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挑选机器人
实操 · 10 月 16 日

协作机器人还是工业机器人:区别何在,如何选择

协作机器人在设计上有何不同,ISO 10218 和 ISO/TS 15066 标准对它有何规定,它在哪些方面优于传统机器人,又在哪些场合仍需要围栏。

Dobot CR 系列协作机械臂
图片: Dobot

“Cobot”是“协作机器人”的简称:如果针对具体工作单元的风险评估允许,这种机械臂可以在不设完整围栏的情况下放在人员身旁。这一前提最为关键:安全的不是机械臂本身,而是整个工位——包括工具、工件,以及人员在其旁边的工作方式。

下文将介绍协作机器人在结构上有何不同、标准对其有何规定、它在哪些方面真正优于传统工业机器人,又在哪些方面不及后者。

协作机器人的结构

传统工业机器人为高速和大负载而设计,通常在围栏内作业;而协作机器人的设计目标是让与人的碰撞危害尽可能小。为此采用关节力矩或电流传感器、力和速度限制,以及无尖锐边缘的轻量化结构。

第二个区别在于编程方式。SHKARAN 目录中的大多数协作机器人支持手持示教或拖拽示教,部分型号可通过平板或手机编程(JAKA Zu 7),还有一些提供 Python 和 ROS 的开放接口(AUBO i5、UFACTORY Lite 6、Elephant myCobot)。这样无需专门的机器人专家即可启动任务。

Dobot CR 系列协作机械臂:负载与臂展决定其适用场景。
Dobot CR 系列协作机械臂:负载与臂展决定其适用场景。 · 照片: Dobot

标准怎么说

工业机器人的安全由 ISO 10218-1(机器人本体)和 ISO 10218-2(集成与工作单元)规定。人机协作另由技术规范 ISO/TS 15066 说明,其中描述了四种协作模式:

  • 受监控的安全停止:人员进入区域时机器人停止,人员离开后继续工作;
  • 手动引导:操作员用手移动机器人手臂,例如示教轨迹;
  • 速度与间距监控:人越近,机器人越慢,直至停止;
  • 功率与力限制:允许接触,但力和压强不得超过人体各部位的允许值。

实际结论是:即使是最“温和”的协作机器人,一旦装有锐利工具、高温工件、焊枪或重载,也会变得危险。因此风险评估针对的是整个应用,而非单独的机械臂,在某些任务中仍然需要围栏。

协作机器人与传统机器人对比

参数协作机器人传统工业机器人
与人协作风险评估通过后可行通常在围栏内或带传感器的区域内
承重SHKARAN 目录中为 250 克至 15 公斤可达数百公斤
节拍速度出于安全考虑受限更高,主要受机械结构限制
编程手持示教、平板、图形化环境、Python/ROS控制器语言、离线编程,需要专业人员
切换到其他产品快速,适合小批量较慢,适合大批量才划算
典型任务机床上下料、包装、装配、实验室、咖啡店焊接、铸造、重载码垛、高速生产线

协作机器人的优势场景

  • 产品种类多、批量小,需要频繁重新配置机器人;
  • 场地有限,根本放不下围栏;
  • 首次自动化:需要无需复杂集成的快速启动;
  • 人机共同作业的工位:人负责送料或检验,协作机器人完成重复动作。

传统机器人更适合的场景

  • 零件和工具过重,超出协作机器人的负载;
  • 节拍很高,协作机器人因安全限制无法达到;
  • 大批量生产,机器人在围栏内连续数月重复同一动作;
  • 危险作业——焊接、搬运高温和锋利工件——任务本身就要求设置围栏。

SHKARAN 编辑部结论:如果任务是在人员身旁为机床上下料、包装、装配或搬运轻型工件,请先考虑协作机器人;如果速度和质量更重要,则应考虑传统机器人。为避免选错具体型号,请重点关注负载、臂展和重复定位精度——这些参数我们在另一篇文章中单独讲解。

延伸阅读

常见问题

协作机器人是安全的机器人吗?

并非天然安全。协作机器人的设计降低了接触风险,但安全取决于整个工作单元:工具、工件、速度以及周围人员的作业方式。因此需要依据 ISO 10218 和 ISO/TS 15066 进行风险评估。

协作机器人需要围栏吗?

不一定。如果风险评估表明不需要围栏,协作机器人即可无围栏工作。若涉及锋利工具、高温工件和危险作业,通常仍需设置围栏。

协作机器人与普通工业机器人有何区别?

负载和速度较低,关节带力传感器,支持手持示教,切换快速。传统机器人更快更强,但通常在围栏内工作。

通过 SHKARAN 可以订购哪些协作机器人?

目录中有 Dobot、AUBO、JAKA、UFACTORY、Elephant Robotics、AgileX,以及可订购的西方品牌。型号和参数见“协作机器人与机械臂”栏目。

来源和ISO 10218-1:2011 — 工业机器人安全 ↗ISO 10218-2:2011 — 机器人及机器人单元的集成 ↗ISO/TS 15066:2016 — 协作机器人 ↗SHKARAN 目录:协作机器人与机械臂 ↗

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