虽然从历史上看,协作机器人不如工业机器人受欢迎,但近年来,一些推动因素被提出以加速协作机器人的普及,例如工业 5.0、大型汽车制造商的智能工厂提案以及对生产外包日益增长的需求。.

作为生产自动化领域的先行者之一,汽车制造业是迄今为止机器人最大的市场;然而,大型汽车制造商面临的主要挑战之一是,一旦工业机器人发生故障,整条生产线就必须停工,以确保在检查过程中操作人员的安全。这一过程可能导致巨大的停机成本。然而,协作机器人或许是理想的解决方案,因为操作人员可以与机器人高效安全地协同工作,而不会影响其他机器人。奥迪发布了“智能工厂2025”计划,其中一项关键要素是改进人机交互(HRI),许多其他全球汽车制造商,例如大众和日产,也提出了类似的计划。人们相信,这些计划将推动汽车制造业协作机器人销量的快速增长。.

工业4.0作为热门话题,已研究多年。然而,工业4.0对数字化的重视也引发了一系列社会经济问题,例如对人工操作人员被取代以及温室气体排放的担忧。近期,欧盟提出了“地平线2020”和“工业5.0”计划,该计划重点强调人力资源整合(HRI)和减少二氧化碳排放。鉴于许多机器人制造商和终端用户都位于欧洲,IDTechEx认为该计划将提升对协作机器人的需求。此外,许多其他国家也提出了各自的计划,例如“中国制造2025”、“丹麦数字增长战略”以及“从互联网到机器人路线图”,旨在促进协作机器人的应用。.

工业5.0聚焦于三大领域:以人为本的制造、可持续性和业务韧性。正如欧盟近期发布的文件所述,工业5.0旨在让人工操作重返生产环节,并提升制造业的可持续性。普遍认为,工业5.0需要越来越多地部署协作机器人,但它们之间究竟有何关联?协作机器人又能为工业5.0带来哪些益处?以下由IDTechEx制作的图表对此进行了阐释。.


来源:IDTechEx - “协作机器人(Cobots)2023-2043:技术、参与者和市场”"

以人为本的制造模式对生产安全性提出了极高的要求,因为机器需要与操作人员密切配合。扭矩传感器可用于碰撞检测和力控制。操作人员预先设定扭矩传感器的数值。当发生碰撞时,传感器检测到的数值会超出预设范围,从而触发紧急停止功能。由于其可靠性高且成本低,扭矩传感器是协作机器人中最广泛使用的传感系统。然而,扭矩传感器只能在碰撞发生后检测扭矩变化,这意味着它们无法提前进行预测。接近传感器可能是一个理想的解决方案。当操作人员靠近协作机器人手臂时,传感器与人体之间的气隙电容会发生变化。但是,接近传感器价格相对较高,而且为了让协作机器人能够从各个方向检测到操作人员,需要大量的接近传感器,最终导致成本高昂,性价比降低。.

可持续性是指减少温室气体排放并减轻工业4.0可能带来的负面社会影响。例如,与工业机器人相比,协作机器人运行速度较慢,占地面积更小,因此二氧化碳排放量更低。同时,由于协作机器人与人类操作员密切合作,因此机器取代人类所引发的社会经济问题也会减少。.

最后,就韧性而言,由于新冠疫情的持续影响,例如供应链中断和通货膨胀,大型跨国公司已开始实现供应商多元化。这些影响为本地中小企业带来了巨大的机遇和挑战,使其能够提高工厂自动化水平,满足这些大型企业的产能需求。一些中小企业已经开始在其生产线上安装协作机器人,以提升产能。.

总而言之,与工业4.0相比,向工业5.0过渡的过程中,自动化或制造业领域并没有发生显著的技术变革。IDTechEx认为,工业5.0将为协作机器人带来巨大的发展机遇。作为工业5.0的先行者,欧洲协作机器人的应用迅速增长,IDTechEx相信其他大型区域经济体也将推动协作机器人的应用。.