[科普中国]-协作机器人

协作机器人（collaborative robot）简称cobot或co-robot，是设计和人类在共同工作空间中有近距离互动的机器人。到2010年为止，大部分的工业机器人是设计自动作业或是在有限的导引下作业，因此不用考虑和人类近距离互动，其动作也不用考虑对于周围人类的安全保护，而这些都是协作式机器人需要考虑的机能。1

发展协作式机器人是在1996年由伊利诺州西北大学的教授J. Edward Colgate和Michael Peshkin所发明的。有一份1997年的美国专利描述协作式机器人是“人类和电脑控制的通用机器人之间的直接物理互动的设备及方法。”3

1994年时通用汽车机器人中心的通用汽车计划，以及1995年通用汽车基金会的研究资助计划，目的都是想找让机器人（或类似的设备）有足够安全性，可以和人类协同工作的方式，其结果就是协作式机器人。第一个协作式机器人确保人体安全的方式是它没有原动力，其原动力是靠工作人员提供。第一个协作式机器人是用转动酬载的方式和工作人员协同作业，来用电脑控制运动。后来的协作式机器人也只提供少量的原动力。2

通用汽车用“智能协助装置”（Intelligent Assist Device，IAD）一词来代替协作式机器人，特别是在物料搬运以及汽车组装作业中会使用此一词语。 2002年时提出了智能协助装置安全性标准的草稿。 2016年时发行了更版的安全性标准。1

Cobotics也在2012年发表了许多型号的协作式机器人。2

丹麦公司Universal Robots在2008年发表他们的第一个协作式机器人系列UR5。2012年发表UR10协作式机器人，2015年则发表了桌上型的协作式机器人UR3。KUKA的协作式机器人LBR iiwa是和德国航空太空中心长期合作的结果，美国公司Rethink Robotics则是在2012年提出其工业协作式机器人Baxter。2

ABB在2014年推出了其首款协作机器人YuMi，目标市场为消费电子行业。2

FANUC在2015年提出他们的第一款协作式机器人，FANUC CR-35iA酬载有35公斤，后续也有较小型的协作式机器人，例如FANUC CR-4iA, CR-7iA及CR-7/L长机械手臂版本。2

Cobots有许多不同的角色，包括在办公室环境下可以和人类一起工作的自动化机器人，到已经没有防护罩的工业机器人，可以在有人类出现时依照EN ISO 10218 or RSA BSR/T15.1的要求进行反应及互动。2

成立于2014年的上海节卡机器人科技有限公司，也于2017年7月底推出节卡小助™系列6轴协作机器人：小助™系列协作机器人，有3Kg、7Kg和12Kg三个规格。2

ARIS分析■ 机器人行业领导者拥抱协作机器人：随着YuMi的出现，ABB从传统工业机器人巨头的行列，正式进入新兴的协作机器人市场。同年，库卡发布了他们的协作机器人LBR iiwa，安川Motoman也发布了他们的协作机器人产品Dexter Bot。4发那科的协作机器人原型将在2015年面世。尽管YuMi的价格尚未发布，预计将跟安川和库卡的机器人一样会在六位数以内，并与这些公司的产品在性能和高标准上保持一致，以跟开创性的Universal Robots的UR和Rethink Robotics的Baxter拉开差距。1

■ Universal Robots大革命：Universal Robots是一家丹麦公司，它成立于2005年，通过他们的UR5和UR10机器人以及他们的创新做法给机器人行业带来了大革命：这种机器人重量很轻，易于安装，具有非常直观的编程功能。2凭借其较低的总成本将机器人带入了被传统工业机器人忽略的中小企业。相对于庞大的行业而言，Universal Robots仍然是一个小公司，但它已表现出惊人的增长势头，全球有300多家经销商，销售额年年翻倍，这表明他们已经获得了市场的认可。Universal Robots的产品基础价格约为3万美元，投资回报期少于一年，已经开创了产业的新领域，并促使其他制造商你追我赶。1

■ 高精度组装：小型电子元件、智能手机和平板电脑的组装，传统上一直由人工完成，因为这需要高度的灵活性和准确性。几个月前，富士康宣布将在生产线上增添数千机器人（Foxbots）用于组装新的iPhone 6而上了头条。但后来它再次宣布停止该项目，因为这些机器人不符合苹果0.02mm的精度标准，Foxbots的误差达0.05mm，尽管这对于机器人组装来说精度已经非常高，但显然不够苹果的要求高。而Universal Robots的机器人产品误差为0.1mm。ABB说YuMi能够穿针引线，未来将用在工业中，但现在还没有。1

■ 工业机器人越来越智能：国际机器人联合会预测，工业机器人市场将继续保持强劲和稳定的增长势头，到2017年前年平均增长率可达15%。各领域的行业领导者均成立了自己的机器人事业部：卡特彼勒、松下、西门子、波音公司、博世、诺斯洛普?格鲁门公司、富士康、本田、ABB、洛克希德?马丁公司……新的投资也正转向这一未来技术。2ABB科技风险投资公司是ABB的风险投资部门，它投资1200万美元给人工智能初创公司Vicarious，激励ABB的机器人事业部进入崭新的战略领域。Vicarious 声称要“构建像人类一样思考的软件”。未来几年，我们将看到融合了人工智能和机器人技术的工业和非工业机器人，它们将越来越“智能”，它们的识别、控制和通信功能更强。1

****■无线连接示教模式机器人：节卡协作机器人依托上海交通大学机器人研究所的技术能力，在机器人本体设计上，使用了一体化关节技术，对电机、减速器、驱控板等进行了整体优化，减小了机器人本体自重，7Kg载重规格的协作机器人自重也仅为21Kg。除了关键零部件的优化，相比于市面上其他协作机器人，可以实现移动终端无线、远程的动作设定和编辑，减少了示教器成本，以及用户的地域限制，可以通过终端智能设备和数台机器人本体进行无线连接，用户通过APP对机器人本体进行简单的动作标定即可控制机器人的作业。1

■ 降价的原因：多种因素让我们推测工业机器人的价格将在未来几年逐渐下降：1

o 一方面，来自中国制造商的竞争。根据国际机器人联合会的数据，中国是最大、增长最快的机器人市场，2013年安装了近37000套工业机器人。根据中国机器人产业联盟的数据，其中超过9000套机器人来自本土制造商。这相当于2012年的3倍，鉴于中国政府强力推动国内机器人产业的发展，这一数据未来还会继续增长。4

o 另一方面，来自初创企业和小企业在中小企业市场的竞争。早起的鸟儿有虫吃，但没有一家公司在这个领域可以自满。新的初创企业和他们的低成本产品，例如Universal Robots在协作机器人领域就有很强的竞争力。Gomtec的Roberta，MABI Robotics的MABI Speedy-10以及Smokie Robotics的OUR-1，后者的价格仅为15000美元，他们也都在寻找自己的市场空间。4

考虑到所有这些因素，并预测增加的产量，这将不可避免地降低成本，Nelmia估计，工业机器人的价格将在2020年下跌20%至35%，进入六位数的范围内。4

相关机器人社交机器人社交机器人应该能与人类以及人型化代理人沟通和互动。这种交流比较可能是合作性质的，但是未必如此。而且，不合作的行为在有些情况下是符合社会规范的。例如机器人可以在游戏的范围内展现出竞争的行为。机器人的互动，可以在极少甚至没有沟通的情况下进行。例如机器人可以在太空站递工具给太空人，不过很可能迟早免不了要沟通。1

社交机器人有两个建议的必要条件：图灵测试用以决定机器人的沟通技巧；以撒·艾西莫夫的机器人三定律用以衡量机器人的行为（这两个条件，尤其是“机器人三定律”，在现实世界是否可行，仍有争议，而且或许根本不可能实现）。1不过这种观点的结果是，机器人如果只能与其他机器人沟通，不能视为社交机器人：社交行为受制于人类以及其社会，人类社会订定必要的社会价值、规范、标准。这导致社交机器人对于文化的依赖，因为社会价值、规范、标准，会因不同的文化而异。4

至此可以导入定义的最后部分。社交机器人互动的社交规范，必须符合其身份。身份和规范是经由社会订定的。例如机器人男管家，必须遵循既定良好服务的规范。机器人男管家必须体贴人意、可靠、尤其必须言行谨慎。社交机器人必须知道这点并且遵守无误。不过，社交机器人和其他自主机器人互动的时候，也必须遵守机器人之间的行为规范。3

工业机器人工业机器人按照ISO8373定义，它是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。3

工业机器人的典型应用包括焊接、刷漆、组装、采集和放置（例如包装、码垛和SMT）、产品检测和测试等; 所有的工作的完成都具有高效性、持久性、速度和准确性。3

本词条内容贡献者为:

李宗秀 - 副教授 - 黑龙江财经学院