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近年来，进步前辈制造、智能制造等话题渐渐成为寰球的核心。2021年10月6驲，香港特首林郑月娥正在《行政长官2021年施政报告》中提出“令再工业化植根香港，使创科成为香港新经济能源”，并提出期冀正在香港打造两个进步前辈制造中间的愿景。10月13驲，广东省印发《广东省科技翻新“十四五”计划》，明确提出粤港澳大湾区国度技术创新中间扶植筹划，“以智能制造与配备等为主攻标的目的，冲破“洽商”技巧，铸造“长板”技巧，打造齐链条产业翻新收集”，经由过程进步前辈制造技巧为新兴产业壮大、传统产业转型进级和将来产业布局供给强力支持。上述政策的出台为中国传统制造业的进级、追求新的动能打下了优越的根底与铺垫，进一步将“中国制造”向“中国智造”标的目的促进。
跟着海内制造业的渐渐转型，工业生产对自动化的需要起头从单机设备转向全自动设备、全自动生产线，并提出了对齐自动化生产线柔性化的需要。柔性化需要的呈现使得调剂能力差、智能化水平低的传统机器人渐渐没有顺应产线，并出生了顺应柔性制造的智能协作机器人。灵巧、平安、玲珑的智能协作机器人不只能知足企业柔性化的出产需要，借办理了传统工业机器人投资规模年夜、投资回报期长、灵巧度有限等问题，让分歧范围的企业皆能轻松实现智能自动化，加速“智能制造”的提高跟落地。
当今世界，各次要发达国家皆正在竞相开辟跟改善新技巧，让智能制造技巧使用更普遍，以取得更多的经济效益。随同着智能制造期间的到来，柔性制造系统使用将日趋普遍，智能协作机器人使用于工业生产势必成为行业发展趋势。
很难想象会呈现如许的场景：正在一个事情平台上，一边是工人，一边是机器人，他们共同纯熟、交换顺畅，像一对协作多年的同伴，密切交换、高效功课。协作机器人的呈现正在让那所有成为能够，娇小玲珑的协作机器人克制了传统工业机器人的粗笨敏感，使得机器人也能从“樊笼[这里次要是指传统工业机器人正在事情时须要停止平安防护，普通会用防护网将一个个机器人断绝开来，与工作人员连结必然的平安距离。]”中走向人类世界，特别是新一代的智能协作机器人借能成为人类的得力助手。
一、五大劣势让协作机器人不同凡响
协作机器人是指被计划成可以正在协作区域内与人间接停止交互的机器人。便其事情形式而言，协作机器人有人机协作、人机共同和零丁功课三种事情形式，零丁功课时机器人与人相隔必然距离，与工业机器人的事情形式类似;人机共同时机器人与人履行分歧事情使命;人机协作是现阶段使用最普遍的事情形式，须要机器人与工作人员停止静态交换互动，到达提质、增效、降本的目标。
供应侧革新正在向需要侧革新递进，以“小批量、多种类、定制化”为特色的新需要趋向正在取代单一化、规模化需要，对机器人的灵活性要求更高，传统工业机器人愈来愈难以顺应这一市场需求，特别是关于中小企业来讲，传统工业机器人昂扬的本钱跟庞大的操纵常常让中小企业望而生畏。协作机器人具有灵巧布置、投资收受接管快、安全性初等劣势，可能更好知足新市场新需要。
自动分拣机器人设备与传统工业机器人比拟，协作机器人具有五大劣势：
(一)灵巧、便利、体型小，柔性出产不成少
柔性化出产须要机器人可能灵巧布置，并顺应多种类的出产需要。浙江大学熊蓉传授正在一次研讨会上曾指出“协作机器人因为便利示教便于装置等特性，使其能快捷顺应各种出产需要，从人机协作产线到地道无人自动化产线，特别正在汽车产线曾经大批利用。”
传统工业机器人的布置波及到生产线的自动化改革、机器人核心撑持设备的计划等多种事情，至少须要一周以至更多的工夫。协作机器人布局绝对简略，体积更小、质量更沉，市场上主流协作机器人自重普通正在数公斤到数十千克没有等，仅为传统工业机器人自重的1/10或更低，可多角度、多地位灵巧快速布置。
(两)简略便利易上脚，降本增效小能手
传统工业机器人除须要停止装置以外，借需对机器人停止特定的设置跟编程，常常须要体系集成商针对客户出产特色拟定响应解决方案，大大增加客户利用本钱。而企业体贴的是“高效、快速、便利、实惠”，比拟传统工业机器人，协作机器人容易编程，且具有手动引诱功用，企业可自行装置，并经由过程简略的培训便可自行操纵利用。
协作机器人可视化操作界面
(三)人机协作很“密切”，国际标准平安止
因为没法保证操纵职员的平安，传统工业机器人普通会被断绝开来自力事情，人机之间交互较少以至整交互。而协作机器人正在平安方面更有保证，国际标准ENISO10218对启动人机协作的安全性方面拟定了四个明白的要求：
协作机器人人机协作平安尺度
比拟传统工业机器人，协作机器人普通装置无力反应跟碰撞检测等使用，一旦协作机器人正在事情进程中与人产生打仗，会终止运动，可制止或加重对工作人员形成损伤，协作机器人正在平安机能方面的最终寻求是对人整损伤。
(四)投资回收期很短，回本快，效益涨
工业机器人的投资本钱包罗机械采办价钱跟布置本钱，以高负载才能为例，传统工业机器人价钱普通正在30-40万元之间，因为正在大规模生产线上停止布置，名目实行工夫少则几周多则几个月，有时以至须要停工停产，投资回收期普通须要几年的工夫。
协作机器人价钱较低，约为十几二十万元没有等，协作机器人布置工夫普通数天或一周工夫，投资收受接管也正在一年之内，关于中小企业来讲，可能更快实现经济效益。
协作机器人分歧场景的使用示例
(五)智能人机协作，“电子工友”不只是机械换人
机器人永不倦怠，协作机器人可以反复履行简略举措而不会降低事情质量，其事情精度可将毛病跟产物缺陷的可能性降低到简直为0，正在保障事情质量的同时大大晋升工作效率。
智能化协作机器人借可经由过程自身照顾的摄像头对废品整机、周详加工件等停止快捷自动化检测并疾速取得检测成果，保证企业产物的高质量出产。
协作机器人正在停止电脑外壳质量检测
跟着协作机器人技巧的越发成熟，其绝对传统工业机器人的劣势也将加倍凸显，特别是智能技巧的加持将鞭策传统协作机器人向智能协作机器人演化。智能协作机器人将加倍正视机器人与人之间的深度互动、及时交互，正在将来的事情场景中，机器人可疾速对工作人员的指令(包罗行动、举措等)做出应变，并能与人和其他机器人停止深度交流学习，大幅度提高出产服从。
两、开展动能实足，协作机器人行业喜迎“春季”
(一)党和国家高度重视开展机器人产业
机器人是将来智能世界的基石，是制造业向自动化、智能化转型的焦点驱动力，党和国家高度重视机器人产业的开展，并出台了一系列鼓动勉励政策。
2015年，国务院出台的《中国制造2025》明白了制造进级的开展标的目的，工业机器人是重中之重。2017年发改委发布《加强制造业焦点竞争力三年行动计划(2018-2020年)》，筹划八大重点范畴中包括智能机器人关键技术产业化，重点开辟基础性、关联性、开放性的机器人操作系统等要害个性技巧。
2019年，发改委拟定《产业结构调整指点目次(2019年本)》，正在鼓励类产业机器部门增长“机器人用要害零部件：高精密减速器、高性能伺服电机跟驱动器、齐自立编程等高性能控制器、传感器、末尾执行器等”“工业机器人RV减速机谐波减速机轴承”等内容。2020年发改委出台的《对于撑持民营企业放慢革新开展与转型进级的实行定见》明确提出实行机器人及智能配备推广筹划。
2021年，“智能制造与机器人技巧”被写入“十四五”计划，列为制造业焦点竞争力晋升的8项庞大专项技巧之一。
机器人产业搀扶政策的不休出台为我国机器人产业开展奠基了优越的内部前提，协作机器人将正在工业4.0时代背景下的智能制造中迎来更大开展契机。
(两)本钱降低、“机械替身”两重叠加
快递分拣机器人有多少种一是协作机器人价钱越发“亲民”。市场开展早期，因为焦点零部件受外洋厂商制约，协作机器人的市场价钱遍及跨越20万元/台，令很多中小企业“望而生畏”，近年来跟着协作机器人技巧的日趋成熟及焦点零部件的国产化替换，海内协作机器人的市场价钱变得渐渐“亲民”，极大降低了中小企业自动化出产门坎，拓展了协作机器人的应用领域。
图1：2014-2019年协作机器人市场价钱走势
二是“机械替身”劣势慢慢凸显。跟着我国适龄劳动力人口数量的不休削减，人力本钱起头逐年晋升，生齿盈余取得的竞争劣势起头渐渐消失。近年来，人工成本的逐年回升和协作机器人市场价钱的下探使得两者之间的本钱差异进一步扩展，利用协作机器人替代人工的劣势进一步凸显。2019年，协作机器人单元小时本钱仅有6.80元/小时，而人工成本曾经回升至32.33元/小时。
图2：协作机器人单元工夫本钱逐年下滑
(三)平安出产容不得半点儿纰漏
自工业机器人出生使用于工业生产之日起，工业机械伤人的事宜便未曾隔离，依据美国OSHA一项讲述显现，1984-2017年产生了38起与机器人相关的变乱，此中有27起招致工人殒命。协作机器人不同于传统的工业机器人，其正在产品设计上是更加实质、更加高等、更加平安的协作方法—PowerandforcelimiTIng(功率和力限定)，本身便从功率和力方面对机器人停止了限定(传统工业机器人的功率高达数千瓦，而协作机器人的功率只有百瓦摆布)，从泉源上制止损伤事宜的产生。
三、焦点零部件“洽商”，但卑鄙使用前景广漠
协作机器人产业链包罗上游焦点零部件供应商、中游机器人本体供应商及卑鄙系统集成供应商。
协作机器人作为工业机器人的一个分支，两者产业链大多不异，但也有差别。差别次要显示正在上游资料方面，工业机器人的上游普通是控制器、传感器、减速器跟伺服电机等，而协作机器人的上游零部件则更精细化，波及的零部件也更多一些。
图3：协作机器人产业链图示
(一)上游零部件“受制于人”局势慢慢减缓
协作机器人上游焦点零部件次要包罗中空直流电机、平安控制器、力矩传感器、减速器、制动器、编码器等。我国机器人产业起步较晚，赵杰[赵杰，哈尔滨工业大学传授、博士生导师，哈尔滨工业大学机器人研究所所长、机器人技巧与体系国度重点实验室副主任、本哈尔滨工业大学电机工程学院院长。]默示，现阶段机器人行业依然有多项被洽商，内容涵盖核心部件、芯片、软件、工艺、体系等多方面。特别正在伺服电机、减速器跟控制器三大焦点零部件方面，外洋厂商简直占领近九成市场份额。
近年来，跟着国产厂商正在技巧研发的连续投入，海内协作机器人厂商技巧日趋成熟，部门焦点零部件正在慢慢实现国产替换，曾经有愈来愈多的协作机器人厂商起头测验考试使用国产零部件，此中不乏优傲如许的外资厂商，曾经大批量采取海内厂商绿的谐波的减速器。同时，另有以富家机器人为代表的部门厂商基于自身技巧堆集，曾经可以实现焦点零部件的完整自立研发。总得来看，协作机器人焦点零部件的国产替换历程正在提速，国产技术水平日趋晋升。
(两)中游本体及体系集成商进局者增长
中游本体是指协作机器人本体、机器臂制造，系统集成次要是指协作机器人本体与喷涂、高低料、拆卸等出产环节的集成使用，综合解决方案供应商次要以本体制造商为主。
跟着2013年中国协作机器人行业的开启，以本体制造为次要营业的厂商不休增加，遨博、富家机器人、节卡等新兴本体制造商的结构，也吸引新松等一大批传统机器人公司的参加，现阶段，行业企业数目保持稳定增加态势，据高维征询统计的数据显现，2020年，中国协作机器人厂商曾经到达70余家，正在将来的1-2年内无望冲破100家。
(三)卑鄙使用场景不断丰富
王喜文认为“不只是正在工业范畴，机器人正在人工智能的动员下，借可以正在国防、医疗、农业、贸易等范畴取得广泛应用，催生新的业态跟商业模式，引发产业结构的深刻厘革。”[王喜文《机器人+：策略行为路线图》，2016年4月。]作为工业机器人行业的分支之一，协作机器人依附其灵巧、便利、平安、高效的劣势，其翻新使用形式不断涌现，使用场景日趋多元化。
1.汽车制造
汽车玻璃涂胶是汽车生产工艺中十分紧张的环节，其涂胶的质量会影响汽车的密封机能跟粘接姿态，以是为了失掉优越的胶形，大部分主机厂会取舍机器人涂胶。但传统工业机器人涂胶线，基于工场平安的需要，该生产线的悉数设备需由护栏围困，此区域制止操纵职员进出，且占地面积十分年夜，大批占用线旁空间而只实现单一事情形成对园地资源的铺张，并且严峻影响企业的出产节奏。
华晨宝马汽车有限公司研讨证实[《人机协作机器人正在汽车总装行业中的使用与开展》，《周详制造与自动化》，2020年3月]，若是正在上述涂胶工艺中利用协作机器人将可以完美的办理上述问题，将协作机器人布置正在汽车涂胶车间，岂但占地空间较小，并且操作者可以正在其事情区域举止，而不会发生平安问题，而且正在协作机器人履行涂胶举措的同时安排须要涂胶的新整机并取奔忙曾经实现涂胶的产物，放慢企业的出产节奏。
协作机器人(左)VS传统工业机器人(左)
2.3C制造
螺丝锁缚是3C电子产品组装进程中必不可少的环节，现阶段这一工序次要以人工为主，也有少许厂家采取3轴机械手停止螺丝锁缚拆卸，从后果来看，前者耗时省力且服从低下，后者设备举止自由度小，没有顺应3C范畴庞大的流水线组装使命，不克不及知足高效自动化出产需要。海内厂商研发的协作机器人可以接连几个小时以不异的精度跟速率反复同一个举措，均匀工作效率比人工超过跨过人工200%，且机器手臂的重复性精度可以连结正在±0.01mm，空间相对精度±0.1mm、轨迹精度±0.2mm的技术水平。
协作机器人使用于3C范畴螺丝锁缚
3.物流跟着工场外部制造复杂程度的日趋晋升，关于自动化设备柔性化的水平也愈来愈下，比拟于AGV跟机器臂的单一功用，散两者于一身的复合型挪动协作机器人明显更能知足企业的智能物流需要。搭载5G、云数据、激光导航AGV的复合型挪动协作机器人，正在大型堆栈中可自立计划门路运送货色，同时可以追随人运动，正在小型堆栈中辅佐人取货，以至可以中转工位，精准取送货色。
协作机器人实现精准物流传递
4.医疗
正在人口老龄化跟慢性病群体疾速增加的期间，传统的帮助医疗器械曾经日趋没法知足古代医疗的需要，具有下安全性、下灵活性、下稳定性的协作机器人起头周全进入医疗范畴，Renaissance、ROSASpine、ExcelsiusGPS机器人、富家机器人、天玑骨科手术机器人、达芬奇机器人等协作机器人产物曾经正在医疗范畴取得了普遍的使用。[《脊柱微创外科协作机器人技巧的临床使用及展望》，《中国微创外科杂志》，2020年9月。]
现代医学正在往个性化及智能化的标的目的开展，愈来愈多的医疗机械和AI技巧起头被使用到医学范畴中，资助办理手术里存在的问题。以后，人工智能成为新一轮科技反动的突破口跟产业厘革的焦点驱动力，已从实际层面放慢向各行业、各范畴特点的详细使用场景延长。正在医疗范畴，智能协作机器人是人工智能技巧使用的紧张硬件平台，显示出人机协作、深度学习、自立操控的使用特点，渐渐成为医疗效劳高质量开展的紧张推手。将来，智能协作机器人势必正在医疗范畴饰演“紧张脚色”。
协作机器人帮助近程医疗
四、出货量成倍增长，行业市场正当“百花齐放”
2008年是协作机器人行业开展的元年，优傲于昔时推出寰球第一台协作机器人UR5，翻开了协作机器人行业的大门。到现在，协作机器人行业开展已用时13载，行业体量不休增大，行业竞争不休加剧，渐渐造成了“群雄并起、诸侯盘据”的局势。2021年是协作机器人向智能化转型的元年，富家机器人于本年3月份推出了寰球第一台真正意思上的智能协作机器人MAiRA，率先翻开智能协作机器人期间的大门。
(一)出货量屡翻新下，2020年跨越7500台
协作机器人市场被遍及看好。国际研讨机构TransparencyMarketResearch正在2017年的宣布的一份讲述中指出“到2024岁尾，寰球协作机器人的市值将到达950亿美元，年均复合增长率30%”，巴克莱银行分析师认为“到2025年，协作机器人市场范围可能增加至115亿美元。”
海内协作机器人市场开展风起云涌，2015-2017年，国产厂商纷繁入局协作机器人行业，富家机器人、遨博、新松机器人、珞石科技、节卡等一大批先行者前后推出其首款协作机器人产物，并正在远5年内实现了产物的更新换代，渐渐造成了与外洋厂商相抗衡的技术实力。
分拣机器人优缺点2016年，海内协作机器人出货量约1714台，2017年到达3618台，同比增加了1倍多，尔后的三年，协作机器人的出货量更是一年一个新台阶，2020年出货量到达7514台，比拟2016年增加3.38倍，远5年的年均复合增速高达45%。
图4：2016-2020年中国协作机器人出货量走势图
(两)协作机器人竞争新赛道行将开启
入局企业不休增长，协作机器人行业竞争水平也正在不休加深，从现有市场份额来看，以优傲为代表的较早入局的厂商正在出货量上占领必然的劣势，但市场局势瞬息万变，特别是技巧的更新迭代动员产物不休进级，智能协作机器人行将成为协作机器人行业竞争的新赛道，把握智能协作机器人核心技术的厂商将正在将来市场上拥有更多话语权。
将来机器人将含有AI，不AI的机器人就是个机械。[2017深圳国际机器人与智能体系院士论坛——《AI期间与机械2.0》]咱们认为，智能协作机器人将倾覆协作机器人行业现有竞争格式。智能协作机器人比拟传统协作机器人更具劣势，以平安机能为例，经由过程比照市场上风行的协作机器人产物，绝大部分的协作机器人产物正在碰撞检测方面仅逗留正在“打仗职员后终止运动”这一层面，没法预判碰撞行动的产生，对工作人员仍有必然的安全隐患。
而智能协作机器人可能预判碰撞行动的产生可制止伤害事故。以富家机器人宣布的智能协作机器人MAiRA为例，MAiRA搭载了富家机器人自立研发的人体探测传感技巧跟智能传感器，可能看、听跟感知外部环境，具有“预判碰撞行动产生”的功用，可无效制止损伤产生。
分拣机器人方案智能协作机器人正在停止平安探测
五、MAiRA“横空出世”，协作机器人将迈入智能期间
(一)协作机器人向智能化转型是大势所趋
以后协作机器人需依照后台程序预设实现功课，其操纵精度完整在于焦点零部件控制精度，正在改换使命时需人工重设机器臂运动轨迹，那正在很大水平上影响了协作机器人的使用及推广。跟着人工智能技巧的快捷开展，物联网、年夜数据、机械视觉、生物辨认、机械学习等技巧的日趋成熟，将来协作机器人将是散人工智能、物联网、年夜数据等技巧于一身的综合体，使其具有自立断定、感知、学习、剖析决议计划跟人机交互才能。
机器人向智能化转型是一定。丁汉院士[丁汉，中国科学院院士，机器电子工程专家，华中科技大学机器迷信与工程学院传授、博士生导师、院长，数字制造配备与技巧国度重点实验室主任。]默示，正在将来，跟着人类对机器人的要求不休晋升，机器人必然会正在制造业内里饰演愈来愈紧张的脚色，机器人开展是永无止境的。而人工智能跟机器人是密不可分的，将来人工智能必然会助推机器人，以是人工智能将是机器人的同党。有研讨认为协作机器人正从“人机协作”走向“人机共融”，即将来的协作机器人与人可以相互理解、彼此感知、彼此资助[《中国工业机器人产业开展与使用窥察》，《企业经管》，2021年4月。]。有学者提出协作机器人四大研讨标的目的，首个就是人机交互，不单单局限于语音跟肢体上的交互，借包罗协作机器人的“窥察”、深度学习等，让协作机器人加倍智能[刘洋、孙恺，《协作机器人的研讨近况与技巧开展剖析》，《北方工业大学学报》，2017年4月。]。
人工智能、物联网、年夜数据等技巧的融会将强化协作机器人的智能化使用，实现基于深度学习的物品辨认与分拣，实现纷乱堆放物件的智能辨认及抓取位姿断定;实现仪表读数辨认及文字OCR、机器臂预测性保护等数据收罗及剖析等，成为真正能干活的无需二次开发的“智能协作机器人”。经由过程与新技巧的融会，智能协作机器人会正在深度学习、感知、决议计划跟履行等层面连续停止技术升级，实现数据自由活动，机器人生态系统也将随之停止冲破，万物互联，增进智能协作机器人将面对更好的机能、更下的智能跟更广漠的开展空间，成为新一轮科技反动跟产业厘革的紧张驱动力。
(两)谁将成为智能协作机器人引领者?
咱们认为，协作机器人进入到智能化期间，谁拥有壮大的技术实力跟成熟的产物系统，谁将正在协作机器人的智能化期间大潮中傲立潮头。2021年，富家机器人率先推出寰球第一台智能协作机器人产物——MAiRA，那意味着，富家机器人曾经把握智能协作机器人的核心技术，最有能够成为引领协作机器人行业进入智能化期间的领导品牌。
分拣机器人硬件电路设计技术实力当先。富家机器人起源于富家机电，设立于2017年，依靠富家激光十几年的工业堆集，富家机器人慢慢把握了包罗机电、伺服驱动跟运动节制等在内的多个焦点零部件的自立知识产权。与行业内同类公司比拟，富家机器人是少有的可能自立研发伺服系统、直驱机电、光栅编码器、力矩传感器、机器人控制器等焦点零部件的厂商，是行业内货真价实的技巧领头羊。
产物理念进步前辈。建立至今，富家机器人已推出三大协作机器人产物系列，产物系统日趋丰硕。2017年，富家机器人推出第一代协作机器人产物—Elfin系列，2020年推出Elfin-P系列，2021年推出MAiRA系列，而MAiRA作为行业颠覆性产物，主打下智能化、人机深度交互的进步前辈理念，是寰球第一款真正意思上的智能协作机器人。
MAiRA是智能协作机器人期间的“开篇之作”，她的出生是协作机器人行业行将迈入智能化期间的标记。MAiRA刷新了人机交互的广度与深度，高度集成了最新型的传感器，控制系统跟使用中完美实现亘古未有的人工智能集成，具有生物辨认、挪动追踪、手势节制、3D视觉感到、声控交互协作、高灵敏平安检测等高端机械机能，包含无限的使用能够。
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