書接上文，上文書說道，協(xié)作機(jī)器人與人可以在同一個(gè)協(xié)作工作區(qū)并且直接交互，又講述了協(xié)作機(jī)器人的門派之分。今天咱們接著往下聊。

前面講過，現(xiàn)在市場超過90%的所謂協(xié)作機(jī)器人都是采用UR的方案或者在UR的方案上做演變。( C4 d# K3 h) B; @! }

不得不佩服中國工程師的解題能力，短短幾年，UR的結(jié)構(gòu)已經(jīng)被徹底破解，并且快速結(jié)實(shí)國產(chǎn)化、廉價(jià)化。當(dāng)然UR穩(wěn)坐協(xié)作機(jī)器人第一把交椅（至少目前是）并非靠的本體結(jié)構(gòu)。模塊化的設(shè)計(jì)是UR先發(fā)制人的優(yōu)勢，靠著新穎的結(jié)構(gòu)，協(xié)作的概念炒作，UR快速占領(lǐng)市場，積累了大量用戶體驗(yàn)，所以盡管關(guān)于UR本體的吐槽不絕于耳，但對(duì)UR的用戶體驗(yàn)又贊不絕口，并且豐富的接口與配件也相當(dāng)實(shí)用，當(dāng)然，前提是你用得起~~~~

關(guān)于協(xié)作機(jī)器人的結(jié)構(gòu)分析，網(wǎng)上有很多專業(yè)的文章，特別是UR的拆機(jī)文章挺多的，iiwa大多是猜測與推測，大概是因?yàn)橘I不起，買得起也拆不起吧。哈哈哈哈哈~~~~~

今天，我們換個(gè)角度，不深入談點(diǎn)，而是從面的角度聊聊從典型的UR結(jié)構(gòu)往外衍生出哪些變化。

      首先快速講一下UR模組的結(jié)構(gòu)，要詳細(xì)的可以在網(wǎng)上找找相關(guān)的解析文章。結(jié)合下面找到的幾個(gè)典型圖片我們來做分析。

傳統(tǒng)的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)是電機(jī)加減速機(jī)的組合，電機(jī)實(shí)際包含了電機(jī)、剎車、編碼器三個(gè)部件。UR在這個(gè)基礎(chǔ)上把高壓電機(jī)變成了48V無框電機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)低壓電機(jī)也更符合安規(guī)要求。剎車則是撞針式（也叫插銷式、五爪剎車、六爪剎車，結(jié)構(gòu)原理相同）。編碼器則拆分成兩個(gè)，電機(jī)端為增量式編碼器，控制速度與加速度，另一個(gè)則在減速機(jī)的輸出端，控制位置。同時(shí)把驅(qū)動(dòng)器也集成在了電機(jī)上，現(xiàn)在99.999%的模組都是這樣的布局。
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雖然這是當(dāng)前使用最多的結(jié)構(gòu)，然而卻不是最優(yōu)結(jié)構(gòu)，因此在這個(gè)基礎(chǔ)上衍生了不少變化。

      第一，諧波減速機(jī)成本較高，為了降低成本，自然是要換國產(chǎn)，UR也是大量使用綠的減速機(jī)，成為綠的最大客戶。然而，有UR這樣的品牌與量能讓綠的壓價(jià)到底的實(shí)在太少，于是便有廠家劍走偏峰，諧波用不起，那我用行星啊，行星的價(jià)格可以做到多低？大概可以做到諧波的1/10吧。行星精度雖低，但也看應(yīng)用，而且行星低噪音、低發(fā)熱、低摩擦的優(yōu)勢其實(shí)與協(xié)作也挺配，比如諧波的增速啟動(dòng)扭矩比行星要大多了，影響拖拉示教性能。另一方面，行星裝配也比諧波要簡單一些，除了精度的犧牲，行星也無法走中空結(jié)構(gòu)，無框電機(jī)都省了~~~~按照現(xiàn)在協(xié)作負(fù)載越做越大的趨勢，我估計(jì)很快RV的模組也會(huì)出現(xiàn)了~~~

第二、插銷式剎車其實(shí)存在致命缺陷，也是UR發(fā)生最多的客訴之一。想想插銷式剎車的原理，剎車時(shí)插銷必須要插入爪與爪之間的間隙，那萬一剛好插在爪子上呢？如果爪子沒有壞的話，理想情況是爪子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直到插銷滑入間隙。而打開剎車時(shí)，由于重力的關(guān)系，爪子與插銷一定是挨著的，所以插銷不能直接拔出，需要讓關(guān)節(jié)先運(yùn)動(dòng)一個(gè)小角度使得插銷位于間隙中才可以抽出。那么萬一剎車后發(fā)生碰撞呢，那就是插銷與爪子硬碰硬，要么爪子壞，要么插銷壞。想想如果UR機(jī)器人放在車上，如果不是固定死的，在路上顛簸幾下，或者發(fā)生了碰撞，恭喜你，很可能機(jī)器人就該換模組了。而這一切都會(huì)被歸結(jié)為一個(gè)問題：客戶使用問題~~~~掏錢吧~~~~) a- z5 ~6 R2 L6 H) {5 V

至今為止，UR仍是采用這種剎車設(shè)計(jì)。不過在e系列上，UR在這個(gè)上面做了改良，剎車狀態(tài)下硬推關(guān)節(jié)，超過某個(gè)力，是可以把爪子推動(dòng)了，這大概是出于安全考慮，避免如果出現(xiàn)壓到人的情況，可以相對(duì)容易把機(jī)器人拉開，但也可能是出于成本跟體積的考慮，UR還是保留插銷式，只是改善，而不是根除，因?yàn)殡m然爪子可以動(dòng)了，但爪子一動(dòng)，零點(diǎn)就丟了，還是得返修。想想也是，沖壓的鈑金跟電磁鐵能值幾個(gè)錢~~~~所以明知這個(gè)方案有問題，國產(chǎn)大多數(shù)廠家還是照抄不誤。

       當(dāng)然也有開拓者，也有不少廠家更希望有更合理的方案，于是有部分廠家把插銷式剎車換成了傳統(tǒng)的摩擦式剎車，這樣剎車的故障率會(huì)小很多，看看一般伺服電機(jī)上剎車的故障率就知道了，隨時(shí)拍急停，機(jī)器人停的時(shí)候也不會(huì)有間隙。但是~~~~摩擦式剎車也有它的問題需要小心 處理，誰用誰知道~~~~

第三、雙編碼器。目前比較多的方案是電機(jī)端采用增量式編碼器，而輸出端采用單圈絕對(duì)值編碼器，有用磁編，也有用電容編碼器，也有光編，各有各的考慮。但這種搭配有個(gè)問題是一旦機(jī)器人掉電情況下轉(zhuǎn)動(dòng)模組超過一定角度，零點(diǎn)就丟失~~~~UR的另一個(gè)痛點(diǎn)！每次UR啟動(dòng)都要確認(rèn)機(jī)器人是否被動(dòng)過，否則就得聯(lián)系廠家~~~~于是，聰明的中國工程師當(dāng)時(shí)又有新方案，真多圈，偽多圈了解下~~~~

第四、電機(jī)。毫無疑問，現(xiàn)在協(xié)作機(jī)器人關(guān)節(jié)中絕大多數(shù)使用的是48V無框電機(jī)。其實(shí)從技術(shù)實(shí)現(xiàn)來說，要做碰撞檢測與拖拉示教，無框電機(jī)并不是唯一選擇，其實(shí)普通電機(jī)也完全可以實(shí)現(xiàn)，并且也有人這么用。只是48V電機(jī)更符合協(xié)作安全的特性，無框電機(jī)也更容易實(shí)現(xiàn)中空雙編碼器、中空剎車、中空驅(qū)動(dòng)器的緊湊組合。于是無框電機(jī)作為新鮮事物自然水漲船高，趁著沒有被做爛，能割一波是割波。從功能實(shí)現(xiàn)，成本最優(yōu)的思路出發(fā)，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)貴，于是有人開始用外轉(zhuǎn)子電機(jī)，價(jià)格便宜，慣量還大，還更扁平~~~完美~~~

第五、中空。UR的另一個(gè)不足是中空孔徑小，只能穿幾根線，而且模組本身標(biāo)稱可以正負(fù)360度旋轉(zhuǎn)。說是正負(fù)360度，實(shí)際真正使用到的場景很少，也大概也是很多廠家使用的其實(shí)并非高柔線纜，要是真正遇到正負(fù)360度旋轉(zhuǎn)的場景就~~~~~關(guān)于中空，有兩個(gè)衍生，一種是大中空的模組，給客戶穿線，其實(shí)像UR這種只能外部走線的協(xié)作機(jī)器人，也從另一個(gè)角度限制了正負(fù)360度，另一種就是滑環(huán)，正負(fù)無限度旋轉(zhuǎn)，完美~~~~~

第六、力控方式，UR系列是不帶力傳感器的，只用電流實(shí)現(xiàn)力控，用戶體驗(yàn)自然欠佳，但是便宜，所以目前絕大多數(shù)協(xié)作都是采用這種方案。而在URe系列中，UR在末端增加了一個(gè)力傳感器實(shí)現(xiàn)更精確的力控，注意，是真的只加了一個(gè)力傳感器，然后價(jià)格就上去了，而如果你要使用這個(gè)力傳感器的軟件，不好意思，得另外加錢~~~

       要真正實(shí)現(xiàn)完美力控，還得是每個(gè)關(guān)節(jié)都加上力傳感器，iiwa的每一個(gè)DEMO都能驚艷全場，領(lǐng)導(dǎo)協(xié)作機(jī)器人技術(shù)，一直被模仿，從未被超越，不對(duì)，能模仿者都甚少~~~~~

協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用
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為什么說世上本沒有協(xié)作？協(xié)作，協(xié)作，就是協(xié)同與合作。而目前的所謂協(xié)作機(jī)器人都遠(yuǎn)未達(dá)到這一點(diǎn)，或者說只是實(shí)現(xiàn)了初級(jí)階段。
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       我們可以先看看協(xié)作機(jī)器人出貨量最大的UR機(jī)器人都賣到哪里，下面是UR官網(wǎng)的典型應(yīng)用案例類型。

注意兩句話關(guān)鍵的話：各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境中；幫助用戶實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，簡化重復(fù)性工業(yè)。這好像跟當(dāng)年工業(yè)機(jī)器人剛出來時(shí)的宣傳是一模一樣的啊，協(xié)作在哪？

      經(jīng)過幾年的反復(fù)搜索，協(xié)作機(jī)器人現(xiàn)在的應(yīng)用可以分為工業(yè)、教育、服務(wù)、醫(yī)療四大領(lǐng)域。

      醫(yī)療：高端玩家才敢入局，超級(jí)燒錢的領(lǐng)域，回報(bào)周期又特別長。目前協(xié)作機(jī)器人在醫(yī)療方面主要是檢查、康復(fù)、手術(shù)幾個(gè)方向，這幾個(gè)方向又是門檻一個(gè)比一個(gè)高，一個(gè)比一個(gè)難，一個(gè)比一個(gè)久。并且，絕大多數(shù)協(xié)作機(jī)器人并不具備醫(yī)療器械，而與機(jī)器人公司與醫(yī)療器械公司合作開發(fā)的過程。而且，所謂醫(yī)療機(jī)器人，也并非由機(jī)器人完成手術(shù)，而是由人操作機(jī)器人完成手術(shù)，如著名的達(dá)芬奇機(jī)器人。這里人機(jī)的交互會(huì)更多一些，安全性也比一般的應(yīng)用要高得多。算是協(xié)作初級(jí)階段中的高級(jí)階段了。所以不管是國內(nèi)還是國際，想碰、敢碰、能碰的都是少數(shù)英雄。下面感受一下iiwa的植發(fā)手術(shù)，看著都疼~~~~

服務(wù)：以餐廳與街機(jī)為主。餐廳就是所謂的炒菜機(jī)器人，街機(jī)就是替換大街小巷的無人售賣機(jī)、奶茶機(jī)、咖啡機(jī)。這種目前更多也是資本的嘗試，畢竟你用兩臺(tái)10萬的機(jī)器人給我炒一盤20塊的蛋炒飯，給我倒一杯20塊的奶茶，我會(huì)挺不好意思的，一方面味道并不怎樣，一方面我覺得這么貴的設(shè)備，我要不要再加2毛錢~~~~然而，我的錢包又不允許我這么奢侈~~~~另外很好奇食品安全認(rèn)證怎么過的~~~~~

教育：這應(yīng)該是協(xié)作落地最快的領(lǐng)域了。協(xié)作機(jī)器人概念出來的時(shí)候，大家都在好奇，協(xié)作機(jī)器是什么鬼，買回來研究一下，今年的課題有著落了。于是，買整機(jī)回去拆的，買回去做二次開發(fā)研究的，買回去教別人怎么拆的，買回去教別人怎么研究的，遍地開花。UR最開始最大的市場是在這一塊，為什么？國產(chǎn)還沒研究透，iiwa又買不起~~~~當(dāng)前，現(xiàn)在教育行業(yè)仍是一塊肥肉，畢竟相對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人來說，協(xié)作更輕巧，失誤時(shí)更不容易出意外，協(xié)作的概念也正火。

工業(yè)：這就是重點(diǎn)了。目前幾乎所有的協(xié)作廠家都在擠占工業(yè)市場的份額。什么上下料、打螺絲、點(diǎn)膠等等，其實(shí)都傳統(tǒng)機(jī)器人的擅長領(lǐng)域，然后協(xié)作機(jī)器人速度慢、精度低、剛性差的先天不足又嚴(yán)重限制了其在工作領(lǐng)域的進(jìn)軍，只能努力尋找節(jié)拍要求高，精度要求不高的應(yīng)用場景。

可悲嗎？一點(diǎn)都不！因?yàn)楝F(xiàn)在的協(xié)作并不是真的協(xié)作啊，這才是目前所謂協(xié)作機(jī)器人真正的優(yōu)勢所在。前面我們講了，許多把帶碰撞檢測與拖拉示教功能的長得像UR的機(jī)器人稱為協(xié)作機(jī)器人。實(shí)際上我更愿意把他們稱為輕量化的機(jī)器人，再好聽點(diǎn)可以稱為準(zhǔn)協(xié)作機(jī)器人。碰撞檢測與拖拉示教其實(shí)并不是由協(xié)作的概念帶出，實(shí)際上早在多年以前，在傳統(tǒng)的機(jī)器人上就已經(jīng)實(shí)際了這兩個(gè)功能，在實(shí)際生產(chǎn)使用中作用非常有限。但是協(xié)作機(jī)器人本身輕量化、模塊的設(shè)計(jì)在很多工業(yè)場景有非常好的應(yīng)用。最典型的就是AGV+協(xié)作+3D視頻，一臺(tái)設(shè)備可以為多個(gè)地區(qū)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料，自動(dòng)充電，無充上料，完美的解決方案。9 k* W2 [: p" U

       但是，比較無奈的是，除了AGV+協(xié)作機(jī)器人以外，還有哪些與協(xié)作機(jī)器人可以很好結(jié)合的應(yīng)用場景，這是現(xiàn)在整個(gè)行業(yè)都思考與嘗試的問題。所以現(xiàn)在很多協(xié)作機(jī)器人廠家都推平臺(tái)的概念。什么是平臺(tái)，就是我提供機(jī)器人這個(gè)基礎(chǔ)條件，你們來想場景，我不知道我的機(jī)器人要怎么用，那大家一起來想辦法！

扯了那么多，總結(jié)一下這兩期的廢話重點(diǎn)：