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現(xiàn)如今,一種新型的機器人已經(jīng)進入了工業(yè)環(huán)境,正在挑戰(zhàn)著我們早先對于工業(yè)機器人的認(rèn)識。這些機器人的主要特點,是能夠與人類一起安全的工作,因此被稱為:協(xié)作機器人Collaborative-Robot目前,有很多關(guān)于“人機協(xié)作”方面話題的討論,并且貌似這也正在成為機器人界最受追捧和關(guān)注的一個名詞。 那么,到底什么是“協(xié)作機器人”呢?
一直以來,工業(yè)機器人都被認(rèn)為是體型龐大、強壯結(jié)實的機器設(shè)備,用于完成一些專門為它們量身設(shè)計的特定任務(wù)。為了安全起見,它們往往會被“關(guān)“在籠子里,被隔離和“保護”起來。并且,它們身上會被涂上鮮亮的顏色涂裝,用來警告周圍人員其自身(在工作時)所具備的危險性。
與此同時,調(diào)整和設(shè)置這些機器人,需要具備極強的編程技術(shù)能力并花費大量操作工時。與傳統(tǒng)意義上的工業(yè)機器人不同,協(xié)作機器人被設(shè)計成與人類一起工作。它們集成了安全功能,如:集成傳感器,被動阻尼特性或過電流檢測。
集成的傳感器會感受到外部受力,如果這個力太大,將使機器人停止運動;被動阻尼特性是由機器人內(nèi)部組件產(chǎn)生的,當(dāng)有外力作用到某個關(guān)節(jié)上,該關(guān)節(jié)會依據(jù)這個外力作出相應(yīng)的保護動作。例如,在遇有碰撞的情況下,關(guān)節(jié)將沿相反方向運動或完全停止,以避免造成傷害。同時,大多數(shù)協(xié)作機器人都可以通過試校動作輕松地完成調(diào)教,而不需要很深的編程知識和復(fù)雜的操作流程。由于易于操作和實施,并且不需要額外的安全設(shè)施(無柵欄、開關(guān)等),協(xié)作機器人可以被更快地投入到設(shè)備產(chǎn)線中進行生產(chǎn)操作。另外,為了能夠在多個工位執(zhí)行各種不同的任務(wù),很多協(xié)作機器人都可以在工廠車間周圍移動。更輕巧、更靈活,可以執(zhí)行更多的任務(wù),甚至可以做任何人類可以做的事情,協(xié)作機器人很可能成為我們生產(chǎn)制造過程中理想的新同事。
提到協(xié)作機器人時,人們常常會用這樣一些術(shù)語來表述,例如:輸出動力限制、安全操作、協(xié)作模式…等等, 但不管這些名詞本身是如何被理解和詮釋的,它們在這里都表達了一件事情:它們是能夠與人類一同工作的機器人設(shè)備。或者更具體地說,協(xié)作機器人將被用來幫助人類工作者執(zhí)行對他(或她)來說過于艱巨的任務(wù),例如:負(fù)重或重復(fù)動作。而這個“機器人同事”能夠應(yīng)對的應(yīng)用場景,幾乎是不可限量的。
盡管協(xié)作機器人被設(shè)計為與人類一起工作,但這并不意味著它的動作和輸出動力總是需要被限制。協(xié)作,主要是說機器人需要按照某種特定的協(xié)作模式進行工作(例如:安全監(jiān)控停止、手動引導(dǎo)、安全速度操作、動力限制...等等),同時又需要受到設(shè)備系統(tǒng)的實時監(jiān)控,并且對于人類同事是安全的。因此,“協(xié)作機器人”它描述了人類和機器人彼此工作的事實,而不是機器人是否受到限制。輸出動力限制是協(xié)作機器人工作時經(jīng)常采用的一種重要協(xié)作模式,而通常具備這種輸出動力限制功能的協(xié)作機器人,是專門設(shè)計用于與人類并肩工作的。它們通常具有內(nèi)置力矩感應(yīng)能力,可以檢測碰撞和異常外力,并在超載時停止機器人的動作。
這意味著如果機器人的手臂碰到物體(比如操作人員)時,便會自動停止并保護其人類同事,這也是協(xié)作機器人能夠與人類并肩工作的一個重要原因。而這樣的特點在傳統(tǒng)的工業(yè)機器人上是完全不具備的,它們沒有感知,更不會對周圍環(huán)境變化作出任何反應(yīng),因此只能被關(guān)在鐵籠子里面。雖然工業(yè)機器人也可以被應(yīng)用于協(xié)作任務(wù),但通常不會受到輸出動力的限制,往往需要補充相應(yīng)的感知和監(jiān)控設(shè)備,才能夠讓這些機器人安全地與人類并肩工作。
很多協(xié)作機器人,尤其是具備輸出動力限制功能的機器人,其身體和手臂有著比普通工業(yè)機器人更圓潤的外形形狀。這意味著它們在與外界物體發(fā)生碰撞時造成的傷害會更小。這種圓形表面會起到擴展和增大受力面積的作用,以分散和降低其施加到外部物體(或人)的壓力。
一些協(xié)作機器人甚至采用能夠吸收沖擊力和減少瞬間減速對人體部位造成影響的緩沖外殼,從而在最大限度上降低設(shè)備操作中可能發(fā)生的人身傷害。
我們有時候也會用“Cobot”這個詞來形容協(xié)作機器人,這是一個用來描述協(xié)作機器人(Collaborative-Robot)的俚語,它的意思就是指具備輸出動力限制功能的機器人。所以我們基本上可以說一臺能夠以輸出動力限制模式工作的機器人就是一臺 Cobot。