详解协作机器人的四大属性

传统工业机器人必须远离人类，在保护围栏或者其他屏障之后，以避免人类受到机器人的伤害。新一代工业机器人被称为“协作机器人”，它们的工作方式完全不同。它们可与工人在同一个空间工作，而不会对他们造成伤害。由美国机器人工业协会即将举行的论坛将深入探讨协作机器人技术及趋势。

几十年来，工业机器人是汽车制造业等重工业的支柱，完成诸如焊接、材料搬运以及大块头、大质量物品的高精度高速度操作。对于任何重型设备，工人在其周围工作，都存在着较大的风险。为了确保安全，使用这些机器人时需要有一系列的安全措施，包括使用安全连锁将机器人的行动限制在安全围栏内，当工人进入安全围栏内时，停止或限制机器人运动。工业机器人设计、安装和安全运行国际准则包括ISO 10218-1、ISO/DTS 15066和ANSI/RIA R15.06-2012。

这些文件的最新版本定义了工业市场上最近出现的一类工业机器人：协作机器人。此类机器人旨在让机器人与工人在协同工作区实现互操作。根据机器人公司ABB的表述，ISO 10218定义的协作机器人只有具备下列四个属性之一。

安全级监测站——这种操作模式要求机器人系统监控工作区域，当有人进入协同工作区域时，停止一切动作。这种监测可能涉及使用激光监测是否有人跨越工作区边缘，切换到监测封闭空间是否打开了门，以及类似的东西。

手动示教——此类机器人不具备自主功能，需要工人操作员控制机器人的每一个动作。运动的速度也受到监控，并保持在机器人内部系统的安全限值内。

速度和分离监测——机器人以这种方式监测和限制他们的运动速度，并监测协同工作区域里各个部件和工人的距离。机器人的运动必须保持在与工人的最小距离之外，或者当工人离得太近时，机器人将停止运动。

功率和力量限制——当此类机器人有运动速度和功率限制的设计，当它与工人或其他物体接触时，内置的传感器就能检测到。当类似接触发生时，速度和功率限制将使得碰撞能量不足以造成严重伤害。

通过这一系列的定义，协作机器人的操作并不陌生。当配置了恰当的工作区域限制监测传感器，并编程实现恰当的反应时，传统工业机器人也能实现第一中模式的功能。然而，已经开始出现在第四种模式下运行的机器人，能够在不受限制的环境中工作。这种机器人通常针对微小零部件组装或要求高精度搞重复度的材料搬运。通常这些人物包括协助工人自动完成日常任务，而工人则处理需要判断或不易被机器人替代的操作任务。

这种机器人目前有几种形式。其中最常见的一种是单个机械臂固定在工作台、墙壁或天花板上，可以伸入工作区工作。类似于Rethink Robotics的Baxter机器人和ABB的YuMi，外表更像人形，有两只机械臂，躯干，甚至还有一个“头”。这种机器人可以独自站立，能够像工人一样在工作站操作，因此也更容易像工人一样进入工厂流水线。而另一些，例如Kawada的Nextage，则安装有轮子，可以快速重新部署。

来自ReThink Robotics的Baxter是新一代协作工业机器人，意在协助工人解决重复性任务。

许多新一代协作工业机器人都不设计成很少或不需要工人操作员编程就能执行他们的任务。工人操作员通过手动移动机械臂走过需要的轨迹，记录相应的点和夹具操作来“教导”机器人。通过这种方式，机器人可以快速配置协助工人完成组装操作或自动完成重复任务，解放工人去做其他的事情。对于工人而言，机器人是一个助理，而不是替换者。

随着协作机器人厂商的崛起，支持厂商的生态系统也出现了。RobotIQ和Soft Robotics等企业已经开始提供夹具等机器人配件给机器人系统设计者和集成商。还有一个专业的行业组织机器人产业协会和展览会致力于协作机器人发展。例如，国际协作机器人研讨会计划在十月中旬举行。

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