协作机器人正在让工业5.0落地生根

协作机器人（又称“cobot”）正在让工业5.0落地生根。这些交互式机械臂满足了人们对制造技术不断增长的需求，不仅能优化自动化作业流程，还能增强人机关系。工业4.0主要依赖大数据和物联网等复杂解决方案，而工业5.0则将复杂的技术直接交到操作员手中。

在这种趋势下，协作机器人与人类并肩工作，而传统工业机器人则与同事隔离。协作机器人擅长在共享空间内工作，自动执行重复性任务，如“取放”、打托盘、精细的装配操作以及需要路径规划的操作。

在新冠疫情期间，制造商突然面临熟练工人短缺的问题，因此协作机器人的受欢迎程度激增。对自动化充满好奇但尚未实施具体解决方案的工厂选择了易于编程且可快速部署的协作机器人作为自动化应急措施。

面对前所未有的情况，协作机器人为劳动力短缺提供了经济高效的解决方案，在确保工人安全的同时，实现了快速产出和灵活的自动化。由于协作机器人具有诸多优势，包括提升工人技能和生产效率、确保员工安全以及简化复杂的应用和编程，因此获得了进入生产流程的机会。

提升工人技能和生产效率

协作机器人体现了工业5.0中人机协作的理念，二者结合为制造商提供先进的运营能力。工厂只需少量员工即可提高产品质量与产能，使管理人员能够将更多的人力资源用于更具战略意义的工作。这对于工作变动频繁、吞吐量低的工厂尤为有利，因为协作机器人的灵活性和可操作性能够显著提高运营效率。

例如，一个组装管道配件的工厂需要大量人力，在将每个管子连接到另一个组件之前，在管子的螺纹上涂上密封剂。这个基本工序用于确保各部件之间的水密连接。工厂需要处理数千个不同尺寸、厚度和组合的管道。

引入协作机器人来承担这项任务的重要部分，工厂就可以重新安排工人岗位，提高整个流程的效率以及价值创造能力。雇主指派一些操作员监督协作机器人，确保其在螺纹上精确涂覆适当厚度的粘合剂。其他操作员则直接与协作机器人分工合作，手动涂覆不适合用管道夹具固定的管道。管理人员还帮助另一部分工人提升技能，让其承担更具战略意义的任务，例如为协作机器人编程以重新部署或加强质量检查。

整个过程的成功主要取决于对涂层工艺有深刻了解的专家级操作员，他们负责为协作机器人编程并监督协作机器人的操作。以前由大量人工执行的日常任务演变为由少数操作员协助完成，从而提升了人力价值，并改善了产品质量和产能。

确保员工安全

传统的工业机器人是另一种类型的同事，它们在力量和强度方面都超过了普通工人。过去出于安全考虑，制造商将工业机器人与工人隔离开来，从而消除了合作的可能性。如今，为了符合行业标准，协作机器人配备了先进技术，以确保在共享环境中与工人安全互动。

例如，协作机器人的每个轴关节中战略性地集成了关节扭矩传感器，以便在人机交互中提供反馈信号。当操作员与协作机器人一起工作，或者在协作机器人附近工作时，这些传感器对于保障操作员的安全起着重要作用。比如，如果有人与协作机器人发生意外接触，扭矩传感器将检测到这种接触并立即降低协作机器人的力量和速度水平。协作机器人的位置和顺从性控制使其能够处理精密的组件，而不会发生挤压和剪切危险。

不过，未来技术的整合可能会在增强协作机器人交互性的同时引入新的安全问题。人工智能的引入可以为操作员提供宝贵建议，但同时也为未经授权访问个人或机密业务数据等网络威胁打开了大门。

总之，虽然协作机器人在功能和效率方面具有显著优势，但要想安全地融入人类工作环境，还需要不断的技术进步。

简化复杂的应用和编程

与之前的工业机器人解决方案相比，协作机器人为制造商提供了更加方便使用且易于编程的自动化解决方案。协作机器人的先进硬件和软件使从小型生产线到大型制造工厂的各种设施都能轻松应对复杂的应用和编程。

对于机器人来说，从箱子里取出随机位置的特定物品是一项极具挑战性的任务。虽然这对于人类来说轻而易举，但对于机器人来说却是巨大的“智力”挑战。工程师们为协作机器人配备了顶置摄像头，用于捕捉箱子内物品的图像。摄像头系统采用先进的机器学习技术和算法，识别箱子内目标零件的精确位置，并将位置数据传送给协作机器人。然后协作机器人使用夹具或其他末端执行器从箱子里取出零件，并将其转移到下一个位置。

协作机器人的开发目前也朝着简化复杂的编程迈进了一步，使操作员更容易使用工业自动化解决方案。传统上，机器人及其应用的复杂性需要由专家级技术人员进行专业编码。相比之下，工程师设计的协作机器人可由任何操作员编程，从而实现快速部署。协作机器人使用基于树结构的编程语言，在直观的用户界面上使用拖放系统，从而支持轻松编程并缩短部署时间。操作员可以通过被称为示教器（图4）的人机界面对协作机器人进行编程和维修。

例如，操作员可以利用“Commander”示教器来创建程序。该示教器由KUKA公司开发，是一个只有手掌大小的压敏盒，安装在协作机器人身上。操作员需要抓住“Commander”示教器，设定机械臂位置，并选择多个点，为所需应用规划好路径。当机器人需要沿着路径执行焊接或涂胶操作时，就很方便。将来对协作机器人编程可能根本不需要写代码。操作员利用图标和模板系统就可以执行预编程的功能，使部署过程更加高效、直观。

结语

协作机器人是工业5.0的一种变革性技术，可用于提升员工技能、提高产品质量和产能、保障员工安全并简化硬件和软件问题。通过将协作机器人引入工厂环境，制造商可以将工人调整到更具战略意义的岗位，进一步优化生产。为确保合作安全，协作机器人配备了先进的安全技术。

而且，通过利用新的硬件和软件技术来应对复杂的应用挑战，并使任何操作员都能进行编程，协作机器人也表现出了出色的易用性。随着工业5.0技术的发展，制造商正在寻求更智能的自动化解决方案以增强人机关系，而协作机器人将继续以安全性、适应性和易用性吸引用户。