多元复杂环境下的协作机器人发展路径分析

文:2023年第六期

  当今世界,工业发展已进入复杂多元的新时代。物联网、人工智能、云计算等高科技的广泛应用,对工业机器人提出了更高、更精准的技术要求。对于诸多高难度、高强度甚至处于极端环境的工作,机器人的介入和协作赋予了这些场景全新的工作视角和解决方案,不仅能够在极端环境中代替人类完成各种任务,还能更精准地完成人手无法进行的精细操作。随着协作机器人技术的发展和完善,机器人的应用领域和产品矩阵也在不断拓宽,产品型号越来越丰富,成为多元复杂环境下工业发展的强大推动者。

  1多元化应用下的协作机器人

  (1)大负载、高柔性应用

  协作机器人设计初衷是实现安全性、轻量化,高灵活等特性,目前市场以3kg~6kg级别轻负载协作机器人为主。而近年来随着机械加工、汽车零部件、家电、食品饮料、医疗用品等行业对大负载产品的需求增加,大负载协作机器人在对刚性和负载要求较高的应用场景,如焊接、搬运、包装、码垛等领域多有应用。

  码垛是当前协作机器人的主要应用之一,近年来码垛应用逐渐从大批量、尺寸固定的商品转变为按需生产的多品种、小批量商品。这种变化对协作机器人的柔性能力和负载能力提出了更高的要求。协作机器人需要能够适应不同尺寸、重量和形状的货物,以及快速调整工作任务和位置,以满足生产需求。

  传统工业机器人难以满足生产的柔性、灵活性需求,而轻型协作机器人又无法满足生产中大负载、高刚性的作业的要求。这时大负载协作机器人满足大负载和大臂展需求的同时,又具备较高的灵活度、精确度和安全性,在一定程度上填补了当前的市场空白。目前已有不少协作机器人厂商如艾利特(ELITE ROBOTS)、优傲(UR)、节卡(JAKA)、遨博(AUBO)等对大负载、大臂展产品进行了研发。其中艾利特(ELITE ROBOTS)于 2023年分别研发了臂展1800mm、负载20kg的CS620协作机器人和臂展1500mm、负载25kg的CS625协作机器人,以及臂展2,000mm,负载可达20kg的CS520H协作机器人,实现大臂展的同时也满足了实际负载要求,适用于搬运、码垛等场景中,很大程度上拓宽了在市场中的应用空间。

  (2)“技术活”应用

  螺丝锁付、涂胶、打磨、抛光、去毛刺、焊接、切割等精细化工作也存在许多痛点,面临大量的“机器换人”需求。例如在螺丝锁付中,人工作业劳动强度大,装配质量不够统一,成品良率难以提高;在涂胶中,传统工业机器人由于安全性限制,需要用护栏与工作人员分隔开,产线利用率受限、人工涂胶较难把控精度和质量。

  协作机器人能否灵活满足上述“技术活”应用,国产机器人厂商给我们了答案。

  围绕精细化应用场景,艾利特专门研发了CSR回转体系列协作机器人。相比于其他协作机器人产品,CSR简化末端关节,拉近末端工具与末端轴的距离,在工作时更加灵活,满足螺丝锁付在狭小空间内角度刁钻及各种复杂工件的工艺要求。搭配力控指令与力控工艺包可实现精确的复杂曲面打磨、抛光等作业。

  协作机器人在解决精细化工作的痛点和满足“技术活”需求上具有巨大潜力,国产机器人厂商通过研发创新产品为市场提供了优秀的解决方案。

  (3)特殊环境作业

  在许多工业作业中,潮湿和粉尘是常见的环境痛点。在机器人的各项参数中,除了负载、臂展、精度等基本指标,防护等级同样非常重要,而IP68作为业内最高的防水防尘等级,是一座考验协作机器人保护等级的分水岭。国产协作机器人艾利特,今年上半年,就率先宣布CS系列及其子系列全系标配IP68,在IP防护等级这项高端化象征的硬核指标上,亮出了满分成绩。

  而在石油、化工、煤矿等属于高危作业环境,在运输和贮存的各个过程中,都可能会发生爆炸和火灾等严重事故,对协作机器人的防护功能提出了更高要求。目前在日常运维中用机器人替代人工已成为发展趋势,为满足高防护标准的工作环境需求,艾利特还研发了针对危险易爆环境的具有高安全性防爆技术的CS防爆系列协作机器人。

  2 拓宽产品矩阵,应对细分领域需求

  (1)从通用到细分领域,拓宽产品矩阵推陈出新

  协作机器人主要应用在下游行业的柔性化非标化场景,协作机器人的下游细分行业种类繁多,其具备典型的非标属性。例如,在航空、汽车、电子等行业中,需要精细控制和复杂操作的任务不断增加,不同行业中对协作机器人的性能、功能、规格大小要求也各不相同。

  在协作机器人发展现阶段,出现了众多“同质化”厂商,资本市场开始降温。越来越多的协作机器人厂商开始突破传统工业应用、以客户真实需求和行业痛点为中心拓展产品矩阵来增强自身竞争力,协作机器人市场慢慢由通用转向细分领域。

  2023年,协作机器人市场继续高速发展,各大厂商竞相发布新品。厂商通过研发及集成技术的突破与革新,为自身的强势领域不断拓展新的应用场景,为整个协作机器人市场带来源源不断的活力。国产协作机器人厂商艾利特一直秉持推陈出新的观念,跳出传统场景,针对真实行业痛点与客户需求进行产品研发,仅2023年就推出了29款型号新品,快速适应市场发展和客户需求。

  (2)深挖多元行业场景,量身定制解决方案

  在纷繁复杂的市场竞争中,协作机器人厂商意识到仅仅提供机器人本体并不能满足客户的需求,因此他们通过深挖多元行业场景,量身定制解决方案的方式来不断推陈出新。这种定制化解决方案的推出不仅提高了机器人的实用性和适用性,还进一步拓宽了机器人的应用范围。光伏、锂电、新能源汽车等行业在近两年发展如火如荼,作为新兴下游市场,中国协作机器人厂商纷纷加速布局,借机占领市场。

  近期,某电子、汽车及新能源头部企业,与国产协作机器人厂商艾利特签下目前协作机器人市场全球最大全产业链单一订单,一次性下单超2000台国产六轴协作机器人。

  据艾利特相关负责人表示:“大订单对整个行业都是利好消息,这证明协作机器人的赛道越走越宽,也相信生态合作伙伴对协作机器人会越来越有信心。艾利特将积极应对市场变化、继续发掘增量机会,坚持产品力提升,在国内持续深耕的同时,持续拓展海外市场,让世界看到‘中国智造’的力量。”

  协作机器人安全灵活、简单易用、投资回报率高,尤其适用于锂电池生产中后段工艺的半自动线和试制线,在检测、涂胶、贴标、焊接、上下料、锁付等工序中都有大量应用机会。

  据了解,艾利特针对锂电电池制造流程中的应用点,在制芯工程、模组组装、PACK线等产线,实现了下箱体上线清洁、模组安装固定、水冷回路气密测试、上盖板装配拧紧、ATS测试、BUD&Bus装配/拧紧等实际应用,解决了客户在新能源汽车、锂电、汽车三电等领域的各种“痛点”及需求。

  总的来看,协作机器人厂商通过不断推陈出新来满足客户需求、提升产品竞争力,进而推动整体行业发展。

  3 协作机器人市场分析

  (1)市场规模预测

  随着以3C电子、汽车为代表的传统制造业对旧产线的柔性自动化升级诉求增多,协作机器人凭借灵活部署、提效降本的优势,解决了许多制造业企业的柔性自动化改造难题,协作机器人导入需求大幅增加,市场保持良好增长。

工业机器人

  图1 2015-2025年协作机器人市场销售规模

  (2)从长远来看,协作机器人未来市场空间广阔

  协作机器人高度契合制造企业对于智能制造、人机协同、柔性化制造的转型需求。不仅可以在工业领域应用,还可以在餐饮、健康医疗、农业、轨交等非工业领域开拓新场景,非工业场景需求有待进一步开发,具有广泛的应用延展性。

  4 结语

  协作机器人市场蓬勃发展的同时,新型协作机器人厂商与传统工业机器人厂商纷纷入局并争先抢夺市场。面对竞争激烈的协作机器人市场,机器人厂商们正积极应对挑战,通过深挖多元行业场景和量身定制解决方案来不断推陈出新。同时,国产协作机器人也不断进行自我创新突破,通过优化性能和功能,适应不同行业的需求。

  未来,我们可以期待在更多行业领域中,机器人的深入应用和个性化定制解决方案的不断涌现。随着技术的进步和应用的拓展,机器人将继续为各行各业带来革命性的变革和增长的机遇。

工业机器人

(图片来源:艾利特机器人)

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