世上無協(xié)作,，只怕有心人（下）

ww112358134711 · 發(fā)表于 2021-8-28 15:47:58

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

目

錄

協(xié)作機器人介紹

協(xié)作機器人的門派之分

協(xié)作機器人的典型結(jié)構(gòu)

協(xié)作機器人的應(yīng)用

結(jié)語

協(xié)作機器人典型結(jié)構(gòu)
3 Z! w* j8 x& ^! g# m1 W. T+ ?

前面講過,，現(xiàn)在市場超過90%的所謂協(xié)作機器人都是采用UR的方案或者在UR的方案上做演變。

不得不佩服中國工程師的解題能力,，短短幾年,，UR的結(jié)構(gòu)已經(jīng)被徹底破解，并且快速結(jié)實國產(chǎn)化,、廉價化,。當(dāng)然UR穩(wěn)坐協(xié)作機器人第一把交椅（至少目前是）并非靠的本體結(jié)構(gòu)。模塊化的設(shè)計是UR先發(fā)制人的優(yōu)勢,，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,，積累了大量用戶體驗,，所以盡管關(guān)于UR本體的吐槽不絕于耳，但對UR的用戶體驗又贊不絕口,，并且豐富的接口與配件也相當(dāng)實用,，當(dāng)然，前提是你用得起~~~~

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

今天,，我們換個角度,，不深入談點，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)合下面找到的幾個典型圖片我們來做分析。

傳統(tǒng)的機器人驅(qū)動是電機加減速機的組合,，電機實際包含了電機,、剎車、編碼器三個部件,。UR在這個基礎(chǔ)上把高壓電機變成了48V無框電機,，結(jié)構(gòu)緊湊，同時低壓電機也更符合安規(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，電機端為增量式編碼器,，控制速度與加速度,，另一個則在減速機的輸出端，控制位置,。同時把驅(qū)動器也集成在了電機上,，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),，因此在這個基礎(chǔ)上衍生了不少變化。

第一,，諧波減速機成本較高,，為了降低成本，自然是要換國產(chǎn),，UR也是大量使用綠的減速機,，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到底的實在太少,，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)勢其實與協(xié)作也挺配,，比如諧波的增速啟動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單一些，除了精度的犧牲,，行星也無法走中空結(jié)構(gòu),，無框電機都省了~~~~按照現(xiàn)在協(xié)作負載越做越大的趨勢，我估計很快RV的模組也會出現(xiàn)了~~~

第二,、插銷式剎車其實存在致命缺陷，也是UR發(fā)生最多的客訴之一,。想想插銷式剎車的原理,，剎車時插銷必須要插入爪與爪之間的間隙，那萬一剛好插在爪子上呢,？如果爪子沒有壞的話,，理想情況是爪子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直到插銷滑入間隙。而打開剎車時,，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)先運動一個小角度使得插銷位于間隙中才可以抽出,。那么萬一剎車后發(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,，很可能機器人就該換模組了。而這一切都會被歸結(jié)為一個問題：客戶使用問題~~~~掏錢吧~~~~

至今為止,，UR仍是采用這種剎車設(shè)計,。不過在e系列上，UR在這個上面做了改良,，剎車狀態(tài)下硬推關(guān)節(jié),，超過某個力，是可以把爪子推動了，這大概是出于安全考慮,，避免如果出現(xiàn)壓到人的情況,，可以相對容易把機器人拉開，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,，因為雖然爪子可以動了,，但爪子一動，零點就丟了,，還是得返修,。想想也是，沖壓的鈑金跟電磁鐵能值幾個錢~~~~所以明知這個方案有問題,，國產(chǎn)大多數(shù)廠家還是照抄不誤,。

當(dāng)然也有開拓者，也有不少廠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小很多，看看一般伺服電機上剎車的故障率就知道了,，隨時拍急停,，機器人停的時候也不會有間隙。但是~~~~摩擦式剎車也有它的問題需要小心處理,，誰用誰知道~~~~

第三,、雙編碼器。目前比較多的方案是電機端采用增量式編碼器,，而輸出端采用單圈絕對值編碼器,，有用磁編，也有用電容編碼器,，也有光編,，各有各的考慮。但這種搭配有個問題是一旦機器人掉電情況下轉(zhuǎn)動模組超過一定角度,，零點就丟失~~~~UR的另一個痛點,！每次UR啟動都要確認機器人是否被動過，否則就得聯(lián)系廠家~~~~于是,，聰明的中國工程師當(dāng)時又有新方案,，真多圈，偽多圈了解下~~~~

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

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

第六、力控方式,，UR系列是不帶力傳感器的,，只用電流實現(xiàn)力控,，用戶體驗自然欠佳，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在末端增加了一個力傳感器實現(xiàn)更精確的力控,，注意,，是真的只加了一個力傳感器，然后價格就上去了,，而如果你要使用這個力傳感器的軟件,，不好意思，得另外加錢~~~

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

協(xié)作機器人應(yīng)用

為什么說世上本沒有協(xié)作,？協(xié)作，協(xié)作,，就是協(xié)同與合作,。而目前的所謂協(xié)作機器人都遠未達到這一點，或者說只是實現(xiàn)了初級階段,。

我們可以先看看協(xié)作機器人出貨量最大的UR機器人都賣到哪里,，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,；幫助用戶實現(xiàn)自動化,，簡化重復(fù)性工業(yè)。這好像跟當(dāng)年工業(yè)機器人剛出來時的宣傳是一模一樣的啊,，協(xié)作在哪,？

經(jīng)過幾年的反復(fù)搜索，協(xié)作機器人現(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,，超級燒錢的領(lǐng)域，回報周期又特別長,。目前協(xié)作機器人在醫(yī)療方面主要是檢查,、康復(fù),、手術(shù)幾個方向，這幾個方向又是門檻一個比一個高,，一個比一個難,，一個比一個久。并且,，絕大多數(shù)協(xié)作機器人并不具備醫(yī)療器械,，而與機器人公司與醫(yī)療器械公司合作開發(fā)的過程。而且,，所謂醫(yī)療機器人,，也并非由機器人完成手術(shù)，而是由人操作機器人完成手術(shù),，如著名的達芬奇機器人,。這里人機的交互會更多一些，安全性也比一般的應(yīng)用要高得多,。算是協(xié)作初級階段中的高級階段了,。所以不管是國內(nèi)還是國際，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)：以餐廳與街機為主,。餐廳就是所謂的炒菜機器人，街機就是替換大街小巷的無人售賣機,、奶茶機、咖啡機,。這種目前更多也是資本的嘗試,，畢竟你用兩臺10萬的機器人給我炒一盤20塊的蛋炒飯，給我倒一杯20塊的奶茶,，我會挺不好意思的,，一方面味道并不怎樣，一方面我覺得這么貴的設(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證怎么過的~~~~~

教育：這應(yīng)該是協(xié)作落地最快的領(lǐng)域了。協(xié)作機器人概念出來的時候,，大家都在好奇,，協(xié)作機器是什么鬼，買回來研究一下,，今年的課題有著落了,。于是,，買整機回去拆的，買回去做二次開發(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，遍地開花,。UR最開始最大的市場是在這一塊,，為什么？國產(chǎn)還沒研究透,，iiwa又買不起~~~~當(dāng)前,，現(xiàn)在教育行業(yè)仍是一塊肥肉，畢竟相對傳統(tǒng)工業(yè)機器人來說,，協(xié)作更輕巧,，失誤時更不容易出意外，協(xié)作的概念也正火,。

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

可悲嗎,？一點都不,！因為現(xiàn)在的協(xié)作并不是真的協(xié)作啊，這才是目前所謂協(xié)作機器人真正的優(yōu)勢所在,。前面我們講了,，許多把帶碰撞檢測與拖拉示教功能的長得像UR的機器人稱為協(xié)作機器人。實際上我更愿意把他們稱為輕量化的機器人,，再好聽點可以稱為準協(xié)作機器人,。碰撞檢測與拖拉示教其實并不是由協(xié)作的概念帶出，實際上早在多年以前,，在傳統(tǒng)的機器人上就已經(jīng)實際了這兩個功能,，在實際生產(chǎn)使用中作用非常有限。但是協(xié)作機器人本身輕量化,、模塊的設(shè)計在很多工業(yè)場景有非常好的應(yīng)用,。最典型的就是AGV+協(xié)作+3D視頻,，一臺設(shè)備可以為多個地區(qū)實現(xiàn)自動上下料，自動充電,，無充上料,，完美的解決方案。

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

結(jié)語

扯了那么多，總結(jié)一下這兩期的廢話重點：

1,、什么是協(xié)作機器人,？目前只有很泛的定義，還有大量細節(jié)需要制定規(guī)范標準,。

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

3,、目前的絕大多數(shù)協(xié)作機器人都是偽協(xié)作,，準協(xié)作，假協(xié)作,，不管怎么個叫法，協(xié)作是一個深度交互系統(tǒng),，單個協(xié)作機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,，協(xié)作機器人獨占鰲頭，不少看展回來的小伙伴都說,，到處都是長得差不多的協(xié)作機器人,。不知該喜還是該憂~~~~

pengjc2001 · 發(fā)表于 2021-8-28 22:30:31

好文章,。

《歸墟》 · 發(fā)表于 2021-8-30 09:42:11

不錯

		自動登錄	找回密碼
密碼			注冊會員

世上無協(xié)作,，只怕有心人（下）

評分