近年来，先进制造、智能制造等话题逐渐成为全球焦点。2021年10月6日，香港行政长官林郑月娥在《行政长官2021年施政报告》提出“再工业化要扎根香港，创新要成为香港新的经济动力”，并提出在香港建设两个先进制造中心的愿景。10月13日，广东发布《广东省科技创新“十四五”规划》，明确提出粤港澳大湾区国家技术创新中心建设方案，“以智能制造和装备为重点，突破“瓶颈”技术，锻造“长板”技术，构建全链条产业创新网络”，通过先进制造技术为新兴产业成长、传统产业转型升级和未来产业布局提供有力支撑。上述政策的引入，为中国传统制造业升级、寻求新动能奠定了良好的基础和铺垫，进一步推动了“中国制造”向“中国制造”的转变。
随着国内制造业的逐步转型，工业生产对自动化的需求开始从单机设备向全自动设备和生产线转移，对全自动生产线的柔性化提出了需求。随着柔性需求的出现，传统的调整能力差、智能化程度低的机器人逐渐无法适应生产线，适应柔性制造的智能协作机器人应运而生。灵活、安全、紧凑的智能协同机器人，既能满足企业的柔性生产需求，又能解决传统工业机器人投资规模大、投资回报周期长、灵活性有限的问题，让不同规模的企业轻松实现智能自动化，加速“智能制造”的普及落地。
当今世界，主要发达国家都在竞相开发和改进新技术，使智能制造技术得到广泛应用，获得更多的经济效益。随着智能制造时代的到来，柔性制造系统的应用将越来越广泛，智能协作机器人在工业生产中的应用将成为行业的发展趋势。
很难想象这样的场景：在一个工作平台上，一边是工人，一边是机器人。他们合作熟练，沟通顺畅，就像一对合作多年的搭档，沟通密切，工作效率高。协作机器人的出现使这一切成为可能。小巧精致的协作机器人克服了传统工业机器人的笨重和沉闷，使机器人能够逃离“牢笼”【这里主要指工作时需要安全防护的传统工业机器人，一般用防护网将每个机器人隔离，并与工作人员保持一定的安全距离。】”，尤其是新一代智能协作机器人还能成为人类的得力助手。
首先，五大优势让协作机器人与众不同。
协作机器人是指设计用于在协作区域内与人直接交互的机器人。就其工作模式而言，协作机器人有三种工作模式：人机协作、人机协作和单独工作。单独工作时，机器人与人之间相隔一定距离，类似于工业机器人的工作模式。人机合作时，机器人和人执行不同的任务；人机协作是目前应用最广泛的工作模式，需要机器人与工人之间进行动态交互，以达到提高质量、提高效率、降低成本的目的。
供给侧改革正在向需求侧改革迈进。以“小批量、多品种、定制化”为特征的新需求趋势正在取代单一、大规模的需求，对机器人的灵活性要求更高。传统工业机器人越来越难以适应这种市场需求。特别是对于中小企业来说，传统工业机器人的高成本和复杂操作往往让他们望而却步。机器人协作具有部署灵活、投资回收快、安全性高等优点，能够更好地满足新市场的新需求。
与传统工业机器人相比，协作机器人有五大优势：
(1)灵活、方便、小
柔性生产要求机器人能够灵活部署，适应多品种的生产需求。浙江大学熊荣教授曾在一次研讨会上指出，“协作机器人由于教学、安装方便，能够快速适应各种生产需求，在汽车生产线上得到了广泛应用，从人机协作生产线到纯无人自动化生产线。”
传统工业机器人的部署涉及生产线的自动化改造、机器人外围支撑设备的设计等工作，至少需要一周甚至更长时间。协作机器人结构相对简单，体积较小，重量较轻。市场上主流的协作机器人自重一般在几公斤到几十公斤不等，仅是传统工业机器人的1/10甚至更低，可以多角度、多位置灵活快速部署。
1635212766001039783.png协作机器人人机协作安全标准自从工业机器人在工业生产中诞生和应用以来，工业机器伤人事件从未间断。根据美国OSHA的一份报告，从1984年到2017年，发生了38起与机器人有关的事故，其中27起导致工人死亡。与传统工业机器人不同，协作机器人是产品设计中更本质、更先进、更安全的协作方式————Power and force limiTIng，从功率和力的角度对机器人进行限制(传统工业机器人的功率高达几千瓦，而协作机器人的功率只有100瓦左右)，从根本上避免了伤害事件的发生。
三是核心部件“卡脖子”，但下游应用前景广阔。
协同机器人产业链包括上游核心部件供应商、中游机器人本体供应商和下游系统集成供应商。
协作机器人作为工业机器人的一个分支，有着相同的产业链，但也存在差异。主要区别在于上游材料。工业机器人的上游一般是控制器、传感器、减速器和伺服电机，而协作机器人的上游部件更精细，涉及的部件也更多。
图3:协作机器人产业链示意图
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资料来源：OFweek工业研究中心。
(1)上游零部件“被人控制”的情况逐渐缓解。
协作机器人的上游核心部件主要包括空心DC电机、安全控制器、扭矩传感器、减速器、制动器、编码器等。中国机器人产业起步较晚，赵洁[赵洁，哈尔滨工业大学教授、博士生导师，哈尔滨工业大学机器人研究所所长，机器人与系统国家重点实验室副主任，原哈尔滨工业大学机电工程学院院长。】表示，机器人行业仍有很多卡脖子，涵盖核心部件、芯片、软件、流程、系统等诸多方面。特别是在伺服电机、减速器和控制器三大核心部件中，国外厂商占据了近90%的市场份额。
近年来，随着国内厂商在技术研发上的不断投入，国内协作机器人厂商的技术也越来越成熟，一些核心部件也逐渐被国产替代。越来越多的合作机器人厂商开始尝试应用国产元器件，其中很多像优奥这样的国外厂商已经大量采用了国产厂商的绿色谐波减速器。同时，基于自身的技术积累，以韩的机器人为代表的一些厂商，已经能够实现核心部件的完全自主研发。总体来看，协作机器人核心部件国产化替代进程不断加快，国内技术水平日益提升。
(2)中游本体和系统集成商的入局用户数量增加。
中游本体是指协作机器人本体和机械臂的制造。系统集成主要是指协作机器人本体与喷涂、装卸、装配等生产环节的集成应用。综合解决方案的供应商主要是本体厂商。
随着2013年中国合作机器人产业的开放，以本体制造为主营业务的厂商数量不断增加。奥博、韩的机器人、捷卡等新兴本体厂商的布局，也吸引了等一大批传统机器人公司。目前，工业企业数量保持稳定增长趋势。据高维度咨询统计，2020年中国合作机器人厂商超过70家，预计未来1-2年突破1000家。
(三)下游应用场景不断丰富。
王喜文认为，“不仅在工业领域，而且在人工智能的驱动下，机器人可以广泛应用于国防、医疗、农业、商业等领域，催生新的业态和商业模式，引发产业结构的深刻变革。”[王喜文，《机器人+：战略行动路线图》，2016年4月。】作为工业机器人产业的分支之一，协作机器人具有灵活、便捷、安全、高效的优势，其创新应用模式不断涌现，应用场景日益多样化。
1.汽车制造
玻璃涂胶是汽车生产过程中非常重要的一个环节，涂胶的质量会影响汽车的密封性能和粘接姿态，所以为了获得良好的涂胶形状，大多数OEM都会选择机器人涂胶。但对于传统的工业机器人涂胶线来说，基于工厂安全的要求，生产线的所有设备都需要用护栏围起来，禁止操作人员进出的区域，而且占用的面积非常大，占用了线旁大量的空间，只能完成单一的工作，浪费了现场资源，严重影响了企业的生产节奏。
华晨宝马汽车有限公司的研究证明【《人机协作机器人在汽车总装行业中的应用与发展》，《精密制造与自动化》，2020年3月】，如果在上述涂胶过程中使用协作机器人，可以完美解决上述问题。如果将协作机器人部署在汽车涂胶车间，不仅占用空间小，而且操作人员可以在自己的工作区域内移动，不会出现安全问题。此外，协作机器人在执行涂胶动作时，会放置需要涂胶的新零件，并取走已经涂胶的产品，从而加快企业速度。
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协作机器人(左)VS传统工业机器人(右
与传统工业机器人相比，协作机器人一般都配备了强大的反馈和碰撞检测应用。协作机器人一旦在工作中接触到人，就会停止移动，可以避免或减少对工人的伤害。协作机器人在安全性能方面的最终追求是对人零伤害。
(四)投资回收期很短，资本回报快，效益上升。
工业机器人的投资成本包括机器的采购价格和部署成本。以高负载能力为例，传统工业机器人的价格一般在30-40万元之间。由于部署在大型生产线上，项目实施时间短至数周至数月，有时甚至需要停产，投资回收期通常需要数年。
协作机器人的价格相对较低，从10万元到20万元不等。协作机器人的部署时间通常为几天或一周，投资回收在一年以内。对于中小企业来说，可以更快地实现经济效益。
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机器人协作在不同场景中的应用实例
(五)智能人机协同，“E工”不仅仅是机器替代。
机器人从不疲倦，协作机器人可以在不降低工作质量的情况下重复执行简单的动作，其工作精度可以将故障和产品缺陷的可能性降低到几乎为零，在保证工作质量的同时可以大大提高工作效率。
智能协作机器人还可以快速、自动地检测成品零件、精密加工零件等。通过自带摄像头，并快速获取检测结果，保证企业产品的高质量生产。
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合作机器人正在进行电脑外壳质量检测。
随着协作机器人技术的成熟，其相对于传统工业机器人的优势将更加突出，尤其是智能技术的加持将推动传统协作机器人向智能协作机器人演进。智能协作机器人将更加注重机器人与人之间的深度交互和实时交互。在未来的工作场景中，机器人可以快速响应工人的指令(包括口头和行动)，并可以与人和其他机器人进行深度沟通，大大提高生产效率。
二是发展势头饱满，协作机器人产业迎来“春天”
(一)党和国家高度重视机器人产业发展。
机器人是未来智能世界的基石，是制造业向自动化、智能化转型的核心驱动力。党和国家高度重视机器人产业的发展，先后出台了一系列鼓励政策
2015年国务院发布的《中国制造2025》明确了制造业升级的发展方向，工业机器人是重中之重。2017年，国家发改委发布《增强制造业核心竞争力三年行动计划(2018-2020年)》，该计划的八大重点领域包括智能机器人关键技术产业化，重点发展基础、相关、开放的机器人操作系统等关键共性技术。
2019年，国家发改委制定了《产业结构调整指导目录(2019年本)》，增加了“机器人关键零部件：高精度减速器、高性能伺服电机及驱动器、全自主编程等高性能控制器、传感器、末端执行器等。”和“用于工业机器人RV减速器的谐波减速器轴承”应用于受鼓励行业的机械部分。2020年，国家发改委发布的《关于支持民营企业加快改革发展与转型升级的实施意见》明确提出实施机器人和智能装备提升计划。
2021年，“智能制造与机器人技术”被写入“十四五”规划，被列为提升制造业核心竞争力的八大专项技术之一。
工业扶持和政策的不断引进，为中国机器人产业的发展奠定了良好的外部条件，协同机器人将在工业4.0时代背景下的智能制造中迎来更大的发展机遇。
(二)成本降低，“换机”双重叠加
首先，协作机器人的价格越来越“接近”
图1:2014-2019年协作机器人市场价格走势
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资料来源：OFweek工业研究中心。
二是“机换人”的优势逐渐凸显。随着我国劳动年龄人口数量的减少，劳动力成本开始逐年上升，人口红利的竞争优势逐渐消失。近年来，随着人工成本的逐年增加和协作机器人市场价格的下行探索，两者之间的成本差距进一步拉大，利用协作机器人替代人工的优势进一步凸显。2019年，协作机器人的单位小时成本仅为6.80元/小时，而人工成本已升至32.33元/小时。
图2:协作机器人单位时间成本逐年下降。
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资料来源：OFweek工业研究中心。
(三)安全生产不能容忍任何粗心大意
(二)简便易行上手，降低成本，提高效率。
传统工业机器人不仅需要安装，还需要专门配置和编程，这往往需要系统集成商根据客户的生产特点制定相应的解决方案，大大增加了客户的使用成本。企业关心的是“高效、快捷、便捷、实惠”。与传统工业机器人相比，协作机器人易于编程，并具有手动引导功能。企业可以通过简单的培训自行安装和操作。
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协作机器人视觉操作界面
(三)按照国际标准，人机合作是“亲密”和安全的。
由于操作人员的安全得不到保障，传统的工业机器人一般都是孤立的，独立工作，人与机器的交互很少或没有。合作机器人在安全性方面更安全。
行业资讯 
2021-11-12 09:23:49
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