机器人技术常常因其广泛的、仍在不断发展的自主操作能力而吸引人们的注意。它们吸引我们的注意还因为我们可以看到它们如何改变工业运作的面貌。
与我们的点对点FAQ系列(关于传感器和网络安全)的前两部分一样，本FAQ首先概述了重点技术，然后分享了来自系统集成商和整个行业的终端用户同行的见解。
工业机器人通常可以分为四类:铰接式、笛卡尔型、SCARA型和delta型。
- 铰接式机器人类似于人的手臂，有2到10个运动轴，通常连接到一个旋转底座上。四到六轴的铰接机器人是制造业中最常见的这种类型的机器人。在某些情况下，多达6个轴的关节机器人还以线性运输系统的形式附加了一个轴，能够沿着设定的路径来回移动机器人。对于六轴机器人，这有时被称为第七轴，否则称为机器人转移单元。这个额外的轴用于移动机器人到不同的工作站沿着一条线或在相邻的工作站之间。关节机器人特别适用于装配、电弧焊、材料搬运、机器保养和包装等应用。
- 笛卡儿的机器人，有时被称为线性或龙门机器人，被三个线性轴约束，这三个轴在笛卡尔坐标系中被定义为X、Y和Z轴;换句话说，这些机器人上下移动，进进出出，左右移动。笛卡尔机器人允许终端用户调整任何运动的速度、精度、行程长度和大小，通常用于数控机床和3D打印机。
- SCARA(选择性合规装配机器人手臂)机器人功能在三轴系统类似笛卡尔机器人。然而，它们也具有旋转运动的特点，允许它们延伸到有限的区域，然后在必要时缩回。这在将部件从一个工作单元转移到另一个工作单元或卸载工作站时非常有用。SCARA机器人通常用于装配、喷漆和码垛，以及生物医学生产应用。
- 三角洲的机器人，也被称为并联机器人，拥有三个向下的手臂，连接到安装在工作空间上方的单个底座。这些机器人可以在保持灵敏和精确的同时高速移动，因为末端执行器同时由所有三个手臂控制，提供了增强的稳定性。Delta机器人通常用于食品、制药和电子行业的取放应用，以及包装应用。
协作机器人(cobot)是一种可以在共享空间中与人类工作人员直接互动或与人类工作人员一起工作的机器人。相比之下，典型的工业机器人通过一个安全笼与人类隔绝。
虽然这种通用描述长期以来一直被用来表示工业机器人和合作机器人之间的区别，但这条界线正变得越来越模糊。今天，一些工业机器人具有ISO标准10218-1和10218-2中所概述的协作能力。这些协同功能——安全监测停止、手动引导、速度和分离监测、功率和力限制——都可以通过传感器、控制系统和外围设备来实现，其中一些可能在购买机器人时就已经集成在机器人内部，而其他的则可以在安装的工业机器人上进行改装。
ISO的四种协作机器人功能描述:
- 安全监控停止:当在工作单元中检测到人或其他未知物体时，可以暂时暂停其操作的机器人正在进行安全监视停止。在这些情况下，机器人保持动力，但不能移动，这意味着它将不需要关闭和重新启动。在开发安全监控停止功能之前，机器人重启可能是一个漫长的过程。处于安全监控停止状态的机器人一旦工作空间清空，就会自动启动。
- 手的指导:当一个合作机器人通过操作员直接的手工输入来移动时，这被称为手引导。当操作员进行手动引导时，合作机器人将保持在安全监控的停止状态，直到通过使能开关启动。大多数合作机器人可以通过基于点或基于路径的教学编程，在人工引导通过点或路径后执行特定任务。
- 速度和分离监控:这种技术允许机器人在与人类保持预定距离的情况下进行操作。这可以通过使用压敏安全垫、光帘或激光区域扫描仪，以及通过传感器和视觉系统的组合来实现，当有东西进入其危险范围时，向机器人发出警报。
- 功率和力的限制:功率和力的限制可以通过设计或通过添加外部控制元件来实现。通常，它需要一个内置动力或力反馈的机器人。这些机器人通常比其他机器人更小、更慢、更弱，这使得它们更容易适应与人类一起安全工作。如果使用的机器人只有力量和力量，合作能力有限，则需要进行广泛的风险评估以确保安全操作
自主移动机器人(AMRs)是一种机器人推车，可以在不需要人类引导的情况下在环境中导航，在不同地点之间运送各种材料。通常，amr被视为自动引导车辆(agv)的替代品，agv长期以来被用于工业中自动移动材料。AGV通过沿着地板的导线或磁迹导航，而AMRs则使用一种叫做光探测和测距(激光雷达)的技术。激光雷达的工作原理是使用激光传感器来测量AMR和其他物体之间的距离。部署amr所需的固定基础设施的缺乏使其成为需要灵活性的应用程序的理想选择。除了用于材料处理任务外，amr还可以安装铰接机器人，以使其在诸如拣箱和机器照管等应用中使用。
终端用户和集成商的见解
很少有先进技术像机器人一样与自动化联系在一起。事实上，对许多人来说，机器人和自动化这两个术语是同义词。但事实是，机器人只是自动化系统的一个例子，尽管它通常是一个复杂且高度灵活的系统。因此，机器人越来越多地成为由现代制造业组成的自动化生态系统的一部分。随着机器人技术的进步，它们变得更灵活、更有能力、更容易编程，我们现在看到的机器人应用水平超过了20世纪80年代汽车行业机器人应用的鼎盛时期。
为了更好地评估当前工业对机器人的态度，我们调查了近60个在各个垂直制造业领域工作的工业终端用户和系统集成商——离散制造、批量制造和连续加工。当然，大多数受访者是在离散和批量制造行业(96%)，因为机器人在连续过程行业中没有广泛使用，因为它们的生产操作通常是封闭的(即在管道内)。
受访者表示，在他们的生产操作中使用的机器人类型中，73%是工业机器人，39%是协作机器人，令人惊讶的是，30%是自主移动机器人(AMRs)。编者注:受访者被允许选择他们的设施中使用的所有类型的机器人，因此总数超过100%。
有趣的是，83%的读者表示，他们希望在未来两年内增加机器人——或者更多机器人。推动这一数字的是，29%的受访者目前根本不使用任何机器人，只有13%的人指出，他们超过50%的生产操作涉及机器人的使用。
在那些将机器人应用于生产操作的最终用户中，工业机器人在他们的工厂中平均使用了11年，而合作机器人和amr平均使用了6年。
终端用户还指出了他们决定使用机器人的主要驱动因素。当被要求对影响他们使用机器人的问题进行排名时，45%的人认为劳动力问题是主要因素，30%的人认为速度/吞吐量，20%的人认为质量是推动他们做出决定的主要问题。
在这项调查中，协作机器人(cobots)的受欢迎程度突显了它们在整个行业中被接受的速度有多快。AMR和合作机器人使用的令人印象深刻的数字突出了两个明显的因素:1)工业对机器人技术的接受度越来越高;2)每个垂直行业都面临的持续的劳工问题。
尽管集成商的受访者基本上同意终端用户所指出的数字，但集成商表示，在过去五年中，对合作机器人的兴趣增长了约三分之一，尽管大多数终端用户仍更喜欢工业机器人。事实上，集成商注意到，33.3%的客户目前更喜欢合作机器人，其余的更喜欢工业机器人。
这种对工业机器人优于合作机器人的偏好的洞察，可能会导致市场上新工业机器人控制技术更快、更广泛地采用。这些技术可以将工业机器人转变为合作机器人，应用速度和分离监测等能力，帮助工业机器人从笼子或其他受保护的环境中移动出来，它们传统上是在笼子或其他环境中运行的。我们已经在大型码垛机器人和小型工业拾取放置机器人上看到了这一点。
接受我们调查的大多数集成商(60%)表示，现在判断这些新的机器人控制能力是否会降低最近对合作机器人的兴趣高涨还为时过早。然而，考虑到工业界目前对工业机器人的偏好超过合作机器人，任何能够使工业机器人作为合作机器人操作的技术都有很大的内在上升潜力。当然，这并不意味着协同机器人会消失，但它们的使用将更有针对性地应用于它们最适合的应用类型，例如，在那些应用中，工业机器人可能被认为是过度杀伤的应用。
移动机器人正在崛起
虽然工业上对机器人技术的关注大多集中在能够抓取和移动物体的铰接机器人上，自主移动机器人(AMRs)也获得了大量的关注。事实上，100%接受调查的集成商都表示，在过去五年中，他们的客户对AMRs的兴趣有所上升。
两个因素导致了人们对AMRs的兴趣增加:
- 事实上，它们是自动的，而不是自动引导车辆(AGV)， AGV需要在工厂地板上嵌入或固定的引导。
- AMRs的灵活性，任何地方都有机器人一样的安全功能，防止它们与人或物体碰撞，这意味着AMRs可以处理许多通常由手动或平台卡车或叉车的人处理的材料搬运任务。
集成商指出，用户对AMRs的兴趣在离散和批量制造行业中平均分布，约占希望使用AMRs的市场的80%。
尽管在最终用户希望实现的机器人类型方面，工业机器人和合作机器人仍处于领先地位，分别为78%和44%，但22%的最终用户希望在短期内实现amr。
这项研究得出的更有价值的见解是来自终端用户同行和集成商的直接建议。
一位终端用户受访者表示，他们能分享的最重要的建议是，让用户在安装机器人之前了解自己生产流程的重要性。“如果购买机器人时，没有很好地理解将人工过程转化为机器人方法的技术或维护要求，这可能导致——在很多情况下——机器人最终被扔在角落里，不被使用。”为了避免这种结果，这位受访者建议在购买机器人之前进行一项研究，以帮助指导机器人的正确使用，以确保它将提供预期的结果。
另一位受访者建议，在购买任何机器人之前，用户应该创建并运行一个逼真的应用程序模拟，以确保它能按照预期工作。这位受访者表示:“与制造商联系，看看他们的模拟软件有多逼真，同时也要检查周期。”“与第三方组件的整合和沟通也是做出最终决定的一个重要因素。”
另一位受访者建议:“在将(机器人)自动化集成到传统制造操作中时，要循序渐进，并在早期阶段进行‘自动化设计’评估。”
来自最终用户的其他一些机器人选择和应用建议包括:
- 多花点钱买一个真正能让你满意的机器人;
- 使用可靠的制造商和集成商;而且
- 做好准备工作——确保机器人操作足够健壮，可以处理您的应用程序。
积分器的建议包括:
- 买一个能比你现在需要的更好的机器人——当你从机器人身上学习并扩展你对机器人的使用时，它会给你带来回报。
- 记住，在安装机器人时，供应商的支持是减少学习曲线和让机器人更快地投入运行的关键。
- 查询服务支持、交货期和用户友好的界面。
