基本介紹
- 中文名：協作機器人
- 外文名：Collaborative robot
- 簡稱：cobot或co-robot
- 學科：自動化
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介紹
協作式機器人（collaborative robot）簡稱cobot或co-robot，是設計和人類在共同工作空間中有近距離互動的機器人。到2010年為止，大部分的工業機器人是設計自動作業或是在有限的導引下作業，因此不用考慮和人類近距離互動，其動作也不用考慮對於周圍人類的安全保護，而這些都是協作式機器人需要考慮的機能。
發展
協作式機器人是在1996年由伊利諾州西北大學的教授J. Edward Colgate和Michael Peshkin所發明的。有一份1997年的美國專利描述協作式機器人是“人類和電腦控制的通用機器人之間的直接物理互動的設備及方法。”
1994年時通用汽車機器人中心的通用汽車計畫，以及1995年通用汽車基金會的研究資助計畫，目的都是想找讓機器人（或類似的設備）有足夠安全性，可以和人類協同工作的方式，其結果就是協作式機器人。第一個協作式機器人確保人體安全的方式是它沒有原動力，其原動力是靠工作人員提供。第一個協作式機器人是用轉動酬載的方式和工作人員協同作業，來用電腦控制運動。後來的協作式機器人也只提供少量的原動力。
通用汽車用“智慧型協助裝置”（Intelligent Assist Device，IAD）一詞來代替協作式機器人，特別是在物料搬運以及汽車組裝作業中會使用此一詞語。 2002年時提出了智慧型協助裝置安全性標準的草稿。 2016年時發行了更版的安全性標準。
Cobotics也在2012年發表了許多型號的協作式機器人。
丹麥公司Universal Robots在2008年發表他們的第一個協作式機器人系列UR5。2012年發表UR10協作式機器人，2015年則發表了桌上型的協作式機器人UR3。KUKA的協作式機器人LBR iiwa是和德國航空太空中心長期合作的結果，美國公司Rethink Robotics則是在2012年提出其工業協作式機器人Baxter。
FANUC在2015年提出他們的第一款協作式機器人，FANUC CR-35iA酬載有35公斤，後續也有較小型的協作式機器人，例如FANUC CR-4iA, CR-7iA及CR-7/L長機械手臂版本。
Cobots有許多不同的角色，包括在辦公室環境下可以和人類一起工作的自動化機器人，到已經沒有防護罩的工業機器人，可以在有人類出現時依照EN ISO 10218 or RSA BSR/T15.1的要求進行反應及互動。
首款機器人
作為全球最大的工業機器人製造商之一，ABB在2014年推出了其首款協作機器人YuMi，目標市場為消費電子行業。YuMi將於2015年4月在德國漢諾瓦工業博覽會上推向市場。
成立於2014年的上海節卡機器人科技有限公司，也於2017年7月底推出節卡小助™系列6軸協作機器人：小助™系列協作機器人，有3Kg、7Kg和12Kg三個規格。
亮點
■ 面向小零件組裝的解決方案：YuMi是一個雙臂機器人，主要用於小組件及元器件的組裝。整個裝配解決方案包括自適應的手、靈活的零部件上料機、控制力感測、視覺指導和ABB的監控及軟體技術。
■ 專為人機協作設計：“YuMi”的名字來源於“你和我，一起工作”。該機器人擁有軟墊包裹的機械臂、力感測器和嵌入式安全系統，因此可以與人類並肩工作，沒有任何障礙。由於其尺寸小，可以將它安裝在普通的工作檯上。
■ 適用於消費電子行業：YuMi最初是針對消費電子行業零部件組裝過程中的柔性、靈活性和高精度而設計。它也很容易滲入到其他市場。
■ 新時代的新色彩：YuMi的石墨白色是ABB機器人的新顏色。ABB聲稱，去年的這種全新設計是為了慶祝機器人與工業製造之間新的協作時代的到來。
ARIS分析
■ 機器人行業領導者擁抱協作機器人：隨著YuMi的出現，ABB從傳統工業機器人巨頭的行列，正式進入新興的協作機器人市場。同年，庫卡發布了他們的協作機器人LBR iiwa，安川Motoman也發布了他們的協作機器人產品Dexter Bot。發那科的協作機器人原型將在2015年面世。儘管YuMi的價格尚未發布，預計將跟安川和庫卡的機器人一樣會在六位數以內，並與這些公司的產品在性能和高標準上保持一致，以跟開創性的Universal Robots的UR和Rethink Robotics的Baxter拉開差距。
■ Universal Robots大革命：Universal Robots是一家丹麥公司，它成立於2005年，通過他們的UR5和UR10機器人以及他們的創新做法給機器人行業帶來了大革命：這種機器人重量很輕，易於安裝，具有非常直觀的編程功能。憑藉其較低的總成本將機器人帶入了被傳統工業機器人忽略的中小企業。相對於龐大的行業而言，Universal Robots仍然是一個小公司，但它已表現出驚人的增長勢頭，全球有300多家經銷商，銷售額年年翻倍，這表明他們已經獲得了市場的認可。Universal Robots的產品基礎價格約為3萬美元，投資回報期少於一年，已經開創了產業的新領域，並促使其他製造商你追我趕。
■ 高精度組裝：小型電子元件、智慧型手機和平板電腦的組裝，傳統上一直由人工完成，因為這需要高度的靈活性和準確性。幾個月前，富士康宣布將在生產線上增添數千機器人（Foxbots）用於組裝新的iPhone 6而上了頭條。但後來它再次宣布停止該項目，因為這些機器人不符合蘋果0.02mm的精度標準，Foxbots的誤差達0.05mm，儘管這對於機器人組裝來說精度已經非常高，但顯然不夠蘋果的要求高。而Universal Robots的機器人產品誤差為0.1mm。ABB說YuMi能夠穿針引線，未來將用在工業中，但現在還沒有。
■ 工業機器人越來越智慧型：國際機器人聯合會預測，工業機器人市場將繼續保持強勁和穩定的增長勢頭，到2017年前年平均增長率可達15%。各領域的行業領導者均成立了自己的機器人事業部：卡特彼勒、松下、西門子、波音公司、博世、諾斯洛普?格魯門公司、富士康、本田、ABB、洛克希德?馬丁公司……新的投資也正轉向這一未來技術。ABB科技風險投資公司是ABB的風險投資部門，它投資1200萬美元給人工智慧初創公司Vicarious，激勵ABB的機器人事業部進入嶄新的戰略領域。Vicarious 聲稱要“構建像人類一樣思考的軟體”。未來幾年，我們將看到融合了人工智慧和機器人技術的工業和非工業機器人，它們將越來越“智慧型”，它們的識別、控制和通信功能更強。
■無線連線示教模式機器人：節卡協作機器人依託上海交通大學機器人研究所的技術能力，在機器人本體設計上，使用了一體化關節技術，對電機、減速器、驅控板等進行了整體最佳化，減小了機器人本體自重，7Kg載重規格的協作機器人自重也僅為21Kg。除了關鍵零部件的最佳化，相比於市面上其他協作機器人，可以實現移動終端無線、遠程的動作設定和編輯，減少了示教器成本，以及用戶的地域限制，可以通過終端智慧型設備和數台機器人本體進行無線連線，用戶通過APP對機器人本體進行簡單的動作標定即可控制機器人的作業。
■ 降價的原因：多種因素讓我們推測工業機器人的價格將在未來幾年逐漸下降：
o 一方面，來自中國製造商的競爭。根據國際機器人聯合會的數據，中國是最大、增長最快的機器人市場，2013年安裝了近37000套工業機器人。根據中國機器人產業聯盟的數據，其中超過9000套機器人來自本土製造商。這相當於2012年的3倍，鑒於中國政府強力推動國內機器人產業的發展，這一數據未來還會繼續增長。
o 另一方面，來自初創企業和小企業在中小企業市場的競爭。早起的鳥兒有蟲吃，但沒有一家公司在這個領域可以自滿。新的初創企業和他們的低成本產品，例如Universal Robots在協作機器人領域就有很強的競爭力。Gomtec的Roberta，MABI Robotics的MABI Speedy-10以及Smokie Robotics的OUR-1，後者的價格僅為15000美元，他們也都在尋找自己的市場空間。
考慮到所有這些因素，並預測增加的產量，這將不可避免地降低成本，Nelmia估計，工業機器人的價格將在2020年下跌20%至35%，進入六位數的範圍內。
相關機器人
社交機器人
社交機器人應該能與人類以及人型化代理人溝通和互動。這種交流比較可能是合作性質的，但是未必如此。而且，不合作的行為在有些情況下是符合社會規範的。例如機器人可以在遊戲的範圍內展現出競爭的行為。機器人的互動，可以在極少甚至沒有溝通的情況下進行。例如機器人可以在太空站遞工具給太空人，不過很可能遲早免不了要溝通。
社交機器人有兩個建議的必要條件：圖靈測試用以決定機器人的溝通技巧；以撒·艾西莫夫的機器人三定律用以衡量機器人的行為（這兩個條件，尤其是“機器人三定律”，在現實世界是否可行，仍有爭議，而且或許根本不可能實現）。不過這種觀點的結果是，機器人如果只能與其他機器人溝通，不能視為社交機器人：社交行為受制於人類以及其社會，人類社會訂定必要的社會價值、規範、標準。這導致社交機器人對於文化的依賴，因為社會價值、規範、標準，會因不同的文化而異。
至此可以導入定義的最後部分。社交機器人互動的社交規範，必須符合其身份。身份和規範是經由社會訂定的。例如機器人男管家，必須遵循既定良好服務的規範。機器人男管家必須體貼人意、可靠、尤其必須言行謹慎。社交機器人必須知道這點並且遵守無誤。不過，社交機器人和其他自主機器人互動的時候，也必須遵守機器人之間的行為規範。
