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ABB、發那科等多家機器人企業新動向，協作機器人未來走向哪？

發布時間：2023-3-7 15:12:42|來源： FANUC/發那科

眾所周知，協作機器人是工業機器人的一種創新品類，一度憑借安全、人機協作為優勢強勢出圈，并以操作簡單、靈活性強、投資回報快等優勢，快速應用于3C電子、半導體、汽車、教育科研等行業。

在打磨、裝配等部分場景中，對于負載、精度、速度等方面的應用作業要求并不算高，多家協作機器人也快速上量。但隨著越來越多協作機器人企業希望擴大產品的應用范圍，國內制造業轉型升級程度加深，協作機器人負載低、速度慢、重復定位精度低的特點在制造業實際應用過程中逐漸成為問題。

一般來說，要提升機器人負載能力必然導致自重的提升，運行速度的加大則會導致關節扭矩的提升，并影響安全性。因此，當前市面上主流的協作機器人負載主要在10公斤以下，這與覆蓋面非常廣，負載從0.5公斤到幾百公斤的工業機器人有很大區別。

如何在保持協作機器人輕量化、安全性優勢的基礎上，突破負載、速度等方面的桎梏成為國內外機器人制造商需要迫切解決的問題。在需求的倒逼下，工業協作機器人的雛形開始逐漸形成，并隨協作機器人制造商的接力研發漸成氣候。

自2015年以來，ABB、發那科、優傲等多家機器人巨頭接連推出工業協作機器人，只是，新品類的推出往往需要耗費巨大人力、物力、財力，同時還需面對市場對于新產品的不確定性反應，因此截至目前推出工業協作機器人產品的企業并不多。關于到底什么叫工業協作機器人，尚沒有形成共識。

一方面推出行業內工業協作機器人的企業少之又少，另一方面，提出新概念的每一家企業基本都是機器人行業的巨頭，幾乎在一定程度上是機器人行業發展的風向標，很難采取統一標準。因此，機器人大講堂嘗試從幾家制造商推出的工業協作機器人產品共通點中探尋其未來發展方向。

1.發那科

機器人大講堂了解到，工業協作機器人的提出，最早可追溯到2015年。

四大機器人巨頭之一的發那科在2015年協作機器人概念剛興起之際，就推出一款自重990公斤、負載35公斤的全新協作機器人CR-35iA，成為當時世界上負載最大的協作機器人。CR-35iA運動半徑可達1.813米，可以在沒有安全圍欄隔離的情況下與人類在同一個空間工作，既兼具協作機器人安全、靈活的特性，同時在負載方面更加偏向大負載的工業機器人，實現了對協作機器人的超越。雖然在體型大小與自重方便與協作機器人相比仍有較大差距，但這可以被看作是發那科早期在工業協作機器人方面的摸索。

隨著制造業轉型升級需求的轉變，發那科關于工業協作機器人的摸索方向也漸漸清晰。在提升協作機器人負載的同時，發那科也注意到了協作機器人在工作速度方便的弱勢和在體型大小方便的優勢，于是在2019年尾的日本國際機器人展覽會上，發那科首次推出了具備高安全性、高可靠性、便捷使用三大特點的新型協作機器人CRX-10iA，其最大負載高達10公斤、工作半徑1.249米（其長臂型機型CRX-10iA/L，動作可達半徑達1.418米）、最高運動速度達到1米/秒。

這一產品后續經過擴充升級，于2022年推出成為發那科的CRX協作機器人系列，其最大負載擴充至5-25公斤，可達半徑擴充至0.994-1.889米，可應用于裝配、涂膠、檢測、焊接、碼垛、包裝、機床上下料等多種應用場景。至此，可以看出發那科已有了在協作機器人負載與工作范圍方面進行升級的明確方向，但尚未提及工業協作機器人的概念。

直到2022年末，發那科推出了CRX系列，稱其為“工業”協作機器人，旨在緊抓制造業轉型升級新機遇。發那科圍繞協作機器人在安全和易用兩個產品特點的基礎，通過提升產品的穩定性和可靠性，推出兼具穩、準、易、省的四大特性的CRX全系列“工業”協作機器人，可應用于小型部件的搬運、裝配等應用場景，既可滿足工業用戶對空間、安全、柔性有更高要求的協作機器人需求，也可為其他客戶提供一款高可靠性的協作機器人產品。

2.ABB機器人

今年2月份，ABB隆重發布全新SWIFTI? CRB 1300工業級協作機器人，ABB的這一動作，許多人認為或將對協作機器人行業產生直接沖擊力。但其實早在2021年初，ABB其協作機器人產品系列便新增全新工業協作機器人，并推出運行速度每秒5米、負載4公斤、快速精準的SWIFTI?。

在當時，ABB認為，其提出的工業協作機器人概念，兼具協作機器人安全性能、易用性和工業機器人運行速度、精度、穩定性，意在彌補協作機器人和工業機器人之間的差距。

這一技術邏輯決定了ABB推出的工業協作機器人CRB 1100 SWIFTI是在其比較知名的工業機器人IRB 1100工業機器人基礎上開發而來，CRB 1100 SWIFTI 機器人負載為4公斤，最大工作范圍可達580毫米，操作簡單安全，主要為了支持制造業、物流等各領域的應用場景提高生產效率，同時幫助更多企業實現自動化。ABB協作機器人全球產品經理張曉璐就曾表示：“SWIFTI可憑借速度和距離監控功能，實現更快速的安全協作，彌補了協作機器人和工業機器人之間的差距。但具體如何彌補，在哪些場景能夠使用，ABB一直在進行探索。

3.UR機器人

2022年中旬，協作機器人鼻祖——優傲機器人推出了首款面向下一代的工業協作機器人產品UR20，正式提出并推廣工業協作機器人這一概念，優傲透露出將推出新一代工業協作機器人系列的想法，在行業內迅速引發熱議。

據機器人大講堂了解，優傲機器人推出的新品UR20亮點大致可歸納為三點：有效負荷高達20公斤實現優傲產品新突破、關節零件數減少50%降低協作機器人復雜性、關節速度和關節扭矩提高性能再提升。與其他 UR 協作機器人產品相比，UR20采用了全新設計，實現了有效載荷20公斤、本體重量64公斤、伸展距離1.750米、重復精度± 0.05 mm，在負載能力、作業范圍等多方面UR20實現了突破創新。

自此，優傲機器人定下了工業協作機器人小體積、低體重、高負載、大工作范圍和高定位精度的總發展基調。

▍推出全新SWIFTI?，ABB劍指未來機器人市場

我們以ABB最近推出的產品為例，可以挖掘出一些ABB對工業級協作機器人的全新理解。

2023年初，ABB隆重推出的全新SWIFTI? CRB 1300工業級協作機器人，稱其在負載和速度方面進行了持續優化。

我們通過對比ABB以往推出的協作機器人參數，很輕易便能發現SWIFTI? CRB 1300在機器人有效負載、工作范圍、運行速度、重復定位精度、防護等級等多個方面都進行了改善升級。

具體來看，如果以ABB針對高負載需求推出的GoFa? CRB 15000協作機器人作為參照對象，SWIFTI? CRB 1300則在本體重量僅提升不到3倍的情況下便實現了多方面倍數級提升。其中，有效負載提升2倍、工作范圍提升近1.5倍、重復定位精度提升5倍、防護等級由放防粉塵堆積和防水濺提升為防粉塵進入和可于短時間內耐浸水

如果以ABB推出的第一款工業協作機器人SWIFTI? CRB 1100作為參照對象，可以發現，SWIFTI? CRB 1100在兼顧協作機器人的輕量化優勢的同時，在重復定位精度與運行速度方面進行了嘗試，試圖向工業機器人高精度、高速度的強項優勢靠攏。

綜合而言，SWIFTI? CRB 1300作為ABB開發工業協作機器人的第二次嘗試，不僅在協作機器人輕量化方向進行了深度嘗試，還在協作機器人高安全性、高易操性和工業機器人高精度、高速度、高負載方向進行了第二次開發，實現了協作機器人安全性、靈活性、易操作性與工業機器人高負載、高速度、高負載的有效結合。

值得一提的是，在安全性方面，SWIFTI? CRB 1300在保持協作機器人無需安裝保護圍欄或其他物理屏障即可確保人機協作的優勢的同時，集成了安全激光掃描儀與ABB的SafeMove Collaborative安全軟件和交互狀態顯示燈等額外保護措施，可直觀顯示機器人工作狀態，并通過激光掃描儀檢測實現操作區域內有工作人員機器人自動減速活停止，工作人員離開后，機器人重新啟動并恢復全速運行。

不同于工業機器人需通過復雜編程方可進行設置，使用SWIFTI? CRB 1300的用戶借助手持示教器和SafeMove軟件插件即可快速完成安全工作區域和其他安全功能的設置。

多家巨頭青睞，工業協作機器人定義為何？

以ABB為案例分析后，我們再次回歸到協作機器人與工業協作機器人的概念，通過參數進行橫向對比。

在對比之前，我們再次回顧一下協作機器人與工業機器人的差異。協作機器人雖自工業機器人拓展而來，但兩者在性能和強項上卻各有千秋，其差別主要在易用性、安全性、作業精度&速度與負載&自重四大方面。

在易用性方面，工業機器人安裝到工廠到實現正常運行需采用代碼式編程，用戶編程門檻較高，需進行專門的課時培訓。協作機器人則一般可通過無線示教、圖形化編程、拖拽示教等方式將部署過程簡單化。

在安全性方面，一般來說，傳統工業機器人在工作時，受限于技術和歷史原因，為了保證安全必須采取安全圍欄等措施把人類排除在工作區域之外，而協作機器人自問世便是以安全而聞名，通過控制系統的安全完整性來保證安全。出于安全考慮，協作機器人的運行速度也大多較低，控制在工業機器人運行速度的1/2，甚至是1/3.

在作業精度方面，為了減少機器人運動時的動能，協作機器人大多采用一體化關節設計，控制上呈分布式控制架構，因此協作機器人大多重量較輕，這便導致機器人的整體剛性不足，作業精度與工業機器人相比具有數量級差距。

在臂展長度方面，協作機器人臂展一般小于1.2米，主要區間分布在0.6m-1.2m，加之其輕負載的特點，這便將應用場景限制在裝配、檢測、擰螺絲等輕加工領域，而工業機器人臂展一般在0.62m-2.5m，負載少則可達幾十千克，重則可達數噸，因此其常被應用于焊接、噴涂、搬運碼垛等領域。

那么站在這一概念上，我們融合三家的產品做了一個表格：

ABB、發那科等多家機器人企業新動向，協作機器人未來走向哪？

可以發現，在協作機器人領域，工業協作機器人目前只推出了概念，尚未形成完整定義，但綜合發那科、優傲、ABB幾家發布的工業協作機器人產品參數與一般協作機器人和工業機器人的數據來看，幾家頭部機器人制造商在工業協作機器人的設計思路上均很默契的選擇了在加長臂展的同時，提升工業協作機器人自重比、運行速度、重復定位精度和防護等級、安全設計。

正如ABB推出SWIFTI? CRB 1300時所希翼的，未來，工業協作機器人或將有望填補工業機器人和協作機器人之間的空白，滿足不用行業日益增長的自動化需求，在電子、醫療健康、消費品、物流和食品飲料等高增長領域進行市場拓展。

柔性？超輕量？協作機器人路線漸趨分化

在協作機器人市場的助推下，協作機器人制造商數量漸趨增長、發展漸趨旺盛，協作機器人行業也呈現出漸趨細分化的趨勢。只是工業協作機器人憑借被多家機器人巨頭助推而更早的引發了行業的注意。

例如，早在2020年工業協作機器人概念尚未火熱之前，珞石機器人便推出了新一代柔性協作機器人xMate六軸，試探協作機器人發展新方向。又例如，早在2018年便成立的睿爾曼智能，自成立起便專注于研發超輕量仿人機械臂。再例如，同樣成立于2018年的長廣溪智造，推出“新一代車規級高速協作機器人”，探索自己獨特的產品路徑。

不同于優傲等機器人巨頭提升協作機器人負載和運行速度，打造工業協作機器人的思路，珞石機器人在在力控技術方面做了著重研究。其推出的xMate六軸重負定位精度可達±0.03mm，力控精度可達0.5N，xMate靈敏力反饋特性及特有的碰撞檢測、一指觸停功能，無需安裝防護欄，實現安全人機協作。

xMate柔性協作機器人為珞石面向工業領域推出的六軸柔性協作機器人，采用全狀態反饋的直接力控制技術，在確保位置高精度的同時兼顧高動態力控與柔順控制能力。此外，得益于xMate柔性協作機器人無控制柜的一體化和每個關節內置高精度扭矩傳感器具備直接力控能力的設計，xMate柔性協作機器人的部署得以更加靈活。也因此，珞石的xMate柔性協作機器人得以快速拿到IEC60601醫療準入資格并進入醫療領域，在關節置換手術、遙操作遠程超聲、腫瘤穿刺單元等醫療場景落地，和超10家研發手術機器人的頭部醫療企業達成合作。

與珞石不同，睿爾曼智能則是選擇了一條看似與工業協作機器人發展方向相悖的道路，漸漸向服務、消費與工業等行業靠攏，嘗試打造出能適應人類環境的具備協作安全能力的超輕量仿人機械臂。

在協作機器人的便捷性、靈活性方面，睿爾曼智能不斷提升。目前在工業協作機器人著重發展的自重比方面睿爾曼智能已處于領先地位。通過全部核心零部件的創新研發，睿爾曼智能將控制器集成于機械臂內部，推出了自重僅7.2公斤（含控制器），負載能力卻高達5公斤的超輕量仿人機械臂，負載自重比高達1:1.44的超輕量仿人機械臂解決了巡檢機器人移動底盤對升降平臺配重、體積、走線等要求超高的問題。

得益于產品的突出性能，睿爾曼智能的產品在醫學實驗室、機床加工、新餐飲新零售、物流倉儲以及機器人教育等多個領域均已實現實際應用。未來，隨著機器人技術的發展，睿爾曼智能的機械臂或許也將作為人類助手，出現在人們的日常生活中，協助人類完成家居清潔等工作。

成立于2018年的長廣溪智造，針對協作機器人行業普遍面臨的痛點，研發并推出可量產且性能強勁的推出“新一代車規級高速協作機器人”，并先后獲得了中國機器人CR、歐盟CE、半導體SEMI S2等認證。長廣溪智造所推出的“新一代車規級高速協作機器人”作為業內唯一通過IATF16949:2016國際汽車質量管理標準生產的協作機器人，工具端最高速度比同類產品快10-20%，剛性為同類產品2-3倍。

作為車規級“工控+工藝”智造開創者，長廣溪智造已構建IATF16949:2016國際汽車質量管理體系，并結合中國移動5G+工業互聯網技術聯合打造了車規級“機器人智造機器人”國際前沿智能制造生產模式。長廣溪智造所推出的“新一代車規級高速協作機器人”已為一汽大眾、紅旗、寶馬、中國移動、華為等多個領域行業代表客戶提供機器人創新解決方案、產品以及服務。

▍結語

協作機器人終將走向何方？這一點我們或許尚未可知。但非?？隙ǖ氖?，隨著市場需求倒逼與協作機器人研發企業層出不窮，協作機器人正在由工業機器人下細分小類走向成熟，擁有自己的細分類別。

于工業機器人中誕生、實現人機協作的協作機器人或許也將隨企業的思路發散走出制造業和工業、走向醫療、走向消費、走向人們的生活，也可能最終和工業機器人殊途同歸。

然而，只是不管協作機器人未來走向哪，其安全、易部署的特性，必然將為機器人行業發展添上濃墨重彩的一筆。

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