在實(shí)際生產(chǎn)使用中作用非常有限,。但是協(xié)作機(jī)器人本身輕量化、模塊的設(shè)計(jì)在很多工業(yè)場(chǎng)景有非常好的應(yīng)用,。最典型的就是AGV+協(xié)作+3D視頻,，一臺(tái)設(shè)備可以為多個(gè)地區(qū)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料，自動(dòng)充電,，無(wú)充上料,，完美的解決方案。

       但是,，比較無(wú)奈的是,，除了AGV+協(xié)作機(jī)器人以外，還有哪些與協(xié)作機(jī)器人可以很好結(jié)合的應(yīng)用場(chǎng)景,，這是現(xiàn)在整個(gè)行業(yè)都思考與嘗試的問(wèn)題,。所以現(xiàn)在很多協(xié)作機(jī)器人廠家都推平臺(tái)的概念。什么是平臺(tái),，就是我提供機(jī)器人這個(gè)基礎(chǔ)條件,，你們來(lái)想場(chǎng)景，我不知道我的機(jī)器人要怎么用,，那大家一起來(lái)想辦法,！

結(jié)語(yǔ)

扯了那么多，總結(jié)一下這兩期的廢話重點(diǎn)：

1,、什么是協(xié)作機(jī)器人,？目前只有很泛的定義，還有大量細(xì)節(jié)需要制定規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),。

2,、協(xié)作銷售哪家強(qiáng)？UR協(xié)作第一強(qiáng),。協(xié)作技術(shù)哪家強(qiáng),？Iiwa一直被追趕。

3,、目前的絕大多數(shù)協(xié)作機(jī)器人都是偽協(xié)作，準(zhǔn)協(xié)作,，假協(xié)作,，不管怎么個(gè)叫法,，協(xié)作是一個(gè)深度交互系統(tǒng)，單個(gè)協(xié)作機(jī)器人本體僅僅是基礎(chǔ)要素而已,。

4,、協(xié)作雖假，輕易化與模塊化是真,，有大量的應(yīng)用待挖掘,，得應(yīng)用者得天下。

5,、2020年工博會(huì),，協(xié)作機(jī)器人獨(dú)占鰲頭，不少看展回來(lái)的小伙伴都說(shuō),，到處都是長(zhǎng)得差不多的協(xié)作機(jī)器人,。不知該喜還是該憂~~~~

pengjc2001

好文章,。

《歸墟》

不錯(cuò)