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          能造鞋、倒啤酒的協作機器人,會是一個新風口么?

          美國時間4月26日,全球知名自動設備供應商泰瑞達將1.48億美元砸向一家協作機器人創業公司Mobile Industrial Robots(簡稱MiR ),并承諾如果到2020年MiR能達到業績目標,還將追加1.24億美元。


          然而,鮮為人知的是,三年前泰瑞達就曾將2.85億美元砸中另外一家機器人Universal Robots,也就是國際知名的丹麥協作機器人公司優傲機器人。


          到底是什么驅使著這個自動化設備供應巨頭,肯花費高達4.33億美元兩次收購協作機器人創企呢?今天,智東西梳理出了全球40多家協作機器人企業,帶你看清令巨頭資本頻頻倒向的協作機器人行業有何玄妙之處。


          前幾年,工業領域“機器換人”的呼聲不斷,然而卻在技術不成熟、應用不現實的情況下漸漸失去了聲響。取而代之,“人機協作”成為產業界、學術界和市場方面的共識。


          而“人機協作”的基礎是“協作機器人”,這種機器人與傳統的汽車制造廠中組裝馬達、底盤而不需人靠近的大型工業機器人不同,協作機器人更加嬌小,甚至可以放在桌面上工作,而其最突出的特點是可以與人類“筆肩作戰”,共同完成工作。正是由于協作機器人既能協作人類完成工作,又能友好保障人類的安全,因此它也成為機器人行業的新熱門領域。



          就在前兩天,阿迪達斯的第二座機器人工廠Speedfactory也正式宣布落成,這個占地7.4萬平方英尺的“黑科技”工廠只有150名人類雇員,大部分工作都由機器人和人類協作完成。Speedfactory專門用于生產私人訂制款和限量版的運動鞋——你腳上的阿迪達斯說不定就出自它們之手。


          市場方面也同樣看好協作機器人領域,2016年Markets and Markets和Research and Markets兩家市場調查公司紛紛發布報告稱:到2021年,協作機器人的全球銷售總額將達20億美元。緊接著,2017年Transparency Market Research也發布報告稱到2024年低,全球協作機器人市值將達950億美元,實現年均30%復合增長。


          如此看來,從學術界、產業界到市場環境,所有人都認為協作機器人將成為機器人行業發展的方向。然而,目前我們卻沒有看到協作機器人呈現爆發式的應用,為什么協作機器人這把火點了兩三年,卻還是無法讓協作機器人真正大火起來呢?


          最近,智東西調查了協作機器人這一行業,發現目前做協作機器人的較為知名的企業已有30多家,其中不僅工業機器人四大家族全部入局,由于入門成本較低也吸引了不少創業者涌入。我們發現目前,協作機器人的應用主要集中在輕工業領域,雖具有成本低、操作簡單的優點,但也在技術和能力上有所限制。


          協作機器人與傳統工業機器人的區別


          既然,協作機器人主要應用于工業機器人領域,那么協作機器人與傳統的工業機器人相比有哪些優勢呢?


          1. 安全性高。傳統的工業機器人由于不能感知人的存在,傻乎乎地完全聽令于既定程序,對人來說非常危險,因此人類與機器人必須要保持必要的距離。協作機器人通過配備多重傳感器,可以感知人的存在,因此無需使用安全圍欄將人機隔離,人和機器人始終在進行交互,相互配合完成工作。


          2. 操作簡單。大部分的協作機器人的主機都非常小,對安裝場地的限制也非常小,安裝起來非常的簡便,并且可以手動調整位置或移動。傳統的機器人編程非常復雜、耗時,并且需要專業人士進行處理,而協作機器人的廠商,會為其搭配相應的系統軟件,編程也變得更加容易,因此可以頻繁的進行任務轉換。


          3. 成本低。使用成本一直是限制機器人應用的一個重要問題,傳統機器人中機器人本體成本占系統總成本的25%~30%,其余成本則是關于機器人編程、安裝以及專用的屏蔽工作間等。而協作機器人的成本主要在于學習、操作、安裝配置等方面的成本。


          不過,協作機器人也有一定的局限性,主要表現在三個方面:


          1. 速度慢。協作機器人的運行速度只有傳統工業機器人的1/3~2/3,造成這一問題的原因是協作機器人需要對運轉進行控制,以防傷害到人,因此運行的速度比較慢。


          2. 負載小。協作機器人的負載都較低,一般都在10kg以下,這個缺點也是由于為了降低碰撞造成的損失,同時協作機器人較小的自重也導致協作機器人的剛性比傳統機器人差很多,重復定位精度也更低。因此,協作機器人在輕工業和演示教學方面應用更廣泛。


          3. 工作范圍小。協作機器人的體積一般都較小,常常被用于桌面,機器臂的長度有限,所以協作機器人的工作范圍也比較小,這也限制了協作機器人的應用場景和領域。



          協作機器人四大派系玩家就位


          整體上看,目前協作機器人領域吸引了非常多的玩家入局,不僅工業四大家族(ABB、發那科、庫卡、安川機電)全部入局,還有歐姆龍、博世、柯馬等大型企業,以及Rethink、Franka、優傲等知名創企。


          國內方面,新松、格力、大族激光等都在入局協作機器人領域,遨博智能、節卡機器人、珞石機器人、艾利特等創業公司的也在積極研發和開拓市場。由于玩家所處地理位置的不同,相對在工業基礎和技術上也會有所差異,因此,我們將協作機器人玩家大致分成了四大派系:歐系、美系、日系和國產系。



          一、歐系:


          1. 優傲機器人


          歐洲是現代工業的發源地,工業技術和基礎實力都很強,四大家族的ABB、庫卡都發源于歐洲。在歐系里,丹麥的優傲機器人是協作機器人領域的核心玩家,2008年推出的首款協作機器人產品UR5也成為不少后入玩家爭相模仿的對象。



          優傲成立于2005年,2011年開始進入中國市場,2015年被美國自動測試設備的大型供應商泰瑞達以2.85億美元現金收購。2008年優傲推出的UR5被認為是世界上第一臺協作機器人,僅通過聲音、手勢、圖形就能夠理解人類指令,模塊化的插頭和生產部件,僅需三天就可完成機器人系統的部署。目前,優傲的協作機器人主要有UR3、UR5和UR10三個系列,其中的3、5、10代表的是協作機器人的負載能力(以kg為單位)。


          2. ABB



          作為工業機器人四大家族的ABB,也十分看好協作機器人市場。2015年ABB推出了雙臂協作機器人YuMi?(有人將其譯為“玉米”),YuMi的外觀設計非常有趣,看起來像一個抱臂的人類,該設計也曾獲得德國的紅點設計獎。YuMi采用單臂七軸,雙臂14軸的設計,機身小巧、重量輕,非常靈活,運動速度也更快,缺點是負載太小,單臂負載只有500g。2017年的東京機器人展會上,ABB還展會了單臂的YuMi,據稱將在2018年正式推出,不過目前還沒有任何動靜。



          二、美系:


          1. Rethink Robotics


          美國作為互聯網的發源過,在工業實力和軟件實力上都具有優勢。在前沿技術的研究上,美國的知名大學也是種走在前列。近年來美國不少大學的教授開始創業,其中MIT機器人教授、原人工智能實驗室主任Rodney Brooks就是其中之一。他不僅聯合創始iRobot,還在2008年創立了協作機器人公司Rethink Robotics。


          Rethink Robotics是協作機器人領域的知名玩家,2012年Rethink推出了首款協作機器人Baxter。2015年又推出比Baxter體型更小的協作機器人Sawyer,可完成測試電路板等高精度工業任務。Sawyer有亮眼的紅色機械臂,并且還配有可現實卡通臉的屏幕,它也非常受市場的歡迎,不僅日本的機器人咖啡廳采用了Sawyer,此前伯克利大學研究的機器人“預見未來”算法也是利用這款機器人做的開發。



          三、日系:


          1. 安川機電:


          日本的工業化也非常的發達,四大家族的發那科和安川機電就是日企,它們在機器人核心零部件減速機和伺服電機上,幾乎處于壟斷地位。繼ABB推出了雙臂YuMi機器人,庫卡推出了七軸LBRiiwa機器人,安川電機也研發出了36厘米的六軸機器人MotoMINI,可搬運重量為500g,最大伸展距離為246mm,重量為4.3kg。采用人可抱起搬走的尺寸,也可安裝在桌子上。速度方面,MotoMINI將特定動作的節拍時間縮短了25%,可用于高速動作的部件組裝工作。而在精度方面,MotoMINI也達到了反復定位精度±0.02mm。



          四、國產系列:


          目前,中國出現了許多的協作機器人玩家,以國內機器人龍頭企業新松為代表,同時由董小姐帶領的格力也在去年展出了單臂、雙臂兩款協作機器人。除了這些大型企業入局外,由于協作機器人小型、輕量的特點也使得玩家的入門成本低于大型的工業機器人,同時在應用領域上,協作機器人也可用于輕工業和服務業,主要是在3C行業和醫療輔助方面。


          1. 新松機器人



          2015年在上海工博會上,新松推出了其自主研發的柔性多關節國內首臺七軸雙臂協作機器人,具有高靈活性、安全性、自主避障、快速配置等特點,基于可動仿生雙眼視覺系統實現實時深度信息和三維重構技術。


          2. 遨博智能



          遨博智能是一家成立于2015年的國內機器人創企,不過這家公司的技術團隊卻是集合了北航、清華、中科院以及美國密歇根理工大學的研究者,研發人員的數量占到公司總數的2/3。據遨博智能工作人員透露,遨博智能的產品零部件全部是國產化產品,自主研發率達90%以上。產品方面,他們推出了工業級機械臂i5和針對教育行業的輕量機械臂MRA7。


          協作機器人應用場景


          2013年中國成為工業機器人最大的市場,因此工業領域也成為協作機器人用量最大的領域。目前,協作機器人在工業領域有七大場景應用:拾取、放置、設備看護、包裝碼垛、加工作業、精加工作業、質量檢測。這些應用主要是代替工人進行重復性高、危險性高的勞動。


          除了工業領域,協作機器人因其可對人類進行感知,安全性高,還被用于服務行業。比如,今年2月日本東京澀谷的“奇特咖啡廳”,就采用了Rethink Robotics的Sawyer來為客人服務。Sawyer所附帶的屏幕可以現實出卡通表情,同時它還可以發出“歡迎光臨、來點美味的咖啡怎么樣”的語音來迎接客人。只要設定好程序,協作機器人還可以做倒咖啡、烹飪美食或者輔助人類支撐攝像機等工作。



          醫療市場也是協作機器人的一大應用領域,比如,丹麥的哥本哈根大學醫院就采用兩臺UR5機器人每天處理3000個血樣,并能夠保持在1小時內交付90%以上的結果,使可分析樣本增加了20%。此外,在3月份的AWE上,智東西遇到了跟隨美的來到展會現場的庫卡,庫卡不僅展示了機器人倒啤酒的“絕技”,還展示了輕量型機器人LBR Med,可用于輔助內窺鏡檢查或活檢,還可用于鋸骨或固定椎弓根螺釘。


          近年來,繼亞馬遜kiva系統后,倉儲物流機器人成為新風口,引得阿里、京東、??低?、蘇寧等紛紛布局。國內也出現了許多創企,美的旗下的安德森、與京東合作的馬路創新等等。這些物流倉儲機器人在倉庫與人類合作分揀貨物,機器人之間也彼此相互配合。


          協作機器人的發展瓶頸


          對于國內機器人企業來說,核心零部件始終是一個大問題,主要涉及對標減速系統、伺服系統、控制系統的精密減速機、伺服電機、控制器三大部件。而國內機器人的三大核心部件基本依賴進口,而這三者的成本占達到了70%,嚴重影響了國內協作機器人的議價能力。


          美的機器人研究中心研究員龔黎明博士認為,協作機器人需要大量的傳感器的使用,并搭配保護工作人員的安全算法。由此來看,機器人是一個計算機學、工程學、動力學等多專業交叉的學科,想要開發出滿足用戶需求的優秀產品也是十分不容易的。因此,協作機器人的研發對人才的要求也非常高,主要有負責運動控制、伺服驅動的研發團隊,負責用戶體驗設計、工業設計的產品團隊,以及負責加工、組裝、質量控制的生產團隊。


          協作機器人雖然有著體積小,安全性高的優勢,但在實用性上也有一些不足。比如Sawyer的圖形界面,只能進行一些簡單的拾或取動作,稍復雜的工作還是會涉及到使用機器人語言進行編程,增加了機器人的部署時間以及開發者的工作量。因此,協作機器人的軟件系統還需降低使用門檻,才能吸引到更多的消費者。

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