2015年11月第17屆上海工博會期間，發那科在中國地區正式推出當時全球負載最大的協作機器人CR-35iA，一舉“名震江湖”。

據悉，CR-35iA機器人手腕部最大負載可達35kg，運動半徑達1813mm；作為一款協作機器人，完善的安全功能使CR-35iA可以在沒有安全圍欄隔離的情況下，與人在同一個空間工作，被廣泛應用于汽車制造、機床上下料等工作中。

自此，協作機器人的負載范圍不斷擴大，從最早的10kg擴大到20kg，從UR16e、安川HC20DT到遨博i16、節卡Zu18等產品的問世，大負載協作機器人頻繁地出現在人們的視野中。

然而，有別于傳統工業機器人，協作機器人給人的第一印象就是小巧與靈活，當負載不斷增大之后，如何保證協作機器人的精準控制、安全性等。更為關鍵的是，真實的市場需求在哪？

多大才是大負載？

從ABB的500g負載單臂協作機器人YuMi，到負載35kg的FANUCCR-35iA，再到負載能夠達到110kg甚至是更大的柯馬AURA協作機器人，不禁讓人開始思考，協作機器人的負載到底多少合適？多大的負載才算是大負載？

遨博智能副總裁黃洪波認為，一般意義上，負載超過10kg，即可認為是大負載協作機器人。

在艾利特CTO孫愷博士看來，只有運動半徑在1.7m及以上，負載超過20kg才能算是大負載。即使是把運動半徑1.3m、負載12kg的機器人縮短連桿，其仍然不能定義為大負載，這一產品并不存在明顯的技術難度。

大族機器人總經理王光能認為，協作機器人負載的上限主要取決于減速機等核心零部件。一般20kg負載以下機器人關節用諧波減速器，當協作機器人負載突破20kg后，則需要將諧波減速器換成RV減速器，這將使機器人本體變得笨重，協作機器人靈活小巧的優勢也將受限。

目前，市場對協作機器人的負載是有一定要求的，一般將協作機器人負載控制在16kg是大部分客戶的選擇。由于機器人本身有自重，同時還要還要配上不少零部件以及夾爪等，可能會導致超過承重等問題，這使得一些客戶對負載超過12kg的協作機器人會產生擔憂。

事實上，要回答這個問題，更為關鍵的是看人的承重上限在什么水平。畢竟協作機器人的主要目標還是替代人工工作，而20kg負載以上的工作，人工作業較少，因此不是協作機器人主要的工作范圍，孫愷強調道。

即使如此，市場上超過16kg的協作機器人并不少見。越疆科技研發總經理劉主福表示，通過與眾多集成商、終端客戶的交流及市場調查，越疆科技發現某些大負載機器人在應用過程中，也需要與人交互、協作等；而傳統工業機器人不僅存在無法與人安全交互協作的問題，其使用體驗也較差，無法適應小批量多品種的快速柔性化生產需求。

這正是協作機器人的優勢所在，同時也是大負載協作機器人逐漸變多的原因。

大負載帶來的那些挑戰

由于協作機器人剛度偏弱，故而在增大負載的情況下，一般都會縮短臂長，工作半徑減少。

高工機器人產業研究所（GGII）認為，協作機器人之所以稱為協作，安全性是保證其能夠實現人機協作的基礎，負載的增大，意味著其協作的性能會受到一定程度的打折，需要通過其他方式進行補償，如傳感器、軟件算法、附加外設等，在一定程度上會對成本形成一定的考驗。

在安全問題保障上，目前市面上大部分的協作機器人采用的主要是碰撞檢測的方式實現安全，仍然屬于接觸式的安全防護，存在碰撞傷害的風險，在本體質量和負載一定的情況下，為達到允許的生物力學限制，協作安全模式下要大幅進行減速。

但由于機器人自身安全屬性，沖擊、夾傷的危險性依然較大，不少廠家在此基礎上增加視覺解決方案，這又對部署空間有較大要求，同時也存在視覺盲區和死角等痛點。

對此，越疆科技采用了非接觸電子皮膚主動防護的協作機器人方案，通過非接觸式傳感機理，在距離人體10-20cm的距離即可實現外物感知，進行碰前防護，這一解決方案使得協作機器人安全最大速度由0.25m/s到1m/s。

孫愷指出，在保障安全性的基礎上，盡量提高協作機器人的運行速度，這對關節扭矩檢測精度要求將大大提高，大負載協作機器人如何達到這一要求才是主要問題。

此外，參照大負載的工業機器人，不難發現，隨著負載的逐步增加，機器人的控制難度將極大，對機器人的效率和穩定性也帶來了一系列挑戰，協作機器人也不例外，負載同時也是負擔。

節卡機器人CTO許雄博士告訴「高工機器人」，為解決上述痛點，節卡機器人自主研發了雙編碼器全閉環控制策略、動力學轉矩前饋策略、安全控制策略-力矩限制及碰撞檢測三大核心技術，在此基礎上，JAKA Zu 18誕生了，其自重（含電纜）僅35kg，負載自重比高達1:1.94，臂展為1073mm。

為了應對更大的負載，JAKA Zu 18協作機器人對大小臂桿都進行了優化設計，提升了大小臂桿的強度與剛度，使得在大負載作用下大小臂桿的變形量更小。

但更重要的問題是，終端用戶是否對大負載協作機器人有真正的需求，在大負載機器人應用場景中，一定要人機協作嗎？

據黃洪波介紹，隨著協作機器人的應用越來越多，很多客戶提出了大負載的要求（主要是16kg和20kg），但這不能說是協作機器人的發展趨勢，畢竟大負載除了負重載荷滿足了應用需求，還要考慮其剛性、速度、臂展等，與傳統工業機器人相比，大負載協作機器人在某些條件下，并不具備優勢，因此大部分的大負載協作機器人還是以試探性應用為主，其場景主要是搬運、碼垛等。

相較于輕量型協作機器人，大負載的機器人由于負載的增大，絕對精度會出現一定程度的降低，因此其主要應用場景還是集中在定點的搬運、包裝、碼垛等領域。越疆科技結合非接觸式電子皮膚系列化的大負載協作機器人產品，目前已經在工件上下料、食品包裝等領域得到應用，客戶通過非接觸式的安全防護，兼顧了安全與效率。

市場需求的產物?

存在即合理，產品始終是緊跟市場需求的。協作機器人負載越來越大，本身也是為了解決某些細分場合中替代人力的問題，同樣部分企業的產品行為也只是來自其觀察到的市場需求而已。

至于對大負載協作機器人是否“越界”的看法，黃洪波認為，產品本身不會存在明顯的“界限”，它會根據事物發展的規律去尋找應用的拓展；通過產品線的補充及產品技術的突破，來達到行業發展的新契機，為企業增加一個新的業務增長點。甚至未來，協作機器人與傳統工業機器人之間將逐步融合、互相借鑒，而后在定位各自適合的場景。

大負載協作也只是學習借鑒了傳統工業機器人，正如工業機器人正在逐步增加力傳感器一樣，因此不能簡單地定義為產品“越界”，更應該稱之為融合共生。互相借鑒，共同“打怪”。

責任編輯：PSY

原文標題：大負載協作機器人“越界”了嗎？

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