【中國(guó)智能制造網(wǎng) 學(xué)術(shù)論文】協(xié)作機(jī)器人只是整個(gè)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中一個(gè)非常重要的細(xì)分類別，有它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但缺點(diǎn)也很明顯：為了控制力和碰撞能力，協(xié)作機(jī)器人的運(yùn)行速度比較慢，通常只有傳統(tǒng)機(jī)器人的三分之一到二分之一。本文將嘗試解答以下問(wèn)題：為什么需要協(xié)作機(jī)器人？協(xié)作機(jī)器人的起源？協(xié)作機(jī)器人與傳統(tǒng)機(jī)器人有什么區(qū)別？　　
　　為什么需要協(xié)作機(jī)器人？
　　
　　協(xié)作機(jī)器人的興起意味著傳統(tǒng)機(jī)器人必然有某種程度的不足，或者無(wú)法適應(yīng)新的市場(chǎng)需求。
　　
　　總結(jié)一下，主要有三點(diǎn)：
　　
　　1.傳統(tǒng)機(jī)器人部署成本高
　　
　　其實(shí)相對(duì)來(lái)講，工業(yè)機(jī)器人本身的價(jià)格并不高。主流場(chǎng)合使用的機(jī)器人，根據(jù)負(fù)載能力不同，售價(jià)區(qū)間在￥10w~￥40w。一般情況下一臺(tái)機(jī)器人的使用使用壽命在5~8年，作為比較的工業(yè)設(shè)備來(lái)講并不算貴。
　　
　　傳統(tǒng)機(jī)器人貴在其部署（將機(jī)器人安裝到工廠并正常運(yùn)行）成本上，原因有兩個(gè)：目前的工業(yè)機(jī)器人主要負(fù)責(zé)工廠中重復(fù)性的工作，這依賴于其非常高的重復(fù)定位精度（重復(fù)到達(dá)空間某些固定位置的能力，一般機(jī)器人可以做到0.02mm以下），以及依賴固定的外界環(huán)境。為了保證這一點(diǎn)，除了機(jī)器人本身的設(shè)計(jì)要求之外，還需要待加工的產(chǎn)品放在固定的位置，以便機(jī)器人每次都可以到同一個(gè)地方準(zhǔn)確的拿取或者執(zhí)行某項(xiàng)操作。對(duì)于現(xiàn)代復(fù)雜的流水線作業(yè)來(lái)講，在整個(gè)產(chǎn)線上為每一個(gè)使用機(jī)器人的工序都設(shè)計(jì)這些固定的外界環(huán)境需要耗費(fèi)大量的資源，占用大片寶貴的車間面積以及長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的實(shí)施時(shí)間。機(jī)器人的使用難度較高，只有經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的專業(yè)人士才能熟練使用機(jī)器人完成配置、編程以及維護(hù)的工作，普通用戶很少具備這樣的能力。
　　
　　將之前以工人操作為主的流水線，變?yōu)橛蓹C(jī)器人和自動(dòng)化設(shè)備為主的生產(chǎn)線，是一個(gè)系統(tǒng)工程，絕大多數(shù)終端工廠客戶并不具備這樣的能力，因此就需要一個(gè)第三方的角色來(lái)完成這部分工作，這個(gè)第三方即系統(tǒng)集成商，來(lái)根據(jù)客戶現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，來(lái)完成機(jī)器人的終部署。
　　
　　系統(tǒng)集成商的工作至少包括：生產(chǎn)線的自動(dòng)化改造方案（流程、設(shè)備布局、人員配置等）機(jī)器人外圍支持設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝。符合工藝要求的機(jī)器人編程、調(diào)試?？蛻艏夹g(shù)團(tuán)隊(duì)的培訓(xùn)。以及后續(xù)的售后維護(hù)工作。
　　
　　根據(jù)很多業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)和前輩統(tǒng)計(jì)的數(shù)字，整個(gè)機(jī)器人部署/集成應(yīng)用的費(fèi)用大概是機(jī)器人售價(jià)的3~4倍。近幾年隨著國(guó)內(nèi)集成商的迅速擴(kuò)軍，競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，整體價(jià)格有所下滑，但也基本在2~3倍。
　　
　　以常見的弧焊工作站為例，采購(gòu)一臺(tái)進(jìn)口品牌的弧焊機(jī)器人價(jià)格約在11~15w之間，但是經(jīng)過(guò)系統(tǒng)集成商這一層之后，整體報(bào)價(jià)不會(huì)低于30w，個(gè)別夸張的甚至能報(bào)到100w。在工資相對(duì)較高的長(zhǎng)三角和珠三角地區(qū)，一名熟練焊工的工資大概在5k~7k，1臺(tái)機(jī)器人代替1~2名工人，ROI不會(huì)少于2年，很多中小企業(yè)主對(duì)機(jī)器人會(huì)選擇猶豫和觀望。
　　
　　如果使用機(jī)器人的機(jī)器人比較多，則大部分情況下需要對(duì)原有的生產(chǎn)線進(jìn)行改造，甚至重新建設(shè)，不僅需要巨大的投資，可能還涉及到停產(chǎn)改造，這也是很多工廠遲遲不上機(jī)器人的原因之一。
　　
　　除此之外，因?yàn)槊恳粭l生產(chǎn)線上的大部分設(shè)備（末端工具、非標(biāo)機(jī)械、控制流程等）都是針對(duì)特定的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的，如果涉及到中途變更生產(chǎn)需求，很大概率上之前的生產(chǎn)線無(wú)法直接滿足新產(chǎn)品生產(chǎn)的需求，這就涉及到機(jī)器人系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)和部署，這部分的工作量有時(shí)會(huì)接近部署。
　　
　　簡(jiǎn)而言之，單獨(dú)的機(jī)器人無(wú)法直接用于工廠的生產(chǎn)線上，還需要很多外圍設(shè)備的支持。雖然機(jī)器人本身是一種高柔性、高靈活性的設(shè)備，但整個(gè)生產(chǎn)線不是，一旦涉及生產(chǎn)線變動(dòng)，費(fèi)用很高。
　　
　　2.傳統(tǒng)機(jī)器人無(wú)法滿足中小企業(yè)需求
　　
　　中小企業(yè)是目前機(jī)器人新興市場(chǎng)的主要客戶，目前傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人無(wú)法很好的滿足SME的需求。傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的目標(biāo)市場(chǎng)是可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的企業(yè)。
　　
　　大規(guī)模生產(chǎn)是20世紀(jì)流行的資本主義生產(chǎn)方式，以生產(chǎn)過(guò)程的分解、流水線組裝、標(biāo)準(zhǔn)化零部件、大批量生產(chǎn)和機(jī)械式重復(fù)勞動(dòng)等為主要特征。
　　
　　有能力進(jìn)行大規(guī)模生成的企業(yè)，對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)高額的部署費(fèi)用相對(duì)不敏感，因?yàn)樵诋a(chǎn)品定型之后，在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)線可以不做大的變動(dòng)，機(jī)器人基本不需要重新編程或者重新部署，可以大化利用機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化、率的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)投資價(jià)值大化。
　　
　　汽車行業(yè)是大規(guī)模生產(chǎn)的典型代表，世界上臺(tái)工業(yè)機(jī)器人也部署在通用汽車的工廠中，負(fù)責(zé)沖壓零件的搬運(yùn)工作。到今天，汽車行業(yè)仍然占據(jù)了機(jī)器人出貨量的40%以上：
　　
　　一款新車從發(fā)布到退出市場(chǎng)，一般會(huì)經(jīng)歷3~6年時(shí)間。這期間，即使有改款，也只是對(duì)外觀、內(nèi)飾進(jìn)行微調(diào)，這些變動(dòng)一般不會(huì)影響到機(jī)器人的工作（車身焊接、噴漆、主要零部件搬運(yùn)），因此在機(jī)器人的整個(gè)生命周期基本上不需要對(duì)已經(jīng)完成的生產(chǎn)線進(jìn)行改動(dòng)或者對(duì)機(jī)器人進(jìn)行重新部署，只需要正常的維護(hù)即可，發(fā)揮了機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)，避開了它的缺點(diǎn)。
　　
　　而中小企業(yè)則不一樣，它們的產(chǎn)品一般以小批量，定制化，短周期為特征，沒有太多的資金對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行大規(guī)模改造，并且對(duì)產(chǎn)品的ROI更為敏感。
　　
　　這要求機(jī)器人具有較低的綜合成本、快速部署/重部署能力、簡(jiǎn)單上手的使用方法，而這些，傳統(tǒng)機(jī)器人很難滿足。
　　
　　此外，在某些機(jī)器人應(yīng)用的新興行業(yè)中，即使是大企業(yè)也面臨與中小企業(yè)同樣的問(wèn)題，3C產(chǎn)業(yè)是這個(gè)方面的典型代表。
　　
　　3C市場(chǎng)中如手機(jī)、平板、可穿戴設(shè)備等主流產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度非?？?，基本上生命周期只有1~2年，短的甚至只有幾個(gè)月。如果采用傳統(tǒng)機(jī)器人方案，投入大量資源，耗費(fèi)數(shù)月建設(shè)的生產(chǎn)線可能連成本的零頭還沒收回，所生產(chǎn)的產(chǎn)品就該退市了。而如果對(duì)生產(chǎn)線再進(jìn)行改造，又要投入巨大的資源，這是不可接受的。
　　
　　除了資金投入，3C行業(yè)很多時(shí)候更關(guān)心時(shí)間，常見機(jī)器人自動(dòng)化改造方案耗時(shí)1個(gè)月到數(shù)個(gè)月不等，但3C產(chǎn)品無(wú)法在每一次換代都等待這么久。那邊蘋果說(shuō)“下個(gè)月開始生產(chǎn)iPhone7的外殼”，你這邊說(shuō)“先等我1個(gè)月把生產(chǎn)線改造一下”，顯然是不現(xiàn)實(shí)的，這些情況下還是人靠譜，培訓(xùn)3天，立馬上崗。