與傳統工業機器人相比,協作機器人在機器人市場中始終占據較小的份額。但從近年的數據來看,協作機器人已然成為工業機器人市場增速較快的品類。
據高工機器人產業研究所(GGII)數據顯示,2021年中國協作機器人銷量1.86萬臺,同比增長87.62%,國產協作機器人廠商也已成為中國市場的主導力量,市場份額接近70%。
協作機器人為何獲得越來越多的關注?如何利用協作機器人的特點為終端用戶賦能?
人機關系變革呼喚協作機器人
協作機器人的設計特點決定了其在一些行業應用中具有天然的優勢。
協作機器人是最類人的機械臂,可替代人手,擁有靈活、安全、輕質的特性。與此同時,協作機器人作為智能機器人的一種,其核心不是硬件而是平臺,具有想象力和開放性。
以艾利特協作機器人為例,機器人本體作為紐帶,與夾具、移動機器人、視覺、工裝等領域的生態合作伙伴打造柔性產線或柔性生產工作站,從而鏈接了經銷商、集成商與終端客戶,為用戶提供更高性價比的機器人整站解決方案。
相比較而言,傳統工業機器人成本高,對車間空間布局、操作專業性要求高,而協作機器人僅占據1-1.5個工位的空間且易于集成,操作簡便易編程,符合當前人機關系變革的趨勢。
總體來看,協作機器人的特點可歸納為“安全”、“易用”和“靈活”。
在安全性方面,協作機器人小型輕量,具備碰撞檢測功能;機器人與人并肩工作,適用多樣的產線布局,共享工作空間,提高空間利用率;協作機器人具有高防護功能,無需使用安全圍欄,遇到撞擊或阻力后,機器暫停,障礙解除后,協作機器人可快速恢復工作,無需復雜重置。
如艾利特協作機器人為客戶提供了安全停止和縮減模式的輸入信號,當信號被觸發時機器人進入對應的安全停止和縮減模式。機器人配合SICK的安全距離傳感器,實現了非接觸式的安全防護——當有人接近黃色警戒區域的時候,觸發縮減模式信號,機器人進入縮減模式;當有人接近紅色區域的時候,觸發安全停止信號,機器人安全停止;當人遠離警戒區域時,安全信號停止,機器人恢復工作。
在易用性方面,協作機器人可輕松手提,便于運輸,拆裝簡單;可實現拖拽示教,軌跡復現;通過拖拽示教就可輕松編輯機器人運行路點;協作機器人還會配置觸屏式示教器/平板屏幕,使得編程簡單易操作。
舉例來看,艾利特協作機器人的“工具化”特性可以輕松對應產線的柔性需求,如在農機柴油機產線替代人工擰螺絲,在PCB板廠商中替代人工進行上下料、裝盒,在導入過程中,無需改動原有產線的布局,同時協作機器人多樣的通訊可對應各種自動化產品,縮短了部署時間。
協作機器人的靈活性體現在關節自由度、自由安裝、接口開放等方面,具體包括部署靈活,可移動到任何位置;適應性高,無需更改現有產線布局;安裝要求低,可安裝在產線的任何位置包括傳統工業機器人無法安裝的位置。
在艾利特協作機器人應用于某光纜制造商的項目中,該用戶原本的自動化程度較高,產線中有多個機臺進行連接,以往是人工在機臺間配合物料的搬運。為進一步提高該場景的自動化水平,用戶導入了艾利特協作機器人進行上下料,在產線中OK件進入下一步工序,NG件置入廢料框,協作機器人因其在狹小空間內實現靈活姿態,安裝基座靈活添加等特性而獲得了用戶認可。
以“漸次自動化”開啟工廠的柔性化改造之旅
盡管協作機器人具有諸多優勢,但在實際應用中,為什么協作機器人形成批量化落地的案例并不多?在為企業長期進行自動化改造過程中,艾利特機器人在2020年提出了“漸次自動化”這一概念。
總體而言,全自動化產線技術風險高、初始投資大、投資風險大,漸次自動化則是將一個復雜的工藝制程拆分成工藝自動化、檢測自動化、物料轉運自動化、工廠數字化、工廠智能化等階段,憑借對每一道工藝的理解來進行循序漸進的自動化導入,風險可控、循序漸進、設備利用率高。
基于“漸次自動化”的理念,艾利特已為多家主流行業用戶開啟工廠的柔性化改造之旅。
案例一:“漸次自動化”降低人工成本
一家位于華東區一二線城市的某汽車零部件制造商,已有十多年的技術和經驗積累,為了保證本地化服務質量,該汽車零部件制造商搬離當地的可能性較小,隨之面臨的困境是人才需求大、人工成本高,集成商報價高等,該汽車零部件制造商的自動化部門希望通過自主完成集成項目,提高毛利率水平。
艾利特提供的解決方案是導入3-4臺12kg負載的協作機器人,一臺機器人可應對兩臺機床,整套方案的成本約20多萬,按人工替代計算,用戶在一年左右即可回收成本;以往該產線的人工產出為一年700個,導入機器人后一年可產出900個。相比人工,協作機器人方案的效率更高,運行更加穩定,可持續工作時間更長。
總體而言,該解決方案中,機器人使用方便,企業的自動化部門自己就能學會調機;車間以工位計逐步改造,降低了用工成本。
案例二:在惡劣環境下通過“漸次自動化”替換人工
在三四線城市,產業集群效應較為明顯,在家具、建筑、金屬加工等行業的噴涂現場,當地企業和政府亟需導入自動化來避免惡劣環境對人體的負面影響,同時這些行業也面臨著招工難的掣肘,工人月薪可達1.2萬以上,有些用人單位還規定工人只能在同一工況至多工作2年;此外,這類行業生產特性為小批量、多品種,專機導入不易。
在解決這樣的痛點時,漸次自動化是較好的途徑,艾利特協作機器人穿上防護服工作,替代人工后避免了惡劣環境對人體的負面影響;同時機器人調試容易,產線換品種時應對方便。
案例三:勞動密集產線通過“漸次自動化”減少疫情影響下的停工風險
勞動密集型企業,受節假日,特別是疫情反復的影響大;一般而言,該類企業的產線布局較好,但產線相對固定,自動化導入困難。該類客戶的另一大痛點是產線在改造施工過程中不能造成停工影響。
艾利特提供的“漸次自動化”解決方案緊貼現有產線,改動少;人工大幅度減少,停工影響小;協作機器人在2個小時內即可完成一個工位的調試。在該條產線上已導入艾利特協作機器人約9臺。
案例四:“漸次自動化”保持動作穩定、提高效率
在某減速機生產商的涂膠應用中,原本使用專機設備,ROI為2-3年時間;在生產過程中一旦更換生產品類或產線,專機則造成浪費,工人也需要接受長時間培訓。艾利特對這一產線進行“漸次自動化”改造,協作機器人和涂膠系統配合,調整相應程序即可再次投入運行。
在某主機廠的總裝車間內的打膠應用中,原本由人工來執行,人工動作產出穩定性差,特別是針對斜面或異形面的打膠,一致性低,軌跡歪扭。導入艾利特協作機器人后,與手動涂膠槍連接通訊后即可替代人工完成相應工作,動作平穩,效率提高;安裝、設置容易,換線方便。
從以上四個案例可以發現,當工藝自動化實現暫時存在技術瓶頸時,不推薦一蹴而就的全自動化,用戶可考慮人機“協作”的方案。
面對漸進自動化改造以及中小企業客戶,艾利特機器人推薦的方案是以協作機器人為核心的獨立工作站(以協作機器人為核心,集成夾爪、視覺系統、工藝設備、傳感器、人機交互、5G與云端等);面對OEM客戶以及整線客戶,艾利特機器人推薦的方案則是以協作機器人為執行器的工作站(以PLC/IPC為核心,集成協作機器人、視覺系統、工藝設備、傳感器、人機交互、5G與云端等)。
案例五:“漸次自動化”用于產品性能測試
在某測試行業龍頭企業的疲勞性測試項目中,企業痛點是超多品種、超小批次,一天約有幾個品類的產品在現場進行測試,一兩個月測試完畢;測試過程中的重復動作一般為萬次以上,若為人工執行測試,勞累程度高;測試環境可能面臨隨時被改造,因而無法使用專機,且客戶群經常改變,產品大小、占地面積的大小也在發生改變,因而要求設備的適配性高,能夠適應隨時的變動。協作機器人則可以解決上述痛點。
案例六:“漸次自動化”用于產品外觀測試
在某船舶零部件廠商的零部件外觀測試中,由于零件大,人工檢測很不方便,需要拿著單反相機爬上爬下、看左看右,針對幾十個點位進行人工拍照,過程中還容易遺漏。
在這一項目導入了艾利特協作機器人,給機器人設置好點位后,機器人即可按照預設的軌跡走完這些點位,完成拍照任務,節省人工的同時降低人工疲勞度,避免遺漏。
案例七:“漸次自動化”用于零件成品檢測
在零件成品檢測項目中,產線布局固定,空間緊湊,原本采用人工進行上下料,痛點是多品種、小批量;空間布局固定,希望設備導入容易。協作機器人同樣可以解決上述痛點。
從以上三個檢測案例可以得出結論:制程工藝自動化水平已經成熟的情況下,用戶希望提升自動化率并兼容現有設備,同時新布局要保護過往投資,協作機器人能夠輕易助力柔性自動化生產,產能伸縮性強,部署快速。
協作機器人適配場景評估
總的來說,協作機器人可以很好地適用于漸次自動化的需求,那么在漸次自動化開始前,企業需要對適配場景進行評估。
評估生產現狀可從產品的特點(多品種、少批量、生命周期短)、自動化能力(具備基本的自動化技術人員,如終端用戶自身的自動化團隊、集成商團隊)、產線的特點(部分工藝已實現自動化、人力密集且工作重復性高)、產業趨勢(柔性化、數字化、智能化、節能環保)等四方面進行。
生產現狀評估的常規流程包括現場評估(現場觀察現狀,給出已有案例介紹或者方案建議)、方案溝通(終端成熟集成商溝通或艾利特推薦集成商配合)、調試培訓(集成商及現場人員培訓,機器人使用零障礙)、方案落地。
截至目前,艾利特已在華北、華東、華南、海外等形成區域化布局,擁有銷售團隊近30人,應用支持團隊40人,同時擁有全國代理商約50余家,長期配合的集成商100多家,可為各類主流行業用戶的“漸次自動化”落地提供支持。