协作机器人以“渐次自动化”开启工厂的柔性化改造之旅

与传统工业机器人相比，协作机器人在机器人市场中始终占据较小的份额。但从近年的数据来看，协作机器人已然成为工业机器人市场增速较快的品类。

据高工机器人产业研究所（GGII）数据显示，2021年中国协作机器人销量1.86万台，同比增长87.62%，国产协作机器人厂商也已成为中国市场的主导力量，市场份额接近70%。

协作机器人为何获得越来越多的关注？如何利用协作机器人的特点为终端用户赋能？

人机关系变革呼唤协作机器人

协作机器人的设计特点决定了其在一些行业应用中具有天然的优势。

协作机器人是最类人的机械臂，可替代人手，拥有灵活、安全、轻质的特性。与此同时，协作机器人作为智能机器人的一种，其核心不是硬件而是平台，具有想象力和开放性。

以艾利特协作机器人为例，机器人本体作为纽带，与夹具、移动机器人、视觉、工装等领域的生态合作伙伴打造柔性产线或柔性生产工作站，从而链接了经销商、集成商与终端客户，为用户提供更高性价比的机器人整站解决方案。

相比较而言，传统工业机器人成本高，对车间空间布局、操作专业性要求高，而协作机器人仅占据1-1.5个工位的空间且易于集成，操作简便易编程，符合当前人机关系变革的趋势。

总体来看，协作机器人的特点可归纳为“安全”、“易用”和“灵活”。

在安全性方面，协作机器人小型轻量，具备碰撞检测功能；机器人与人并肩工作，适用多样的产线布局，共享工作空间，提高空间利用率；协作机器人具有高防护功能，无需使用安全围栏，遇到撞击或阻力后，机器暂停，障碍解除后，协作机器人可快速恢复工作，无需复杂重置。

如艾利特协作机器人为客户提供了安全停止和缩减模式的输入信号，当信号被触发时机器人进入对应的安全停止和缩减模式。机器人配合SICK的安全距离传感器，实现了非接触式的安全防护——当有人接近黄色警戒区域的时候，触发缩减模式信号，机器人进入缩减模式；当有人接近红色区域的时候，触发安全停止信号，机器人安全停止；当人远离警戒区域时，安全信号停止，机器人恢复工作。

在易用性方面，协作机器人可轻松手提，便于运输，拆装简单；可实现拖拽示教，轨迹复现；通过拖拽示教就可轻松编辑机器人运行路点；协作机器人还会配置触屏式示教器/平板屏幕，使得编程简单易操作。

举例来看，艾利特协作机器人的“工具化”特性可以轻松对应产线的柔性需求，如在农机柴油机产线替代人工拧螺丝，在PCB板厂商中替代人工进行上下料、装盒，在导入过程中，无需改动原有产线的布局，同时协作机器人多样的通讯可对应各种自动化产品，缩短了部署时间。

协作机器人的灵活性体现在关节自由度、自由安装、接口开放等方面，具体包括部署灵活，可移动到任何位置；适应性高，无需更改现有产线布局；安装要求低，可安装在产线的任何位置包括传统工业机器人无法安装的位置。

在艾利特协作机器人应用于某光缆制造商的项目中，该用户原本的自动化程度较高，产线中有多个机台进行连接，以往是人工在机台间配合物料的搬运。为进一步提高该场景的自动化水平，用户导入了艾利特协作机器人进行上下料，在产线中OK件进入下一步工序，NG件置入废料框，协作机器人因其在狭小空间内实现灵活姿态，安装基座灵活添加等特性而获得了用户认可。

以“渐次自动化”开启工厂的柔性化改造之旅

尽管协作机器人具有诸多优势，但在实际应用中，为什么协作机器人形成批量化落地的案例并不多？在为企业长期进行自动化改造过程中，艾利特机器人在2020年提出了“渐次自动化”这一概念。

总体而言，全自动化产线技术风险高、初始投资大、投资风险大，渐次自动化则是将一个复杂的工艺制程拆分成工艺自动化、检测自动化、物料转运自动化、工厂数字化、工厂智能化等阶段，凭借对每一道工艺的理解来进行循序渐进的自动化导入，风险可控、循序渐进、设备利用率高。

基于“渐次自动化”的理念，艾利特已为多家主流行业用户开启工厂的柔性化改造之旅。

案例一：“渐次自动化”降低人工成本

一家位于华东区一二线城市的某汽车零部件制造商，已有十多年的技术和经验积累，为了保证本地化服务质量，该汽车零部件制造商搬离当地的可能性较小，随之面临的困境是人才需求大、人工成本高，集成商报价高等，该汽车零部件制造商的自动化部门希望通过自主完成集成项目，提高毛利率水平。

艾利特提供的解决方案是导入3-4台12kg负载的协作机器人，一台机器人可应对两台机床，整套方案的成本约20多万，按人工替代计算，用户在一年左右即可回收成本；以往该产线的人工产出为一年700个，导入机器人后一年可产出900个。相比人工，协作机器人方案的效率更高，运行更加稳定，可持续工作时间更长。

总体而言，该解决方案中，机器人使用方便，企业的自动化部门自己就能学会调机；车间以工位计逐步改造，降低了用工成本。

案例二：在恶劣环境下通过“渐次自动化”替换人工

在三四线城市，产业集群效应较为明显，在家具、建筑、金属加工等行业的喷涂现场，当地企业和政府亟需导入自动化来避免恶劣环境对人体的负面影响，同时这些行业也面临着招工难的掣肘，工人月薪可达1.2万以上，有些用人单位还规定工人只能在同一工况至多工作2年；此外，这类行业生产特性为小批量、多品种，专机导入不易。

在解决这样的痛点时，渐次自动化是较好的途径，艾利特协作机器人穿上防护服工作，替代人工后避免了恶劣环境对人体的负面影响；同时机器人调试容易，产线换品种时应对方便。

案例三：劳动密集产线通过“渐次自动化”减少疫情影响下的停工风险

劳动密集型企业，受节假日，特别是疫情反复的影响大；一般而言，该类企业的产线布局较好，但产线相对固定，自动化导入困难。该类客户的另一大痛点是产线在改造施工过程中不能造成停工影响。

艾利特提供的“渐次自动化”解决方案紧贴现有产线，改动少；人工大幅度减少，停工影响小；协作机器人在2个小时内即可完成一个工位的调试。在该条产线上已导入艾利特协作机器人约9台。

案例四：“渐次自动化”保持动作稳定、提高效率

在某减速机生产商的涂胶应用中，原本使用专机设备，ROI为2-3年时间；在生产过程中一旦更换生产品类或产线，专机则造成浪费，工人也需要接受长时间培训。艾利特对这一产线进行“渐次自动化”改造，协作机器人和涂胶系统配合，调整相应程序即可再次投入运行。

在某主机厂的总装车间内的打胶应用中，原本由人工来执行，人工动作产出稳定性差，特别是针对斜面或异形面的打胶，一致性低，轨迹歪扭。导入艾利特协作机器人后，与手动涂胶枪连接通讯后即可替代人工完成相应工作，动作平稳，效率提高；安装、设置容易，换线方便。

从以上四个案例可以发现，当工艺自动化实现暂时存在技术瓶颈时，不推荐一蹴而就的全自动化，用户可考虑人机“协作”的方案。

面对渐进自动化改造以及中小企业客户，艾利特机器人推荐的方案是以协作机器人为核心的独立工作站（以协作机器人为核心，集成夹爪、视觉系统、工艺设备、传感器、人机交互、5G与云端等）；面对OEM客户以及整线客户，艾利特机器人推荐的方案则是以协作机器人为执行器的工作站（以PLC/IPC为核心，集成协作机器人、视觉系统、工艺设备、传感器、人机交互、5G与云端等）。

案例五：“渐次自动化”用于产品性能测试

在某测试行业龙头企业的疲劳性测试项目中，企业痛点是超多品种、超小批次，一天约有几个品类的产品在现场进行测试，一两个月测试完毕；测试过程中的重复动作一般为万次以上，若为人工执行测试，劳累程度高；测试环境可能面临随时被改造，因而无法使用专机，且客户群经常改变，产品大小、占地面积的大小也在发生改变，因而要求设备的适配性高，能够适应随时的变动。协作机器人则可以解决上述痛点。

案例六：“渐次自动化”用于产品外观测试

在某船舶零部件厂商的零部件外观测试中，由于零件大，人工检测很不方便，需要拿着单反相机爬上爬下、看左看右，针对几十个点位进行人工拍照，过程中还容易遗漏。

在这一项目导入了艾利特协作机器人，给机器人设置好点位后，机器人即可按照预设的轨迹走完这些点位，完成拍照任务，节省人工的同时降低人工疲劳度，避免遗漏。

案例七：“渐次自动化”用于零件成品检测

在零件成品检测项目中，产线布局固定，空间紧凑，原本采用人工进行上下料，痛点是多品种、小批量；空间布局固定，希望设备导入容易。协作机器人同样可以解决上述痛点。