“工業(yè)4.0”環(huán)境下的 人機(jī)協(xié)作機(jī)器人

／優(yōu)傲機(jī)器人貿(mào)易（上海）有限公司 鐵隆正／

“工業(yè)4.0”已成為制造業(yè)的一個(gè)流行概念。然而，何為“工業(yè)4.0”？“工業(yè)4.0”是制造業(yè)的電子計(jì)算機(jī)化，包括更高層次的互聯(lián)性、更智能的設(shè)備和機(jī)器與設(shè)備之間的通信。眾所周知，人類社會(huì)曾經(jīng)歷過(guò)三次工業(yè)革命：第一次工業(yè)革命是水和蒸汽動(dòng)力帶來(lái)的機(jī)械化。第二次工業(yè)革命是電力的使用，使大規(guī)模生產(chǎn)成為可能。第三次工業(yè)革命是電子工程和IT技術(shù)的采用，以及它們帶來(lái)的生產(chǎn)自動(dòng)化。而“工業(yè)4.0”則被定義為第四次工業(yè)革命。

第四次工業(yè)革命關(guān)鍵詞之一是智能工廠，即依靠機(jī)器設(shè)備具有的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力，利用系統(tǒng)提供的信息、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)分析能夠使生產(chǎn)變得更精益、更節(jié)能。“人機(jī)協(xié)作”機(jī)器人作為一種新型機(jī)器人，不僅具有機(jī)器人“精準(zhǔn)”，又具有人一般地“靈活”，近來(lái)備受業(yè)界關(guān)注與青睞。在“工業(yè)4.0”的大環(huán)境下，“人機(jī)協(xié)作”機(jī)器人又將何去何從呢？

人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的前世今生

一直以來(lái)，國(guó)際機(jī)器人市場(chǎng)都是一些由工程師為對(duì)應(yīng)制造業(yè)設(shè)計(jì)的重型、昂貴且笨拙的機(jī)器人，但在實(shí)踐應(yīng)用中，并非所有的工業(yè)流程環(huán)節(jié)都需要大型機(jī)器人來(lái)提取較重的負(fù)載，取而代之的是輕便、敏捷的機(jī)械臂越來(lái)越多地承擔(dān)了組裝和提取工作。更加靈活的機(jī)械臂于是成為一種承擔(dān)每天工作的可行性方案，小型的、低噪聲的、低功耗的機(jī)器人是應(yīng)對(duì)工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化和合理化需求最簡(jiǎn)單、最合理的解決方案。順應(yīng)市場(chǎng)需求，“協(xié)作機(jī)器人”悄然誕生，這種新型機(jī)器人能夠直接和人類員工一起并肩工作而無(wú)需使用安全圍欄進(jìn)行隔離，并有望填補(bǔ)全手動(dòng)裝配生產(chǎn)線與全自動(dòng)生產(chǎn)線之間的差距。迄今為止，部分企業(yè)尤其是中小企業(yè)依然認(rèn)為機(jī)器人自動(dòng)化過(guò)于昂貴和復(fù)雜，因而從不去考慮應(yīng)用的可能性。然而，輕便靈活的“協(xié)作型”機(jī)器人成為了中小企業(yè)的福音。

自2005年成立以來(lái)，Universal Robots（優(yōu)傲機(jī)器人）一直致力于開發(fā)具有廣泛可用性的機(jī)器人技術(shù)，公司推出的UR3，UR5和UR10機(jī)器人可以在所有工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化和合理化的人機(jī)協(xié)作應(yīng)用，并具備成本效益高、高度靈活、且使用方便安全等特點(diǎn)，因而廣獲業(yè)界青睞。這種6軸工業(yè)機(jī)器人是一種小型、輕便、易用的機(jī)器人，在財(cái)力、人力和技術(shù)等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，例如：編程簡(jiǎn)單，安裝迅速，靈活部署，人機(jī)協(xié)作、安全可靠以及業(yè)內(nèi)最短投資回報(bào)期等。其中值得一提的是UR機(jī)器人強(qiáng)大的靈活性：機(jī)器人可在現(xiàn)場(chǎng)由員工編程，并可被快速重新設(shè)置，執(zhí)行多元任務(wù)。由于重量輕巧，機(jī)器人可在廠房?jī)?nèi)輕松移動(dòng)，打破了工作空間的限制。

協(xié)作型機(jī)器如何實(shí)現(xiàn)“人”與“機(jī)”的共存

協(xié)作型機(jī)器人擁有兩個(gè)特點(diǎn)：一個(gè)是機(jī)器與人的互動(dòng)，互相合作；一個(gè)是機(jī)器的編程和維護(hù)非常方便。優(yōu)傲機(jī)器人均具有敏感的力反饋特性，當(dāng)達(dá)到已設(shè)定的力時(shí)會(huì)立即停止， 這樣在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后可以不需要安裝護(hù)欄，使人和機(jī)器人能協(xié)同工作；優(yōu)傲機(jī)器人公司全新推出的協(xié)作型UR3機(jī)器人，由于體型比較小和功耗很低，在生產(chǎn)過(guò)程中機(jī)器人工作時(shí)幾乎是無(wú)聲的，而其他機(jī)器人工作時(shí)則會(huì)產(chǎn)生令人頭疼的噪聲。因而這種人機(jī)協(xié)作機(jī)器人能夠?yàn)榭蛻魻I(yíng)造一個(gè)非常安全和舒適的工作環(huán)境，讓員工快速和機(jī)器人相處，協(xié)作工作。在編程方面它對(duì)于一些普通操作員工和非技術(shù)背景的人員來(lái)說(shuō)都非常容易，這就使得機(jī)器人可以成為一個(gè)輕松上手的工具。同時(shí)優(yōu)傲機(jī)器人具有快捷安裝和部署的特點(diǎn)，它的靈活性使得可以很容易地移動(dòng)機(jī)器人到新的項(xiàng)目上使用。而且它還能夠獨(dú)立工作，無(wú)需額外的員工，可以很容易對(duì)其進(jìn)行監(jiān)管。這些特點(diǎn)大大節(jié)約了人員方面的開支，為生產(chǎn)廠商節(jié)省成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。協(xié)作型機(jī)器人作為人們忠實(shí)的工作伙伴，具有廣大的應(yīng)用市場(chǎng)，目前在電子行業(yè)、汽車汽配行業(yè)、食品行業(yè)都可找到這種機(jī)器人的身影。

“工業(yè)4.0”時(shí)代的協(xié)作型機(jī)器人

隨著“工業(yè)4.0”時(shí)代的來(lái)臨，全世界的制造企業(yè)也即將面對(duì)各種新的挑戰(zhàn)。有些挑戰(zhàn)已經(jīng)通過(guò)日益成熟的自動(dòng)化及自動(dòng)化解決方案中機(jī)器人的使用得到了應(yīng)對(duì)。在過(guò)去的生產(chǎn)線和組裝線等工作流程中，人和機(jī)器人是隔離的，這一格局將有所改變。協(xié)作型機(jī)器人將會(huì)變得越來(lái)越重要。雖然有些領(lǐng)域和生產(chǎn)線還是需要人力操作，但有些仍可以使用機(jī)器人實(shí)現(xiàn)局部自動(dòng)化，以優(yōu)化生產(chǎn)線。引進(jìn)協(xié)作型機(jī)器人會(huì)為生產(chǎn)線和組裝線應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)開拓新的機(jī)遇，找到更好的解決方案，把人和機(jī)器人各自的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致。

“智能工廠”、“無(wú)人工廠”在“工業(yè)4.0”時(shí)代成為大熱之詞，并被認(rèn)為是自動(dòng)化的最高境界。那么，這是否意味著未來(lái)人將被機(jī)器所取代呢？其實(shí)不然，我們應(yīng)該這樣理解：未來(lái)的工廠世界是人與機(jī)器和諧共處的所締造的。協(xié)作型機(jī)器人作為一種新型的機(jī)器人，它將小件裝配等自動(dòng)化應(yīng)用帶入了一個(gè)全新時(shí)代，工人與機(jī)器人可以和諧共處，共同完成一個(gè)任務(wù)。

當(dāng)然，“工業(yè)4.0”其實(shí)還是一個(gè)想法、一個(gè)愿景，因?yàn)橐嬲龑?shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化，不論是大工廠也好，還是小工廠也罷，還需要一段漫長(zhǎng)的時(shí)間，在這段過(guò)渡期里面會(huì)有越來(lái)越多的自動(dòng)化，更多的機(jī)器人涉及到、參與到這個(gè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中。在未來(lái)，希望可以利用人的創(chuàng)意，以及機(jī)器的穩(wěn)定性，合理利用這“兩類員工”的特長(zhǎng)，共同打造一個(gè)美好和諧的工業(yè)環(huán)境。