【威洛博•深度】人机协作难，难于上青天？
在我国，“中国制造2025”规划的出台为协作机器人提供了广阔的市场前景。无论是传统工业机器人巨头，还是行业后起之秀都在加紧布局协作机器人。可以说，协作机器人在我国市场战火正酣。
另一方面，也听到了一类业界声音：“人机协作难，难于上青天！”。可见，协作机器人“大蛋糕”真是好看不易吃啊！造协作机器人究竟比造传统工业机器人难了多少个数量级？高工机器人网针对这个问题倾听了业内的多方声音，旨在加深对这一问题的认识，引起业界的共鸣。
值得一提的是，这里所指的协作机器人不是传统机器人加安全保护功能的机器人，而是指小负载的轻量型协作机器人。
国产机器人核心零部件技术瓶颈在协作机器人产品中更为突出？
国内机器人核心零部件一直是一大掣肘，传统三大核心零部件——控制系统、伺服系统和减速机，在国产传统机器人领域没有得到很好解决，而协作机器人比传统的机器人对零部件的要求更高。
以最大“拦路虎”减速器为例，在绿的谐波副总经理李谦看来，由于协作机器人各个关节基本上都是使用谐波减速器，且要求其与电机、驱动、编码器和刹车等零部件高度融合，对减速器综合性能要求更高。
来福谐波总经理张杰也认为要做好协作机器人，电机、控制、算法、减速器一个都离不开，协作机器人的制作难度要远远大于传统机器人。“我认为协作机器人最大的问题是结构设计，所以不能单独责怪减速器的问题。”张杰说道。
除了协作机器人对零部件的要求更高外，协作机器人甚至使用了很多传统机器人没有使用的零部件，例如直驱电机，模块化的编码器，关节力矩传感器，安全控制器等等。
核心零部件瓶颈在协作机器人产品中是否更为突出？大族电机副总经理王光能表示：“确实，国内机器人的核心零部件一直都依赖进口，特别是高性能的电机、减速机等。可喜的是近几年陆续有国产的零部件进入市场，给了机器人本体制造厂商更多的选择。”
技美科技董事长张明星进一步指出，协作机器人首先被用于工业场景，这就需要协作机器人具备365天24小时不间断运行的能力，其次它的负载能力、定位精度也要具备相当的高度，另外协作的最重要内涵是主被动的安全探测与保护。
综合这些要求，高功率密度无框直流伺服电机、高精度超薄真正绝对值编码器、超轻薄高精度减速机、总线式超小型大功率驱动器等核心零部件，无不具有相当的技术难度。
此外，协作机器人零部件的一大特点是“定制化”。相较于传统机器人，协作机器人是一个比较新的机器人类型，由于需要高度的集成，许多零部件都需要定制。不难想象，采购成本远高于传统机器人的零部件。
同川科技总经理沈晓龙看到了其中的机遇和挑战，他说道：“协作机器人零部件最大的难点是需要定制，以实现部件与机器人融为一体，而不像传统机器人可以购买部件回来拼装、集成。因此，协作机器人起量难度大，但如果定制化批量生产，将是一个有力竞争点。”
协作机器人核心零部件的供应链压力远大于传统机器人？
基于上述技术难点，可想而知，这些协作机器人的核心零部件的供应链压力远大于传统机器人。
针对此，技美科技董事长张明星表示，传统机器人从发明到被大量使用已有数十年历史，核心零部件已经形成完整的供应链，国内经过多年的努力也逐步走向成熟。
但是，目前我国协作机器人在关键零部件方面还是有不少的空缺和差距的，协作机器人的产品定位需要高功率密度的关节总成，具备高负载自重比的特性，这些要求必然需要核心零部件具备轻薄小尺寸、大功率、低热量等特点。
有别于传统工业机器人，协作机器人是这两年才兴起的产品，供应链也处在起步阶段，所以相对来说国内的零部件供应商更加匮乏。
大族电机副总经理王光能从自身经历出发，深切感受到协作机器人核心零部件的供应链压力远大于传统机器人。“许多东西你找不到，找到了需要很久才能买到，即使买到也是高价买的。”
据了解，在某些精密部件上，中国暂时还没有可以替代的产品，比如协作机器人需要用到的直流伺服电机，直流伺服的成本是交流伺服的3到4倍，甚至达到4到6倍，而6个中控编码器就需要过万的成本，这就造成国产协作机器人成本居高不下。
这些压力迫使国产协作机器人厂商下定决心自己开发所需零部件。同时，也让一些厂家从中看到了商机，就是将协作机器人所需的所有零部件集成为一体，以关节模组的形式往行业内去推广，帮助那些有梦想有追求的机器人企业快速发展出他们自己的协作机器人。
国产协作机器人在安全性上还存在很大问题？
“安全无小事”，工业机器人设计、安装和安全运行国际准则包括ISO10218-1、ISO/DTS15066和ANSI/RIAR15.06-2012。
ISO10218最新版本定义了协作机器人需要具备四个属性。第一，安全级监测站。这种操作模式要求机器人系统监控工作区域，当有人进入协同工作区域时，停止一切动作。这种监测可能涉及使用激光监测是否有人跨越工作区边缘，切换到监测封闭空间是否打开了门等。
第二，手动示教。机器人不具备自主功能，需要工人操作员控制机器人的每一个动作。运动的速度也受到监控，并保持在机器人内部系统的安全限值内。
第三，速度和分离监测。机器人以这种方式监测和限制他们的运动速度，并监测协同工作区域里各个部件和工人的距离。机器人的运动必须保持在与工人的最小距离之外，或者当工人离得太近时，机器人将停止运动。
第四，功率和力量限制。当协作机器人有运动速度和功率限制的设计，当它与工人或其他物体接触时，内置的传感器就能检测到。当类似接触发生时，速度和功率限制将使得碰撞能量不足以造成严重伤害。
国外的协作机器人厂商如优傲和ABB等表示能够在安全性上保证符合标准，但国内的安全标准很少，加上国内机器人厂商和应用客户对机器人的安全问题不太重视，这就导致国内协作机器人在安全性技术上比较缺乏。
并且，国内做安全事务的人才大部分集中在航天、军事、自动化仪表等行业，而在机器人领域的比较少。
针对协作机器人的安全性问题，一位系统集成商人士表示，到目前为止对协作机器人依然没有信心，协作机器人需要能证明其保证100%的绝对安全，否则不能进行人机协作。他还指出：“我们做生产线一般是考虑做‘防自杀’式防护，也就是说员工现在生产线上自杀也得想办法防止住。”
可见，机器人必须足够智能，才能加强机器人本身的安全性能，同时避免人类因自身的操作失误而造成的不安全。配天机器人副总经理索利洋也表达了自己的看法：“如果要保证安全，不是一两个技术就能实现的，从系统架构、机械结构，再到硬件、软件以及算法，冗余安全链路控制等等都需要技术过关。”
国产协作机器人还有很长的路要走？
协作机器人目前还只是起步阶段，不可否认协作机器人的发展已成一大趋势，必然会迅速地进入我们的工作与生活中，所以它在易用性、通用性、安全性及高质低价等方面还有很长的路要走。
技美科技董事长张明星认为，现在有许多企业都在涉足或准备进入这个领域，但是只有通过协同性设计真正掌握了核心零部件的技术及规模化量产的企业，才能在功能、性能及成本上有竞争力，而未来的应用及商业模式更是最终决胜的关键。
“进入机器人行业不要一来就去做本体，那是一个巨大的坑！”大族电机副总经理王光能给予同行的忠告是：“从应用开始，能用机器人解决具体的问题，这样的前景更好。特别是协作机器人，有许多非工业的场合都用得上，我们鼓励更多的企业和创业者进入到协作机器人的应用开发中来。”
同川科技总经理沈晓龙则把市场初期目标定位为以轻小型具备力反馈功能的模块化协作机器人替代现有小负载传统机器人。“外国在机器人软硬件上有几十年积累，而中国在硬件上首先突破，但软件发展速度比硬件快。相信在四年内，国产机器人整体会逐渐好起来。”
未来，协作机器人将用到很多先进技术，其中包括机器视觉技术，这将有助于国内企业切入机器人产业上游环节，提升附加值。随着开源算法软件的不断完善与成熟，协作机器人解决问题的能力将得到提高，届时其市场接受度也将随着提高。
相信在工业4.0时代大趋势下，智慧工厂里的生产线柔性化程度更高，协作机器人与人协同共享一个工作空间将成为一种普遍的现象。
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