柔性时代已来——新一代柔性协作机器人Xmate

　　在第九届中国国际机器人高峰论坛上，珞石(北京)科技有限公司机器人事业部总经理的王皓先生和我们分享了珞石科技在协作机器人领域的探索实践和应用，以及落地的分享。

　　协作机器人也属于工业机器人，但是和传统的六轴机器人相比，在工艺上有什么区别？“在机器人行业的应用中，发那科机器人维修，传统的六轴机器人广泛应用在汽车、3C行业，而这些行业都属于大的代工企业，生产线成熟、工业稳定，一年换产的几率非常高，工程师编好程序，直接开始生产就可以了，像这种注重效率的应用，必须使用六轴机器人，”王皓说道：“而在推广的过程中，发现很多的小企业，例如集成商，在生产线上换产非常频繁，对于这些中小企业，他们的诉求是更希望可以换产频繁，易操作。最重要的一点就是安全，传统的机器人总之要用安全围栏围起来，每年发生很多的事故，需要大量的成本在安全系统，协作机器人需要和人共同完成生产，必须解决安全性的问题。”

　　第三代，进化版协作机器人。以abb为代表的协作机器人，具有精确的机械臂动力学模型，精确传动模型以及振动补偿；具备无扭矩传感器，通过极大地降低自重和负载的方式把自身摩擦力、惯量对拖动、碰撞、力控的影响降低到足够多的的水平。但是这个线缆在里面的设计不是一个重工的电机，线缆走向比较复杂，设计原理决定了无法做大负载机型，真正的落地还需要改进。

　　在UR和Rethink之后，成长出一大批新创立的协作机器人公司，市场上的协作产品也越来越多，协作机器人的概念开始慢慢被大家所认识和接受。

　　Esben Ostergaard, Kasper Stoy 和 Kristian Kassow在南丹麦大学一起做研究时创办了Universal Robot，现在的CEO Esben Ostergaard当时是南丹麦大学的助理教授，三个人发现了中小企业对机器人的新需求（也与当时丹麦政府主导的一项机器人计划有关），并在2009年推出了第一款协作机器人UR5。在UR5之前的绝大多数协作机器人都是在传统机器人的基础上改造的，UR5是第一个从产品设计伊始就以协作机器人的要求进行开发的机器人。

　　王皓先生说道：“我们在力控柔性协作机器人上的应用，可以定义一个自己的市场，希望和同行共同交流，在协作机器人这个市场，可以找到非常好用的一个产品，让大家不需要在非常高的供求成本，不需要这么多的电器工程师转产维护，为器械这个行业做出珞石应有的一份贡献。”

　　之后不久（2008年），著名机器人专家Rodney Brooks创办了Rethink Robotics，其最初的目的是为了帮助美国本土的SMEs提高生产效率，降低成本，减少离岸外包。最初推出的双臂Baxter并不是很成功，慢慢开始落后于UR，去年秋天推出了新款的单臂Sawyer机器人，市场接受度如何还有待观察。

　　第一代，基于传统机器人的改造。这类协作机器人基于现有机型，负载、臂展选择余地大，探测手段可选种类多；但是自重大导致速度必须很慢，而且精度安全性有一定的缺陷，旧产品设计思路与协作不符，改造成本高，与人机协作的理念有一些不太符合。

　　这种机器人每一个关节有一个柔性传感器，把传统的前三代的位置控制，都是控制机器人的末端，从某一个点达到某一个点，根据时序进行控制，改成一个高控或者低控，直接力控制，可实现高动态力控，高灵敏拖动示教/碰撞检测；真正用每一个关节的传感器进行闭环的反馈，实现控制检测，这些机器人都是我们认为在关节增加了力传感器可以很好结果力控的柔性的一种机器人。

　　协作机器人和传统六轴机器人的区别

　　分析了四代协作机器人的产品和机器人操作系统，目前需要思考的是协作机器人能应用在什么场景，什么场景是传统的工业机器人不能应用，或者完全不能解决的问题。珞石在调研了汽车零部件、3C行业、基础加工以及学校科研等行业应用之后，这几个市场占了工业机器人九成的份额，去年全球卖了40万台机器人，但是只有5%的工业应用是在机器人的应用，工业机器人维修，还有大量的工艺没有被开发，是原来的机器人做不了的。比如衣服，比如一个钮扣，比如一个简单的就是这种复杂的需要模拟人形或者人的动作来实现的装备，其实都是采用力的感知来进行的。协作机器人主要应用在力感知上。例如指纹箱和变速箱，包括电动板，一些精密的对准了可以插进去的机器，包括一些打磨，包括这些力控的环境，都是需要协作机器人结合力控环境进行一个布局。

　　协作机器人（Collaborative Robot），指被设计成可以在协作区域内与人直接进行交互的机器人，中小企业（Small and medium-sized enterprises，SMEs）是协作机器人的非常重要的客户群，而协作机器人的兴起也与SMEs密不可分。

　　协作机器人的起源

　　市场上主要协作机器人的分布