协作机器人和传统工业机器人的区别在哪里？技术和应用上？协作机器人的应用场合主要是哪些？ 第1页

先上结论：

1. 未来理想中的高度自动化确实不需要人；
2. 短期内人类还无法达到上述的“高度自动化”；
3. 协作机器人是一个过渡概念，通过结合人的灵活性和机器人的高速高精度来提高生产效率；
4. 最终所有的机器人都将具有人机协作的特性；

什么是协作机器人？

简单来说，协作机器人是一种从设计之初就考虑降低伤害风险，可以安全的与人类进行直接交互（Direct Interaction）/接触（Physical Contact）的机器人。

传统工业机器人在工作时，受限于技术和历史原因，为了保证安全需要采取某些措施把人类排除在工作区域之外，例如汽车厂的焊接，喷漆等工序完全不需要人的参与，因此用安全围栏/光栅围住即可。

但是这样的话，在很多需要人类介入的工作中就无法采用机器人来实现较高程度的自动化。

协作机器人的目的是为了把机器人（精确）的重复性能和人类独特的技巧与能力结合起来，人类擅长解决不精确/模糊的问题，而机器人则在精度、力量和耐久性上占优。（大概翻译一下，原文：The objective of collaborative robots is to combine the repetitive performance of robots with the individual skills and ability of people. People have an excellent capability for solving imprecise exercises；robots exhibit precision, power and endurance）

协作机器人用来降低风险，提高安全性的措施从本质上可以分为被动和主动两种。被动安全设计主要由机器人系统的机械设计来实现，主动安全由控制系统的设计来实现，详细的介绍可参考《ISO-TS 15066-2016 Robot and Robotic Devices - Collaborative Robots》。

协作机器人与传统机器人之间并没有非常大的不同，只是基于不同的设计理念生产的工业机器人产品，在协作机器人发展初期，很多都是从传统机器人的基础上改造的。

比如说FANUC的CR-35iA，在传统机器人M-20iA的基础上，外面包裹一个保护层发展而来，是目前世界上负载能力最大（35kg）的协作机器人：

再比如下面这个KUKA在2005年推出的萌萌的Safe Robot，在KR3的外面包裹了厚厚的一层垫子，以减少碰撞时的冲击：

随着技术的发展和相关规范的完善，协作机器人慢慢转向了区别于传统机器人的外形设计（主要目的是增大负载自重比，降低夹伤手指/身体的风险，降低碰撞伤害的风险等）：

协作机器人的主动安全设计，即控制系统的安全完整性，是整个系统中及其重要的因素（Major Importance）。安全性可以定量的由机器人控制系统的安全级别来确定，以SIL（Safety Integrity Level）为例：

主流的机器人控制系统都可以达到SIL2以上的级别，部分可以达到SIL3。SIL2代表的含义是，对于经常执行的安全操作来讲（频率高于2次/小时），其在1个小时内发生危险失效的概率要小于10-e6。

什么概念呢？比如说机器人里，大家熟悉的急停按钮就是安全相关（Safety-related）的部件，假设你没事干1个小时拍2次，至少要连续拍56年才会出现一次拍了急停机器人没有停止的情况。

但值得一提的是，目前业内存在很多误区，最大的一个就是，只指讲协作机器人（Collaborative Robots），很少讲协作机器人系统（Collaborative Robot System），机器人系统包括机器人，末端执行器，周围配套的外部轴、机械设备等。

正常工作中与人交互的，是包含机器人在内的一整个系统，协作机器人只是整个系统的一个组件，其他部分如果不考虑安全设计，那就不能称之为人机协作。

比如说当协作机器人末端按安装了一把刀时，我们就不能说这个系统适合人机协作。

协作机器人的市场

协作机器人出现的原因主要有两个：

1. 市场需求增加，3C行业崛起，中小企业（SMEs）对自动化的需求增长；
2. 当前的机器人技术在智能性和灵活性上还很欠缺，很多工作需要人工的介入；

占用空间小并不是选用协作机器人的原因之一，小只是协作机器人为了达到安全性导致的结果，目前中大型机器人还无法实现常规意义上的协作（当然所谓的人机协作实际上是分为4种模式的，中大型机器人理论上可以实现其中的三种，只不过和大多数人所认知的类似于UR，Swayer这样的协作不太一样）。

协作机器人适合的场景是要求人员介入的场景，大部分涉及到装配/组装。

例如电子产品装配，机器人来放置零件，操作人员负责组装：

或者汽车发动机装配：

或者医疗领域，进行手术辅助：

协作机器人的本质是安全性，是机器人技术发展的必经之路，也是终极目标之一。

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