發布日期：2022-04-26 點擊率：81
傳統工業機器人的使用情況：安全護欄內的工業機器人在按照全自動的方式制造汽車
事實上，工業機器人是在20世紀50年代發展起來的，最初應用承擔對人類健康構成威脅環境中的特種任務，比如，將拐臂機器人應用于放射性物質處理中就是最好的實例。
在工業生產實踐中，人們很快就發現可編程控制的多關節機械手有著不可忽視的優點。從不同來源得到的信息表明，第一家在工業化生產中使用機器人生產線的企業是美國的汽車巨頭通用汽車公司。即使在今天仍然可以在各個汽車制造廠的裝配線上找到工業機械手。它們獨立地承擔著焊接、連接、定位和測量等不同的任務。
在傳統的工業生產領域中，機器人只完成它們編程控制的一些工作步驟。人與機器人之間的協作幾乎從來沒有發生過。一般情況下，機器人“同事”都被圈在護欄內，避免傷害周圍的員工。這種解決方案和程序編制使得機器人的使用不夠靈活，例如短時間的機器人操作調整就要耗費很長的時間、代價昂貴。
從手持式機械臂到可編程序控制的機器人
在像德國這樣的高工資國家中，機器人已經在工業生產中使用了很長一段時間。它們的外觀也呈現多樣化。最常見的機器人就像Kuka公司或者Fanuc公司產品目錄中的拐臂式機器人那樣。它們可以搬運幾百公斤或者數噸重的物體，承擔著各種各樣的任務。
例如，移動式和聯網的運輸機器人可作為將物資或者零部件運送到各個目的地的移動平臺。利用其配備的傳感設備，例如掃描器、3D攝像機或者超聲波組成的多模式傳感器，它們就能夠可靠地避開行進路線上的障礙物，并與動態環境中的其他移動式機器人甚至人類“同事”一起工作。這樣，被加工零件就可以直接到達下一個加工點，不必再經過整條裝配線了。
一段時間以來，操作者也在直接使用輕型機器人。但有時人與機器人之間的協作類型和方式是完全不同的。
在“工業4.0”的未來型解決方案中，即通過網絡化經物理系統實現自我組織生產這一目標的解決方案中就必須重新思考全新的生產加工制造過程。在個性化產品生產的道路上，下一步將是用模塊化的組裝方式取代生產流水線，屆時，人將與機器人攜手合作。
人與機器人協作的不同形式
在生產過程中，人與機器人協作的可能性來自多方面：
（1）在傳統的機器人應用中，機器人都在單獨圍起來的安全防護欄內工作，這種變型在汽車制造業中最常見；
（2）當人與沒有護欄的機器人肩并肩地工作時，通常被稱之為“人－機共處”，但人與機器人的工作互補交往，沒有重疊的工作區，這種變型在汽車制造業中也是常見的，例如在汽車裝配線上；
（3）只有在人和機器人之間的工作流程同步時才發生人與機器人之間交互，但這里沒有直接的協作，人與機器人各有自己分享的工作空間，即：人在規定的區域內或者在機器人工作范圍內移動，例如，人在某一部件、組件處工作；一旦他完成了自己的工作就離開這一區域，機器人就抓起這一部件、將它輸送到下一工位處；
（4）協作方式：人與機器人同時在規定的區域內同時工作，但不是在同一對象上工作；
（5）人與機器人同時在同一區域內的同一對象上工作，這種人－機協作也可稱之為通力‘協作’。在這種情況下，人可以直接達到機器人旁邊，反之亦然；
工作要求和成本費用決定了協作方式
工業機器人系統為人－機協作提供了諸多潛力。對用戶來講最具決定性意義的是要知道：哪一種應用情況能夠最佳地挖掘機器人技術帶來的潛力。例如，共享的工作空間和交互以及必要的安全保護措施對機器人應用的經濟性有什么作用？這些都是在規劃設計和方案設計時必須考慮到的。
因為每一項投資的最后都有一筆成本效益的賬本：應該取消全自動生產過程影響生產能力和生產速度安全護欄，讓操作者能夠更加靠近生產線嗎？這樣一來，機器人真的不會在人－機互動時有風險嗎？
人－機協作的潛力
多年來，人－機協作被譽為未來的生產場景。它描述的是人與機器人“親密無間”地直接協作。而這種人－機協作的一個重要任務就是：找到人－機協作團隊的正確組織方式，將人的智能與人工智能最佳地組合在一起。人能夠非常好地做到在恰當的時刻交付物品，是因為人有著整個過程的整體概念，知道各個工序間的時間進度。而機器人需要的是動態的進度計劃，只有這樣才能在特定的情況下將正確的工具在正確的時間以正確的速度和角度輸送到位。盡管輕型機器人比它的工業機器人“同事”傳遞的力量較低，但其人性化的特性則能夠更好的實現“手拉手”的協作。
像ABB公司、Univesal Robots公司、Rethink Robotics公司和Kuka公司這樣的機器人供應商都對人－機協作的趨勢做出了自己的反應，開發出了自己的完全滿足MRK人－機協作要求的機器人產品和配套附件。第一款真正人－機協作意義上的雙臂機器人就是ABB公司的Yumi型機器人。在2015年的漢諾威國際會展中，這款雙臂機器人首次亮相讓德國總理默克爾激動不已。
ABB公司研發生產的Yumi機器人被視為第一種協作式機器人。有了它，人與機器人之間安全地直接協作成為可能
霍倫霍夫研究所的多家研究機構都圍繞MRK人－機協作進行了研究，深入地探討了人－機協作的潛力。例如，2016年霍倫霍夫工業工程研究所IAO就進行了人－機協作是否像媒體炒作的那樣的調研。在這次調查中，研究人員詢問了那些已經使用輕型機器人的企業在引進輕型機器人過程中的經驗，職工對沒有安全護欄機器人的接受程度以及機器人幫手的經濟性。霍倫霍夫研究所制定的評判標準是：在大批量生產之前或者前不久才開始使用機器人、同一機器人在多個不同企業中的應用。
在這次調查研究的框架內，研究人員詢問了那些已經擁有輕型機器人使用經驗的企業了解了輕型機器人引進過程中的經驗、員工對沒有安全護欄機器人的認可程度以及使用機器人的成本效益。作為評判標準，霍倫霍夫研究所是以在大批量生產之前或者前不久才開始使用機器人、同一機器人在多個不同企業中的應用等標準。此次調結果為：與全自動技術領域中的投資相比較，在協作性人－機應用中的投資正在轉變。雖然人與機器人協作的生產方式減少了自動化的零件物流等費用，但卻增加了安全保護傳感器的成本費用。同時，人參與其中也保留了人力資源在零件生產過程中的成本費用。
根據霍倫霍夫研究所研究人員的觀點：如果能夠證明人－機協作能夠帶來更高的收益，例如減少了空間占用，則MRK人－機協作的生產方式是能夠得到回報的；因為它可以和其他生產過程平行進行，但目前經濟的實現MRK人－機協作仍然有著很大的障礙。
協作型機器人也可以帶有一張“人臉”，如Rethink Robotics公司的Sawyer型和Baxter型機器人。它們已經開始在一些生產車間里“上班”了
