复合机器人一定要搭载协作机器人嘛

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机器人行业有一种说法,人形机器人最适应人类社会的形态。

具体来看,人类社会的现有生产形态是按照人的高度、形状、使用习惯、思维惯性等形成的,最适应人以及类人形机器进行生产作业。想要推广使用其他形态的机器人,需要对人类社会现有生产形态进行彻底改造,不仅成本高,而且可操作性低。因此,虽然研发人形机器人的投入很高,却从不缺少孜孜不倦的追梦者。

同样是向人形机器人奔赴,各方选择的道路也各有千秋。

一种道路是先研究出人形机器人,再探讨其在生产中的实际应用。这种方法虽然一步到位,但跟实际生产联系不强,具体应用场景需要进行探索。也就是说,先做出来,再考虑它能干什么。

典型代表是特斯拉。车企特斯拉研发的人形机器人“擎天柱”即将面世。在设想中,“擎天柱”最初的作用是替代人类,在工厂中从事无聊或危险的工作,但具体的应用场景还需要进行探索。“就像如果我们找不到它的用途,那么我们不应该期望其他人会这样做。” 特斯拉表示。

另一种道路,是先确定生产场景,再根据实际需要来确定机器人外形。这种方法遵循的思路是,先看看需要机器人干什么,再把它做出来。

这类机器人的功能和外形,灵感大多衍生自人类肢体和器官的功能和外形。由于脱胎于实际需要,这种机器人的发展路径比较平稳,最适应人类社会当前的发展需要。这其中,最具有代表的是机械手、机械足、机器视觉等工业机器人,在生产作业中的应用也最广泛。

在现有的工业机器人里面,复合机器人的“人”属性是最强的。复合机器人是在机械臂和机械足的基础上演变而来,一般包括移动底盘、机械臂、视觉系统、控制系统、末端执行器等模块,分别承担脚、手、眼、脑等功能。

相较于其他工业机器人,复合机器人更接近大众心目中机器人的终极形态。作为最关键的作业模块,“手”的选择至关重要。

01“可以,但没必要”

从理论上来讲,复合机器人的可以搭载的“手”的种类并不少,包括协作机器人、多关节机器人、SCARA机器人等等。但常有客户发问,复合机器人是否可以不搭载协作机器人?

协作机器人

功夫机器人业务总监王迪认为,协作机器人之所以备受关注,主要是在于它的安全性。复合机器人目前主要应用在制造业零部件的组装、加工工件的抓取、组装、搬运、装卸等环节,或是充电机器人、酒店清洁机器人等与人生活密切相关的服务行业,都需要与人直接进行交互。因此,“高级传感器+防撞机构+急停按键”基本成了复合机器人的标配。相较于协作机器人,普通机械臂安全性稍弱,不会作为搭载首选。

另一个决定性因素是采购成本。由于背负的功能模块比较多,复合机器人与其他类别的工业机器人相比单价偏高。高工机器人产业研究所(GGII)曾经预测,复合机器人的单价起码要降到30万以下,才有遍地开花的可能性。

在技术的引领下,近年复合机器人的价格一降再降,但仍未达到真正击穿终端客户的程度。GGII数据显示,2021年复合机器人的均价为52万,主要的应用场景也是对价格接受度较高的3C、半导体、医疗卫生、航空航天等行业。

这种环境下,协作机器人表现出了较大的成本优势。GGII数据显示,2021年多关节机器人均价为13.91万元,协作机器人均价为10.95万元,采购多关节机器人的成本比协作机器人多27%。

史河机器人市场负责人丘源林认为,在机械臂的选择上,复合机器人还更偏向追求灵活性和易用性。协作机器人的结构尺寸更轻巧、更柔性,可操控的空间更大,更可以满足时下生产中“小批量、多品种、定制化”的要求。与此同时,与普通机械臂相比,协作机器人的使用门槛较低,没有太多复杂的编程和配置。

多重因素交织下,“可以,但没必要”成为大多数人的答案,协作机器人也成为了复合机器人的搭载首选。

与此同时,复合机器人对协作机器人的高粘性让协作机器人企业看到了发展方向。截至目前,艾利特机器人、越疆机器人、大族机器人、遨博、中科新松、节卡机器人等协作机器人企业已纷纷入局,准备深耕复合机器人领域。

不过,搭载普通机械臂的复合机器人也并非全无市场。天机董事长陈曦表示,由于应用场景不同,一些客户对指标有明确要求。协作机器人的速度、节拍、精度等指标不高,难以满足客户的需求,所以市面上也有一些企业能生产搭载中小型传统机械臂的复合机器人。

02“可以,但有难度”

无论是协作机器人还是中小型普通机械臂,负载能力都很有限。相应的,复合机器人的负载能力也存在先天缺陷。现行环境下,复合机器人可以搭载大负载机械臂吗?

“可以,但有难度。”这是采访中听到最多的回答。

首先,难在跟“腿”的配合。机械臂和移动底盘之间是互相影响的。拥有大负载操作能力的机械臂普遍体积大、重量重、成本高,还会需要很大体积的控制柜,这对升降平台的强度和走线、移动底盘的配重和体积有更高的要求。

与此同时,移动底盘的续航能力也需要重视。节卡机器人市场总监雷张辉分析,目前移动底盘的能耗主要靠电池,一次充电需要3小时左右。如果机械臂和移动底盘的体量增大,移动底盘的能耗也随之增加,续航能力自然会下降,充电时间也会增加。

其次,难在跟“眼”的配合。复合机器人的机械臂和移动地盘都要移动,必然要采用双视觉辅助定位法。大部分的移动底盘的定位精度在±5mm,机械臂的精度一般在±0.02mm。但工业现场的环境会对AGV定位精度产生影响,例如地面平整度等等。

在地面平整度一致的情况下,负载能力越大,复合机器人定位精度受影响的程度也更大。

再次,难在跟“脑”的配合。复合机器人与工业现场的系统对接工程繁琐,对系统的要求很高。以控制器为例,必须要保证采集和处理数据的实时性。与此同时,目前机械臂的控制和移动底盘的控制几乎不相同,内部通讯协议也存在差异。另外,还需要关注控制频率、移动规划、多机协同规划等环节。

除此之外,调试成本、工作节拍、行走速度、运行平稳性、安全性等等,无一不是需要克服的难点。

从2016年中科新松推出首款国产复合机器人产品,到2022年中国市场上复合机器人产品百花齐放,复合机器人年销量逐步逼近1000台大关。

虽然规模化落地尚存阻碍,但复合机器人目前仍被寄予厚望。除了协作机器人企业,近年来,优艾智合、仙工智能、迦智科技、斯坦德机器人、灵动科技、蓝芯科技、功夫机器人、史河机器人等移动机器人公司也在不停加码复合机器人领域。

道路尽头是星辰大海还是海市蜃楼?工业机器人和人形机器人谁会率先冲线?脚下道路能不能到达真正的终点?对于未来,我们有着重重疑惑。但相信随着更多新鲜血液的注入和加持,我们会见到越来越多的绮丽风景。

审核编辑 :李倩

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