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1、 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 1/165 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 3/165 序言序言 時間來到 2023 年,“疫情”不再是熱門詞匯,消費不振、內需不足、出口下滑等外部因素被提起的頻率明顯上升,疫情后的疤痕效應顯現,深刻影響著各行各業的復蘇節奏和預期情緒。于協作機器人行業而言,最大的命題已經從過去的“求生存”轉為“謀發展”,部分廠商開啟上市進程,部分廠商加大出海布局,部分廠商開啟價格白刃戰,價格屠夫再次上演焦慮的情緒似乎在蔓延。從產品層面看,協作機器人不管是負載、臂展、定位精度還是示教方式、安全方案等,趨同性已逐漸顯現,硬件層面同質化不可避免的帶來了“內卷化”和“價格
2、戰”。需要承認的是,當前協作機器人面臨的困境既有外部環境變化帶來的共性問題,也有協作機器人本身能力的問題。某種程度上,對于后者問題的正視和解決路徑更具現實意義,或許這也將是協作機器人未來的出路之一,這是難而正確的事。從產業鏈角度看,協作機器人生態從過往的三大核心零部件逐漸擴大,智能化的趨勢下,力控傳感器、視覺傳感器等感知元器件關注度上升,同時布局一體化關節模組的廠商持續增加,國產廠商技術的持續提升促進成本的加速降低。機器人大模型的持續進步有望為協作機器人能力提升裝上加強版外掛,可以滿足更多復雜場景的應用需求,尤其在商用服務領域的應用,協作機器人的易用性和智能性有望獲得質的提升。市場競爭方面,全
3、球范圍內 UR 依然引領行業發展,市場份額雖然受到一定的擠壓,但依然保持在 30%以上,以遨博智能、艾利特機器人、大族機器人、中科新松等為代表的國產廠商全球份額提升明顯。國內市場呈現一定的分化態勢,國產份額進一步鞏固,并且市場份額進一步擴大,但真正依靠協作機器人產品業務盈利的廠商依然是稀有物種。此外,根據GGII 的調研,部分傳統工業機器人廠商未來或將加大對協作機器人領域的布局和投入,這將為協作機器人領域的格局帶來更大的不確定性。本藍皮書以協作機器人為核心,重點闡述了重點核心零部件的發展態勢,其中包含減速器、無框力矩電機、關節模組、工控機、力傳感器、電動夾爪等,結合協作機器人產業鏈各環節的技術
4、特點,剖析協作機器人市場和技術脈絡,同時對協作機器人的應用行業、應用場景和應用趨勢進行分析,旨在厘清協作機器人的發展脈絡,幫助協作機器人產業鏈相關企業及投資機構了解當前協作機器人行業的最新態勢,把握市場機會,做出正確經營決策。特別說明:特別說明:本報告中的大量市場及技術資料,僅供企業經營參考用,望企業不要用于其他商業用途,由此產生的一切后果高工咨詢(GGII)將不予承擔!2023 年協作機器人產業發展藍皮書 4/165 宏觀外部環境的不確定性和復雜性加劇,高工咨詢(GGII)和所有參編企業真誠地祝福每一家志向遠大的企業都能制定出高質量經營決策,不斷獲得新的成長和成功!感謝以下聯合參編單位(排名
5、不分先后):感謝以下聯合參編單位(排名不分先后):深圳市大族機器人有限公司深圳市大族機器人有限公司 中科新松有限公司中科新松有限公司 長廣溪智能制造(無錫)有限公司長廣溪智能制造(無錫)有限公司 遨博(北京)智能科技股份有限公司遨博(北京)智能科技股份有限公司 蘇州艾利特機器人有限公司蘇州艾利特機器人有限公司 廣東天機智能系統有限公司廣東天機智能系統有限公司 深圳市鑫精誠科技有限公司深圳市鑫精誠科技有限公司 浙江來福諧波傳動股份有限公司浙江來福諧波傳動股份有限公司 深圳市康士達科技有限公司深圳市康士達科技有限公司 南京神源生智能科技有限公司南京神源生智能科技有限公司 藍點觸控(北京)科技有限公
6、司藍點觸控(北京)科技有限公司 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 5/165 目錄目錄 版權聲明版權聲明 .1 1 序言序言 .3 3 第一章第一章 協作機器人發展概述協作機器人發展概述 .9 9 第一節 定義及分類.9 第二節 新產品&新趨勢.11 第二章第二章 協作機器人產業鏈分析協作機器人產業鏈分析 .1313 第一節 上游零部件.13 第二節 中游本體.18 第三節 下游集成應用.20 第四節 周邊配套產品.23 第五節 協作機器人產品圖譜.27 第三章第三章 協作機器人市場概況分析協作機器人市場概況分析 .2929 第一節 全球協作機器人市場概況分析.29 第二節 中國協作機器人
7、市場發展分析.30 第三節 中國協作機器人競爭分析.32 第四章第四章 協作機器人技術發展分析協作機器人技術發展分析 .3535 第一節 協作機器人技術發展現狀分析.35 第二節 協作機器人核心技術分析.37 第三節 協作機器人技術趨勢與方向.40 第五章第五章 協作機器人行業投融資概況分析協作機器人行業投融資概況分析 .4343 第一節 近年來行業融資態勢.43 第二節 主要的機構代表.44 第六章第六章 協作機器人應用分析協作機器人應用分析 .4646 第一節 協作機器人應用場景分析.46 第二節 協作機器人應用行業分析.47 第三節 協作機器人應用趨勢分析.49 第七章第七章 中國協作機
8、器人發展前景與展望中國協作機器人發展前景與展望 .5151 第一節 人工智能技術與大模型的發展賦予協作機器人更多智能性.51 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 6/165 第二節 力控技術助力協作機器人綜合能力提升.51 第三節 結構的模塊化和仿生化.52 第四節 行業滲透率持續提升,工業與商業服務領域的應用邊界日趨模糊.52 第九章第九章 參編企業介紹參編企業介紹 .5353 第一節 中科新松國內協作機器人先行者.53 第二節 大族機器人高精度,更穩定,核心零部件自主可控.61 第三節 長廣溪智造車規級高速協作機器人.67 第四節 遨博智能協作機器人國家標準制定者.72 第五節 艾利特機
9、器人專注面向未來的新一代協作機器人.78 第六節 天機智能面向泛工業及商業領域的實用派協作機器人.87 第七節 鑫精誠傳感器國產力傳感器黑馬.90 第八節 來福諧波國產精密傳動解決方案優質供應商.92 第九節 康士達致力于讓設備更智能.97 第十節 神源生智能致力于力測試技術的研究和產業化.103 第十一節 藍點觸控掌握力控核心軟硬件技術.108 第十章第十章 典型行業應用案例典型行業應用案例 .111111 第一節 汽車及相關行業.111 第二節 3C 電子行業.118 第三節 機械加工行業.130 第四節 新能源行業.132 第五節 注塑行業.137 第六節 電氣行業.139 第七節 醫療
10、行業.140 第八節 新零售行業.146 第九節 機器人行業.149 第十節 其他行業.153 附錄附錄 1 1 中國協作機器人市場代表企業中國協作機器人市場代表企業 .157157 附錄附錄 2 2 協作機器人產業鏈及周邊配套廠商協作機器人產業鏈及周邊配套廠商 .160160 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 7/165 圖表目錄圖表目錄 圖表 1 協作機器人按軸數分類.11 圖表 2 主要協作機器人廠商及大負載產品.12 圖表 3 協作機器人產業鏈.13 圖表 4 上游零部件主要代表企業.14 圖表 5 諧波減速器產品結構.15 圖表 6 2016-2027 年中國六軸及以上協作機器人
11、減速器需求量及預測(單位:萬臺,%)16 圖表 7 無框電機產品.16 圖表 8 工控機產品.17 圖表 9 協作機器人本體代表廠商.18 圖表 10 協作機器人成本結構(單位:萬元,%).19 圖表 11 2016-2024 年中國協作機器人均價及預測(單位:萬元).19 圖表 12 2021-2023 年中國工業機器人應用細分領域需求變化及預測.20 圖表 13 2015-2022 年工業機器人應用領域分布(單位:%).22 圖表 14 協作機器人周邊配套產品列表.23 圖表 15 2017-2027 年中國六維力/力矩傳感器市場規模及預測(單位:億元,%).24 圖表 16 不同類型六維
12、力傳感器原理、特點及代表企業.25 圖表 17 不同形態夾爪產品示意圖.26 圖表 18 2016-2027 年中國電動夾爪市場銷量及預測(單位:萬臺,%).26 圖表 19 主要協作機器人廠商產品負載矩陣對比.27 圖表 20 協作機器人行業產品數量分布圖(按負載&工作半徑劃分).28 圖表 21 2016-2026 年全球協作機器人銷量及預測(單位:萬臺,%).29 圖表 22 2016-2026 年全球協作機器人市場規模及預測(單位:億元,%).30 圖表 23 2016-2026 年中國協作機器人銷量及預測(單位:萬臺,%).31 圖表 24 2016-2026 年中國協作機器人市場規
13、模及預測(單位:億元,%).32 圖表 25 2022 年中國六軸及以上協作機器人品牌競爭格局(按銷量口徑,%).33 圖表 26 2016-2023 年 H1 中國協作機器人相關專利申請情況(單位:件,%).35 圖表 27 2015-2023H1 中國協作機器人市場融資情況.43 圖表 28 截至 2023HI 協作機器人企業融資階段分布情況.44 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 8/165 圖表 29 2015-2023 年 H1 協作機器人行業主要投資機構代表(排名不分先后).44 圖表 30 2022 年協作機器人應用場景分布(以銷量計,單位:%).46 圖表 31 2022
14、年中國協作機器人下游行業分布(以銷量計,%).47 圖表 32 各細分行業需求特征概況.48 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 9/165 第一章第一章 協作機器人協作機器人發展概述發展概述 第一節第一節 定義及分類定義及分類 協作機器人,指能與人在同一共享空間中協同作業、與人進行直接交互的機器人,是一種新的工業機器人品類。根據美國專利局定義:協作機器人是一種用于人與計算機控制的機械手之間直接物理交互的設備與方法。與傳統工業機器人不同,協作機器人設計的初衷就是為了提高機器人的安全性,降低機器人在生產過程中對人帶來傷害的風險,使機器人可以在特定區域內安全地與人進行直接的交互和接觸。除安全性以
15、外,協作機器人還具備易用性、靈活性、低成本等特點。在易用性方面,協作機器人能夠通過拖動示教路徑點的記錄并配合相對易用的引導編程,降低操作者的專業要求。同時,輕量化、高集成度的設計使協作機器人能夠以更靈活的部署方式安裝在產線或集成化設備中,易于編程的特點也使其能夠快速適應新產線的工作需求,適用于各種非結構化、柔性、高靈活度的場景。根據機器人結構、負載以及軸數的不同,可以將協作機器人分為多種類型。(1 1)根據結構劃分)根據結構劃分 協作機器人可以分為單臂協作機器人和雙臂協作機器人。相較而言,單臂協作機器人擁有更高的性價比,同時,體積與緊湊性方面更具有優勢,便于安置于生產線或集成于整線設備中。雙臂
16、協作機器人顧名思義即為擁有兩條協作機械臂的機器人,相比單臂協作機器人具有更高的靈活性和可操作性,通過雙臂配合作業,可以提升抓取和操作物體的能力,減少對于工裝夾具的依賴,并實現復雜任務的有序控制,適應多變工作環境,可應用范圍更加廣泛。(雙臂協作機器人)(單臂協作機器人)2023 年協作機器人產業發展藍皮書 10/165(2 2)按負載分類)按負載分類 根據負載不同,通常能將協作機器人劃分為超輕負載(負載:3kg)、輕負載(負載 3-7kg)、中負載(7-12kg)、大負載(12-20kg)、超大負載(20kg 以上)。負載能力的差異帶來成本、技術以及應用的不同。從應用來看,超輕負載協作機器人多用
17、于分揀、點膠、涂膠、測試等場景;輕負載協作機器人多用于 3C 電子、醫療、新零售等行業;中大負載協作機器人以及超大負載協作機器人則多用于裝配、搬運、碼垛、包裝等場景中。目前,輕負載協作機器人憑借較高的性價比以及在 3C、醫療等行業中較高的適用性占據主要市場地位。而近年來,隨著鋰電、光伏、倉儲物流等行業的快速擴張,中大負載協作機器人的需求開始逐漸提升,“大負載”成為行業重點發展方向之一。(3 3)按軸數分類)按軸數分類 根據軸數劃分,協作機器人可以分為四軸協作機器人、六軸協作機器人以及七軸協作機器人。四軸協作機器人在具備協作機器人高精度、輕便、安全可靠、操作簡便等優點的同時,還具有一定成本優勢,
18、被廣泛應用與輕量級工業制造的生產環節以及醫學檢測、化學分析、樣品處理等環節。六軸協作機器人最為常用,其運動方式類似于人類手臂的運動,被廣泛應用于各個行業中。機器人的自由度與其軸數相關,六軸協作機器人已經具備完整的自由度,能夠到達空間中的任意點,具有較好的通用性。相對于六軸協作機器人而言,七軸協作機器人增加了“腕關節”,能夠允許機器人躲避某些特定的目標,同時能夠改變末端執行器的位置,使末端執行器能夠更穩定地到達特定位置,從而提高協作機器人的整體靈活性。此外,冗余自由度不僅能改善協作機器人運動軌跡規劃問題,還能夠通過力矩分配使薄弱環節承受合理的力矩,提高協作機器人穩定性。2023 年協作機器人產業
19、發展藍皮書 11/165 圖表圖表 1 1 協作機器人按軸數分類協作機器人按軸數分類 類別類別 圖示圖示 四軸協作機器人四軸協作機器人 四軸協作 SCARA 機器人 四軸桌面協作機器人 六軸及以上協作機器人六軸及以上協作機器人 六軸協作機器人 七軸協作機器人 資料來源:企業官網,GGII 整理 第二節第二節 新產品新產品&新趨勢新趨勢 一、一、大負載協作機器人大負載協作機器人已成潮流已成潮流 近年來,機器人的技術發展呈現出“工業協作化”、“協作工業化”的趨勢,應用的共融性增強。協作機器人與傳統工業機器人之間的關系,已從找“絕對差異”發展到“強化比較優勢”。一般情況下,由于協作機器人剛度偏弱,故
20、而必須在增大負載和擴大臂展之間權衡。然而,隨著技術的迭代,協作機器人的負載范圍逐漸擴大,由最早的 5kg 逐漸擴大到 30kg,更高的負載意味著客戶能夠有更多的選擇。另一方面,協作機器人負載變大的同時,協作機器人也在探尋更多的應用場景。雖然目前低中負載場景中協作機器人的應用相較于前幾年已經獲得了高速增長,但是也遇到了 SCARA 機器人與工業小六軸機器人的激烈競爭,因此通過 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 12/165 大負載協作機器人擴充新場景成為了部分協作廠商的新策略。2022 年 6 月,時隔四年之后,全球協作機器人龍頭企業優傲機器人再次發布新品 UR20。在發布會上,優傲機器人特
21、別強調工業協作機器人(Industrial Cobot)的概念,蘊含的判斷是未來協作機器人的增長點仍然在工業領域,隨著協作機器人性能工業化的進一步增強,協作機器人對于部分傳統工業機器人的替代效應將會進一步增強。2022 年以來,中國各家協作機器人廠商均開始推出大負載協作機器人產品,負載基本都在 20kg 以上,同時,協作機器人在焊接領域的應用關注度明顯上升。圖表圖表 2 2 主要協作機器人廠商及大負載產品主要協作機器人廠商及大負載產品 企業名稱企業名稱 產品系列產品系列 負載(負載(k kg g)中科新松中科新松 GCR20-1100、GCR25-1800 20、25 大族機器人大族機器人 S
22、20、S25 20、25 遨遨博智能博智能 AUBO-i20 20 艾利特艾利特機器人機器人 CS520H、CS620、CS625 20、20、25 珞石機器人珞石機器人 CR20 20 越疆機器人越疆機器人 CR20A 20 法奧意威法奧意威 FR20 20 發那科發那科 CRX-20iA/L、CRX-25iA 20、25 優傲機器人優傲機器人 UR20 20 資料來源:公開資料,GGII 整理 二、二、新能源行業新能源行業有望成為協作機器人新的增長極有望成為協作機器人新的增長極 過去很長時間,協作機器人在鋰電行業的應用更多集中在數碼鋰電池領域,并且鮮有大批量導入案例,在動力及儲能鋰電池領域
23、一直沒有找到較為確定的應用場景。新能源領域對于協作機器人的需求有望迎來新契機。根據 GGII 調研,隨著鋰電池新技術新工藝的持續推進,疊加降本增效的需求日益凸顯,2023 年開始有部分頭部鋰電池廠商開始嘗試導入協作機器人,目前尚處于產品測試階段,如協作機器人能真正滿足鋰電池廠商的應用需求,后續的大批量導入應用將成為可能。屆時,新能源行業有望成為協作機器人新的增長極。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 13/165 第二章第二章 協作機器人產業鏈分析協作機器人產業鏈分析 圖表圖表 3 3 協作機器人產業鏈協作機器人產業鏈 資料來源:高工機器人產業研究所(GGII)整理 第一節第一節 上游零部件
24、上游零部件 協作機器人作為新一代機器人,其三大核心零部件(控制器、減速器、伺服系統)與傳統工業機器人有一定的差異。以電機為例,傳統的工業機器人使用交流伺服系統,而協作機器人一般采用無框電機,永磁定子、轉子分體設計;由于協作機器人的走線和執行機構的穿氣管都在內部,所以要求電機、減速器、驅動器等都要放在一個大中空的結構內,編碼器、驅動器、減速器、電機、制動器等都需采用集成式設計。經過數年的發展,協作機器人產業鏈日趨完善,尤其是中國市場,從減速器、電機到控制系統,國產廠商的參與度逐年提升。同時,受益于國產協作機器人的進步,國產核心零部件的進口替代進程加快。機電一體化逐漸成為零部件企業未來發力方向,國
25、內外主要企業紛紛開發一體化模塊,如日本哈默納科提出了“整體運動控制”,將諧波減速器與電機、傳感器等組合,提供高附加值模塊化產品;科爾摩根發布 RGM 機器人關節模組,探索提供機器人關節解決方案。目前,國產廠商如泰科伺服、大族機器人、來福諧波、同川精密、零差云控、精谷智能等已實現模塊化關節的供應。模塊化關節模組,可以理解為一體化的解決方案,可以大大縮短供應鏈環節,降低本體企業研發成本,并可提升產品易用性及靈活性。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 14/165 從目前來看,采用外購模塊化關節模組的廠商比例正在逐年提升,協作機器人廠商更多會專注于自身核心的技術領域,如控制算法、安全模塊、應用技術
26、等??梢哉f,協作機器人領域產業鏈分工正在逐漸細分。同時,人形機器人的興起也為上游核心零部件帶來新的機遇,其中的旋轉關節模組與協作機器人用關節模組重疊度較高,差異點在于對于各部件的技術細節要求不一樣,前期對于定制化開發的能力要求較高,截至目前已經有部分廠商開始切入人形機器人產業鏈。圖表圖表 4 4 上游零部件主要代表企業上游零部件主要代表企業 資料來源:公開資料,高工機器人產業研究所(GGII)整理 一、一、減速器減速器 減速器分為 RV 減速器、行星減速器和諧波減速器。其中,協作機器人大多數使用諧波減速器,少數會用到 RV 減速器。諧波傳動技術突破了機械傳動采用剛性構件的模式,使用了一個柔性構
27、件來實現機械傳動,其工作原理通常采用波發生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式,當波發生器裝入柔輪內圓時,迫使柔輪產生彈性變形而呈橢圓狀,使其長軸處柔輪齒輪插入剛輪的輪齒槽內,成為 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 15/165 完全嚙合狀態;而其短軸處兩輪輪齒完全不接觸,處于脫開狀態,當波發生器連續轉動時,迫使柔輪不斷產生變形并產生了錯齒運動,從而實現波發生器與柔輪的運動傳遞。圖表圖表 5 5 諧波減速器產品結構諧波減速器產品結構 資料來源:公開資料,高工機器人產業研究所(GGII)整理 目前諧波減速器技術突破了以傳統 Willis 定理為基礎的漸開線齒輪設計理論,以“P”型齒數學模型、3D
28、仿真軟件、誤差修正方法、動態補償方法、壽命預測模型為基礎,建立全新齒形設計理論體系。在抗磨新材料、潤滑新技術、軸承優化、齒廓修形、獨特材料處理等領域發展迅速。在振動噪聲抑制方面,通過嚙合剛度、嚙合阻尼、摩擦系數、側隙參數的敏感性分析,分析振動噪聲產生機制,從而優化參數。此外,提升了減速器的額定壽命,同時在傳動誤差、背向間隙、空程誤差、傳動效率、噪聲、殼體最高溫度等關鍵性能指標上達到國際一流水平。協作機器人產品結構特殊性,減速器需中空設計。由于協作機器人的走線和執行機構的穿氣管以及線束都在結構內部,所以要求減速器、電機、驅動器核心零部件等都要放在一個大中空的結構里。由于協作機器人產品負載 3-2
29、0kg 左右,其使用的機器人用減速器一般為諧波減速器,根據其市場銷量來看,市面上以六軸協作機器人為主,少量是 7 軸協作機器人。GGII 數據顯示,2022 年中國六軸及以上協作機器人減速器需求量為 11.7 萬臺,預計到 2027 年需求量將超過 45 萬臺。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 16/165 圖表圖表 6 6 2012016 6-2022027 7 年中國六軸及以上協作機器人年中國六軸及以上協作機器人減速減速器器需求量及預測需求量及預測(單位單位:萬臺,萬臺,%)%)數據來源:高工機器人產業研究所(GGII)二、二、無框無框電機電機 無框電機是一種新型力矩電機,專為需求體積
30、小、質量輕、慣量低、結構緊湊、功率高的應用場合而設計,其適配性強,在機器人關節、醫療機器人、傳感器萬向節、無人機推進和制導系統以及其他應用領域具有廣闊的應用前景。圖表圖表 7 7 無框電機產品無框電機產品 資料來源:公開資料,高工機器人產業研究所(GGII)整理 目前無框電機的代表性產品有美國科爾摩根的 TBM 無框力矩電機、Parker 公司的 K 系列無框伺服電機、Aerotech 公司 S-series 高性能無框力矩電機、德國的 TQ Robodrive 的無框電機以及 Alliedmotion 公司的無框力矩電機等。國內無框電機代表公司主要有步科電氣、杭州三相、大族電機、偉創電氣、易
31、爾泰、常州運控、合泰電機、三瑞智能等。1.38 2.53 3.79 4.92 5.96 11.17 11.70 45.20 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%051015202530354045502016201720182019202020212022 2023E 2024F 2025F 2026F 2027F六軸及以上協作機器人用減速器需求量(萬臺)銷量同比增長(%)CAGRCAGR3030%2023 年協作機器人產業發展藍皮書 17/165 同時如來福諧波、綠的諧波、同川精密等減速器廠商亦開始自研無框電機,旨在打造一體化關節模組產品。人形機器人的興起,入局
32、無框電機領域的廠商持續增加,其中不乏人形機器人主機廠商,如小米、宇樹、智元科技等。三、工控機三、工控機 工控機(IPC)即工業控制計算機,是一種采用總線結構,對生產過程及機電設備、工藝裝備進行檢測與控制的工具總稱。工控機具有重要的計算機屬性和特征,如具有計算機CPU、硬盤、內存、外設及接口,并有操作系統、控制網絡和協議、計算能力、友好的人機界面。比如:PLC、IPC、CNC 數控、控制卡、觸摸屏等都屬于工控機范疇。在機器人控制方面,工控機可以通過控制算法、運動控制卡、I/O 模塊等實現機器人的精準控制。工控機可以運行各種控制軟件,如機器人操作系統、機器人控制軟件、機器視覺軟件等,可以實現機器人
33、的自主控制、協同控制和遠程控制等功能。工控機還可以通過網絡連接實現機器人的遠程控制和監控。在工業應用中,機器人需要進行大量的數據采集和傳輸,工控機可以通過高速的數據采集卡和通訊接口實現數據的實時采集和傳輸。同時,工控機還可以實現機器人的故障診斷和維護,提高機器人的運行效率和穩定性。圖表圖表 8 8 工控機產品工控機產品 資料來源:公開資料,高工機器人產業研究所(GGII)整理 目前國際工控機品牌主要有德國西門子、日本康泰克、德國倍福、奧地利貝加萊、日本歐姆龍等。近幾年來,國產工控機亦有明顯的進步,代表廠商有臺系的研華和凌華,大陸系廠商有研祥、華北工控、康士達、穩信智能、恒邦新創、源控電子等。2
34、023 年協作機器人產業發展藍皮書 18/165 第二節第二節 中游本體中游本體 作為協作機器人產業鏈的核心環節,協作機器人本體集各項軟硬件技術于一身,可謂產業鏈的中心,向上承接和倒逼各類核心零部件技術的持續進步,向下不斷在細分領域拓展應用場景,擴大應用的邊界。同時,還在易用性、安全性、高柔性層面持續迭代優化,以滿足更多復雜場景的需求,協作機器人本體技術的提升已經有目共睹。從協作機器人本體廠商屬性來看,國產廠商持續鞏固在中國市場的主導地位,2022 年國產廠商在國內協作機器人的市場份額接近 85%,同時,新興協作機器人廠商已成為市場的中堅力量,這與傳統工業機器人領域形成較大的反差。出口方面,越
35、來越多的協作機器人廠商布局海外市場,尋求新的業務增長點。國內協作機器人廠商在各細分行業全面開花,橫跨工業與商業服務領域,下游細分行業滲透率持續上升,以 3C、汽車零部件為代表的工業領域競爭日趨激烈;同時,以智慧零售、理療按摩、醫療為代表的商業服務領域,入局者持續增加,已進入快速起量的成長通道。圖表圖表 9 9 協作機器人本體代表廠商協作機器人本體代表廠商 資料來源:公開資料,高工機器人產業研究所(GGII)整理 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 19/165 圖表圖表 1010 協作機器人成本結構(單位:萬元,協作機器人成本結構(單位:萬元,%)數據來源:高工機器人產業研究所(GGII)國
36、內協作機器人本體均價逐年下降。GGII 數據顯示,2022 年中國市場協作機器人產品均價為 11.04 萬元,基本與上一年持平。隨著資本的介入,協作機器人廠商競爭日趨激烈,同時,協作機器人產業鏈日趨完善,在很大程度上推動了機器人成本的降低。GGII 認為,內卷化加劇將最先的反映在機器人產品價格上,一方面是供應鏈成本的持續優化,另一方面是市場競爭的加劇,未來幾年協作機器人均價或將加速下行。圖表圖表 1111 2012016 6-2022024 4 年中國協作機器人均價及預測(單位:萬元)年中國協作機器人均價及預測(單位:萬元)數據來源:高工機器人產業研究所(GGII)(注*上述數據不包含四軸協作
37、機器人價格)36%22%21%3%9%9%減速器伺服系統控制器編碼器殼體其他15.6514.9014.2113.0511.6210.9511.0410.29.40.002.004.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.0020162017201820192020202120222023E2024F 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 20/165 第三節第三節 下游集成應用下游集成應用 下游集成應用,按領域可以分為工業和服務業兩大類。其中:工業領域,工業領域,協作機器人系統集成企業與傳統工業機器人系統集成商重疊度越來越高,面向的群體均為各個制造業的細分領域。從系統
38、集成企業類型來看,本土系統集成商數量占據企業數量 95%左右,但普遍規模較小,絕大多數廠商的年產值并不高。從應用領域分布來看,各系統集成商一般專注一個或多個行業領域,協作機器人作為后來者,集成商渠道的開拓大部分會在傳統工業機器人集成商渠道的基礎上開展,小部分屬于代理商(或貿易商)屬性。從長遠來看,協作機器人的落地應用更多還是需要依靠各行業的系統集成商去完成,未來幾年,協作機器人廠商的競爭也會或多或少的體現在渠道的競爭上,這一點與傳統工業機器人十分相似。從協作機器人應用分布看,工業領域占比在 70%左右,可以說短期內工業領域依然是協作機器人的主要戰場。按工藝應用領域來看,中國工業機器人主要應用在
39、焊接、噴涂、裝配、包裝、搬運上下料、拋光打磨等領域。圖表圖表 1212 20202 21 1-2022023 3 年年中國工業機器人中國工業機器人應用應用細分領域細分領域需求需求變化變化及預測及預測 應用工藝應用工藝 細分工藝細分工藝 2022021 1 年機器人年機器人需求量升降情況需求量升降情況 2022022 2 年機器人年機器人需求量升降情況需求量升降情況 2022023 3 年機器人需求年機器人需求量升降情況(量升降情況(E E)搬運搬運/上下料上下料 金屬鑄件搬運 注塑搬運 沖壓/鍛造/彎曲處理 機床上下料 機床其他工序操作 測量/檢查/測試處理 碼垛 包裝/揀選/放置搬運 物料搬
40、運 焊接焊接 弧焊 點焊 激光焊 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 21/165 錫焊 其他焊接 噴涂噴涂 噴漆和搪瓷 涂膠 其他噴涂 加工加工/處理處理 激光切割 水射流切割 拋光打磨/去毛刺 其他 裝配裝配/拆卸拆卸 固定/壓裝 組裝/插拔 拆卸 其他裝配 其他其他 FPD 潔凈室 半導體潔凈室 其他潔凈室 數據來源:高工機器人產業研究所(GGII)GGII 數據顯示,2022 年中國工業機器人應用市場中,用于搬運碼垛、焊接、噴涂、裝配及拋光打磨等操作的機器人占比將近 95%左右,其中搬運碼垛機器人的占比最高,占據一半以上的份額。近兩年,新能源汽車行業的爆發,帶動了汽車整車及零部件、汽
41、車電子等對搬運/上下料的應用,同時新能源行業(包括光伏、鋰電)的高速增長,同樣促進了對搬運和裝配機器人的需求。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 22/165 圖表圖表 1313 2012015 5-2022022 2 年工業機器人應用領域分布(單位:年工業機器人應用領域分布(單位:%)數據來源:高工機器人產業研究所(GGII)服務領域,服務領域,因為其面向的客戶群體與工業領域差異較大,故而該領域的集成應用與工業領域有較大的不同。相對來說,服務領域的應用更加強調安全性的范疇,同時也會更多的應用人工智能技術,如通過引導式編程,捕捉與模仿記錄下技師動作,可以完成泡茶、泡咖啡、制作奶茶、調制雞尾酒
42、等任務,甚至可以通過語言、行為學習與模仿鋼琴家、指揮家動作完成樂曲演奏、樂隊指揮的工作,還能進行醫療輔助、輔助按摩等操作。人工智能大模型的發展為機器人的智能化提供了強大助力,尤其在服務領域,機器人領域與大模型結合的機會點更多,比如一般的復合機器人,具備手+腳的能力,通過大模型能力的加持,可以很好地提升機器人的交互能力和感知能力。長遠來看,服務領域或將是協作機器人的大未來,尤其是家用場景,落地的時間點主要取決于大模型這種能力是否可以讓協作機器人更加智能,能夠與人進行無縫交互。0%20%40%60%80%100%20152016201720182019202020212022焊接搬運/上下料噴涂拋
43、光打磨裝配其他 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 23/165 第四節第四節 周邊配套產品周邊配套產品 應用場景復雜化對協作機器人提出了更高的要求,需要更深入的系統技術研發,在硬件、軟件、算法、系統等方面構建起靈活、易用、安全的協作機器人生態體系。隨著協作機器人智能化研發不斷深入,人工智能技術在協作機器人領域的進一步融合應用,協作機器人將集成先進的機器人技術和算法技術,以及豐富的傳感器和高度柔性化的末端執行器等,更加智能化地完成各項復雜的任務。圖表圖表 1414 協作機器人周邊配套產品列表協作機器人周邊配套產品列表 資料來源:公開資料,高工機器人產業研究所(GGII)整理 一一、力傳感器、
44、力傳感器 傳感器集機械、光、電于一身,能精確衡量壓力、溫度、濃度、速度等,同時又受制于芯片、材料、軟件的發展瓶頸。它的原理透明,但工藝卻非常復雜,傳感器功能的不同,本質上是軟硬件的區別,產品大小、反饋速度、實現精度都會有較大的區別。傳感器能夠為機器人提供必要的信息,以正確執行相關操作。隨著協作機器人的下游應用場景被開拓,協作機器人需要的傳感器類型也越來越多:二維視覺傳感器、三維視覺傳感器、力扭矩傳感器、碰撞檢測傳感器、安全傳感器、六維力傳感器等。力傳感器(Force sensor)是將力的量值轉換為相關電信號的器件。力是引起物質運動變化的直接原因。力傳感器能檢測張力、拉力、壓力、重量、扭矩、內
45、應力和應變等力學量。具體的器件有金屬應變片、壓力傳感器等,在動力設備、工程機械、各類工作母機和工業自動化系統中,成為不可缺少的核心部件。力傳感器是機器人力感知的關鍵部件,并廣泛應用于醫療、打磨、裝配、抓取及人機共融等領域中。其中,在工業機器人應用領域中,一般使用一維力傳感器、三維力傳感器和六 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 24/165 維力傳感器等三種。而協作機器人則一般使用關節扭矩傳感器和六維力傳感器。一維力傳感器和單軸扭矩傳感器市場上已有相對成熟的產品,但缺少為機器人應用做的特殊設計,在易用性、耐用性方面有待提高。三維力傳感器、六維力傳感器技術門檻較高,過去全球僅有幾家公司生產,如
46、 ATI、OPTOFORCE、SCHUNK 等。隨著國內入局力傳感器領域的廠商越來越多,目前國產相關廠商正逐年增加,如鑫精誠傳感器、藍點觸控、坤維科技、神源生智能、海伯森等,均已有相關的產品落地并進入產業化應用。六維力傳感器常用于力的作用點隨機變化,且對測量精度要求較高的場景,是最適合協作機器人應用的力傳感器之一。六維力傳感器能夠同時測量三個坐標軸方向的力和繞三個坐標軸方向的力矩,并給出最為全面的力覺信息。在算法方面,六維力傳感器的內部算法會解耦各方向力和力矩間的干擾,使力的測量更加精確,同時,在獲取力矩信息后,六維力傳感器還可以利用力矩信息來推算獲取受力部件的姿態,監測力矩是否在安全范圍內,
47、以避免傳感器的過載損壞。GGII 數據顯示,2022 年中國力傳感器市場規模 17.13 億元,同比增長 13.22%。預計2023 年市場規模有望突破 20 億元。其中,2022 年中國六維力/力矩傳感器市場規模 2.39 億元,同比增長 52.04%。GGII 預計,2023 年中國六維力/力矩傳感器市場規模有望突破 3 億元,到 2027 年中國六維力/力矩傳感器市場規模將超過 15 億元,2023-2027 年年復合增長率超過 45%。圖表圖表 1515 20172017-20272027 年中國六維力年中國六維力/力矩傳感器市場規模及預測力矩傳感器市場規模及預測(單位單位:億億元,元
48、,%)%)數據來源:GGII2023 年中國六維力/力矩傳感器市場分析報告 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%0246810121416182017201820192020202120222023E 2024F 2025F 2026F 2027F機器人行業規模(億元)非機器人行業規模(億元)同比增長(%)CAGRCAGR45%45%2023 年協作機器人產業發展藍皮書 25/165 圖表圖表 1616 不同類型六維力不同類型六維力傳感器原理、特點及代表企業傳感器原理、特點及代表企業 傳感元件類型傳感元件類型 原理及特點原理及特點 代表企業代表企業 應變片式應變片式 通常
49、采用的是硅應變片或金屬箔,本質是材料本身發生形變進而轉化為阻值變化 ATI、鑫精誠傳感器、藍點觸控、坤維科技、宇立儀器、神源生智能、海伯森、Sintokogio、Bota Systems AG、SCHUNK、埃力智能、ME-Mesysteme GmbH 等 光學式光學式 通過光纖、光柵反映形變,再轉化成力 OnRobot、松果體、華力創等 壓電壓電/電容式電容式 電容是通過極距的變化導致電壓變化,壓電則是通過形變改變電荷 Robotiq、Robotous、WACOH-TECH、Kistler 等 資料來源:公開資料,高工機器人產業研究所(GGII)整理 二、二、電動夾爪電動夾爪 夾爪,又稱夾持
50、器,是機器人末端執行器的一種產品類型。常見的末端執行器可以分為夾爪和作業工具兩類。其中,作業工具主要是針對特定工作場景下機械臂需要搭載的作業設備,例如:噴漆槍、焊接工具等;而夾爪則是根據模仿人手功能研制出的新式設備,主要應用于夾持、運輸、放置工件以及操縱物體等場景。工業機器人的運用主要基于模仿人類的運動方式,機械臂模仿人類手臂運動,而夾爪模仿的則是人類手指的運動。從形態上看,夾爪是擁有類似于人手結構的設備,例如:三指夾爪、四指夾爪等,也有平行二指這類偏機械性的結構。在實際應用中,夾爪一般通過末端的連接裝置與機械臂末端關節的連接面板相結合,前端夾片或鉗口在氣壓、液壓、電驅等動力的驅使下,會對物體
51、施加一定夾持力,使物體能夠被機械臂控制,進而實現抓取、放置、擰緊等操作。隨著夾爪的各類應用不斷深入,各個行業的場景定制化開發,以及應用缺陷上的持續迭代和優化,夾爪種類逐漸向多樣化的方向發展。從產品形態上來看,根據夾爪指數以及夾爪機械結構的不同,可以將夾爪分為平行二指夾爪、三指夾爪、四指夾爪、五指靈巧手、六指夾爪、軟體夾爪等不同類型。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 26/165 圖表圖表 1717 不同形態夾爪產品示意圖不同形態夾爪產品示意圖 (從左到右分別為:平行二指夾爪、三指夾爪、四指夾爪、五指靈巧手、六指夾爪、軟體夾爪)資料來源:公開資料,高工機器人產業研究所(GGII)GGII 數
52、據顯示,2022 年中國電動夾爪市場銷量約為 5.14 萬臺,同比增長 65.81%。對于電動夾爪銷量,GGII 認為,未來 5 年中國電動夾爪整體銷量年均復合增速將超過 50%,預計到 2027 年,國內電動夾爪銷量將突破 40 萬臺。圖表圖表 1818 20162016-2022027 7 年中國電動夾爪市場銷量及預測(單位:萬臺,年中國電動夾爪市場銷量及預測(單位:萬臺,%)數據來源:高工機器人產業研究所(GGII)0.340.580.791.151.753.105.1442.40%10%20%30%40%50%60%70%80%90%0.05.010.015.020.025.030.0
53、35.040.045.02016201720182019202020212022 2023E 2024F 2025F 2026F 2027F銷量(萬臺)同比增長(%)CAGRCAGR50%2023 年協作機器人產業發展藍皮書 27/165 第五節第五節 協作機器人協作機器人產品產品圖譜圖譜 按照產品負載的維度,GGII 將協作機器人的負載范圍分為 5 個檔位,列舉了中國市場主要協作機器人代表廠商的產品負載矩陣,如下圖所示。大部分廠商產品負載范圍在 3-20kg 區間,其中輕負載(3kgL7kg)產品占比最高,達到 32.94%;其次是大負載(12kgL20kg)產品,占比 22.35%;中負載
54、(7kgL12kg)產品占比 20.00%,排名第三;超大負載(L20kg)產品與超輕負載(L3kg)產品分別占比 16.47%和 8.24%,分別排名第四和第五,其中占比提升最大的系超大負載(L20kg)產品。圖表圖表 1919 主要協作機器人廠商產品負載矩陣對比主要協作機器人廠商產品負載矩陣對比 企業名稱企業名稱 產品負載范圍產品負載范圍 超輕負載超輕負載 (L L3kg3kg)輕負載輕負載 (3kgL3kgL7kg7kg)中負載中負載 (7L7L12kg12kg)大負載大負載 (12L12L20kg20kg)超大負載超大負載 (L20kgL20kg)中科新松中科新松/大族機器人大族機器人
55、/長廣溪智造長廣溪智造 /遨博智能遨博智能 /艾利特機器人艾利特機器人 /天機天機智能智能 /珞石機器人珞石機器人 /節卡機器人節卡機器人 /越疆機器人越疆機器人 法奧意威法奧意威 /URUR/ABBABB /FANUCFANUC/YASKAWAYASKAWA/KUKAKUKA/注:的數量代表該區間內的產品負載種類數量,同一負載的系列產品不重復計算 資料來源:各公司官網,高工機器人產業研究所(GGII)整理 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 28/165 圖表圖表 2020 協作機器人行業產品數量分布圖(按負載協作機器人行業產品數量分布圖(按負載&工作半徑劃分)工作半徑劃分)資料來源:各公
56、司官網,高工機器人產業研究所(GGII)整理 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 29/165 第三第三章章 協作機器人市場概況分析協作機器人市場概況分析 第一節第一節 全球協作機器人市場概況分析全球協作機器人市場概況分析 隨著工業自動化技術不斷走向成熟,對于生產自動化以及人機協同作業的需求逐漸提升,同時,對于機器人安全性、易部署、輕量化、穩定性等方面的要求也逐漸提升,越來越多制造企業開始采用協作機器人系統來滿足生產過程中對于柔性化的高度需求。GGII 數據顯示,2022 年全球協作機器人銷量 7.85 萬臺,同比增長 17.22%,市場規模62.30 億元,同比增長 24.99%,從 20
57、16 年到 2022 年,全球協作機器人銷量年均復合增速為38.87%。其中,2022 年全球六軸及以上協作機器人銷量 4.65 萬臺,同比增長 27.34%,市場規模55.54 億元,同比增長 26.81%。GGII 預計,隨著全球疫情進入常態化管理,2023 年開始,各大院校及科研場所將恢復線下教育及工作模式,科研教育領域四軸協作機器人銷量將出現恢復性增長,進一步帶動協作機器人總銷量增長。工業領域增長依舊承壓,3C 行業需求低迷情況或將延續,但從其他細分領域應用增量來看,工業領域協作機器人應用仍會保持一定增長速度。預計到 2026 年,全球協作機器人銷量將超過 29 萬臺,市場規模超過 2
58、20 億元;到 2026 年,全球六軸及以上協作機器人銷量超過 18 萬臺,市場規模有望突破 200 億元。圖表圖表 2121 20162016-20262026 年全球協作機器人銷量及預測(單位:萬臺,年全球協作機器人銷量及預測(單位:萬臺,%)(注*上述銷量數據包含四軸、六軸、七軸協作機器人)數據來源:高工機器人產業研究所(GGII)3.20 4.65 17.22%0%10%20%30%40%50%60%70%80%0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0020162017201820192020202120222023E2026F四軸協作機器人(萬臺)六
59、軸及以上協作機器人(萬臺)同比增長(%)2023 年協作機器人產業發展藍皮書 30/165 圖表圖表 2222 20162016-20262026 年全球協作機器人市場規模及預測(單位:億元,年全球協作機器人市場規模及預測(單位:億元,%)(注*上述規模數據包含四軸、六軸、七軸協作機器人)數據來源:高工機器人產業研究所(GGII)第二節第二節 中國協作機器人市場發展分析中國協作機器人市場發展分析 從協作機器人市場發展來看,中國勞動力結構的變化對協作機器人需求形成利好,協作機器人具備編程簡易、部署靈活的特點,且比傳統勞動力便宜,甚至比傳統工業機器人綜合成本要低。因此,在我國社會人口結構老齡化、企
60、業柔性制造需求日益凸顯的背景下,采用協作機器人符合制造企業以低成本實現自動化轉型升級的需要。同時協作機器人具備較高的安全性和柔性,在應用層面與應用前景上具備較大的想象空間,可以滿足工業與服務領域的多種應用需求。協作機器人輕量化、成本低的特點在一定程度上降低了行業門檻,不僅大型傳統工業機器人企業在積極布局,創新型企業也在不斷涌現。在國內外企業的不斷加碼下,協作機器人市場已經開始進入真正的高速市場化階段。中國市場經過多年的培育,已逐漸成為全球協作機器人增長的引擎之一,越來越多的協作機器人廠商進入中國。GGII 統計數據顯示,2016 至 2021 年,我國協作機器人銷量保持較高增速持續增長,其中,
61、2021 年銷量增速達到 81.80%,行業呈現爆發式增長。2022 年,中國協作機器人銷量為2.49 萬臺,同比 2021 年下滑 9.73%。主要原因為區域性疫情頻發導致科研教育、商用領域的需求放緩,以及以 3C 為主的下游需求疲軟的影響下,四軸協作機器人銷量出現一定幅度6.75 55.54-10%0%10%20%30%40%50%60%0.0050.00100.00150.00200.00250.0020162017201820192020202120222023E2026F四軸協作機器人(億元)六軸及以上協作機器人(億元)同比增長(%)2023 年協作機器人產業發展藍皮書 31/165
62、 的下滑,導致整體銷量出現波動。分產品軸數來看,目前行業內涉及四軸協作機器人的企業數量較少,六軸協作機器人仍是協作機器人行業中的核心產品,GGII 數據顯示,2022 年,中國六軸及以上協作機器人銷量為 1.95 萬臺,同比 2021 年增長 4.71%。從市場規模來看,2022 年,中國協作機器人市場規模達到 22.70 億元,同比 2021 年增長 1.69%;其中,六軸及以上協作機器人市場規模約為 21.53 億元,同比 2021 年增長 5.61%。GGII 預計,3C 行業需求疲軟的影響將延續至 2023 年,未來協作機器人行業將進入平穩增長期。預計至 2026 年,中國協作機器人銷
63、量將接近 10 萬臺,市場規模將超過 60 億元。未來六軸及以上協作機器人將進入一段平穩增長期。預計至 2026 年,中國六軸及以上協作機器人銷量將接近 6 萬臺,市場規模接近 60 億元。圖表圖表 2323 20162016-2022026 6 年中國協作機器人年中國協作機器人銷量及預測銷量及預測(單位:(單位:萬萬臺,臺,%)(注*上述銷量數據包含四軸、六軸、七軸協作機器人)數據來源:高工機器人產業研究所(GGII)0.54 1.95-20%0%20%40%60%80%100%120%140%0.001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.002016
64、2017201820192020202120222023E2026F四軸協作機器人(萬臺)六軸及以上協作機器人(萬臺)同比增速(%)2023 年協作機器人產業發展藍皮書 32/165 圖表圖表 2424 20162016-2022026 6 年中國協作機器人市場規模年中國協作機器人市場規模及預測及預測(單位:億元,(單位:億元,%)(注*上述規模數據包含四軸、六軸、七軸協作機器人)數據來源:高工機器人產業研究所(GGII)第三節第三節 中國協作機器人競爭中國協作機器人競爭分析分析 從整體競爭格局來看,內資廠商市場占比逐年提升,外資廠商主要以優傲為主要代表,其他廠商貢獻的份額較小,傳統的工業機器
65、人巨頭雖然都有推出協作機器人產品,但并未將協作機器人作為主打的產品,只是作為戰略產品,未重點推廣;此外,外資新進廠商在中國市場普遍水土不服,過度強調產品本身,在市場渠道布局及應用開發層面偏弱,國產廠商通過優化供應鏈,將產品的性價比提升,快速打開市場,并獲得主要市場份額。GGII 認為,從長期來看,協作機器人國產替代是主基調。2022 年,國內區域性疫情影響,外資廠商產品交付受到較大阻礙;同時,隨著下游客戶對本土品牌認可度逐漸提高,國產廠商本土化優勢逐漸放大,國產協作機器人在各個下游行業中的份額實現快速提升。GGII 數據顯示,2022 年,國產廠商六軸及以上協作機器人本體銷量市場份額由 202
66、1 年的 78.98%上升至 84.52%,較上一年同比上升 5.54 個百分點。1.17 21.53 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0020162017201820192020202120222023E2026F四軸協作機器人(億元)六軸及以上協作機器人(億元)同比增速(%)2023 年協作機器人產業發展藍皮書 33/165 圖表圖表 24 2024 202121-20202222 年中國協作機器人內外資市場份額(以銷量計,年中國協作機器人內外資市場份額(以銷量計,%)(注*上述銷量數據不包
67、含四軸協作機器人)數據來源:高工機器人產業研究所(GGII)從競爭格局看,除優傲機器人以外,各廠商銷量均有所提升。2022 年中國協作機器人市場 TOP10 廠商中國產廠商占據 8 席,從銷量層面看國產品牌已處于主導地位。其中以遨博智能為首的前三甲企業占據超過 50%的份額;優傲機器人在中國市場份額有所下滑;大族機器人、中科新松、艾利特機器人等廠商憑借較全的產品體系在多個細分行業取得較大突破。此外,以長廣溪智造、天機智能為代表的新興協作機器人廠商開始嶄露頭角,在 3C、機械加工等泛工業領域中開始起量。圖表圖表 2525 20222022 年中國年中國六軸及以上六軸及以上協作機器人協作機器人品牌
68、競爭格局品牌競爭格局(按(按銷量銷量口徑,口徑,%)(注*上述數據不包含四軸協作機器人)數據來源:高工機器人產業研究所(GGII)國產廠商,78.98%外資廠商,21.02%20212021國產廠商,84.52%外資廠商,15.48%20222022自主品牌自主品牌遨博智能節卡機器人艾利特機器人越疆機器人大族機器人達明機器人珞石機器人中科新松其他外資品牌外資品牌優傲發那科ABB其他 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 34/165 2023 年 H1,受宏觀經濟承壓的影響,大部分下游行業需求收緊,訂單增長放緩,工業機器人整體需求增速明顯放緩。相比之下,協作機器人市場增速明顯高于其他工業機器人
69、領域,以新能源、新能源汽車為代表的新興行業需求持續釋放,下游行業頭部廠商的引領示范作用日益凸顯,百臺級訂單持續涌現。其中以遨博智能、艾利特機器人為代表的廠商均在新能源及新能源汽車領域斬獲大額訂單,上半年銷量增速亮眼。同時,隨著協作機器人國產化的不斷深入,價格層面的內卷化亦在同步上演,越來越多國產協作機器人廠商加大海外市場的布局力度。此外,商用服務應用如教育科研、醫療、理療、餐飲、新零售、電力等市場陸續復蘇,對于協作機器人的拉動效應明顯,以遨博智能、大族機器人、艾利特機器人、天機智能為代表的廠商均有不俗的增長表現。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 35/165 第四第四章章 協作機器人技術發
70、展分析協作機器人技術發展分析 第一節第一節 協作機器人技術協作機器人技術發展現狀發展現狀分析分析 截至 2023H1,協作機器人相關的專利申請量為 1758 件。從 2016 年至 2022 年,我國協作機器人專利申請趨勢與工業機器人相近,其中 2022 年申請量為 364 件,同比 2021 年增長2.25%。圖表圖表 2626 20162016-2022023 3 年年 H1H1 中國協作機器人相關專利申請情況(單位:件,中國協作機器人相關專利申請情況(單位:件,%)(注*最新數據同步有一定滯后性)數據來源:RainPat,高工機器人產業研究所(GGII)整理 根據國際機器人聯合會(根據國
71、際機器人聯合會(IFRIFR)對人機協作的四種定義:)對人機協作的四種定義:共存:人與機器人能夠共同工作,但是不享有共同的工作空間;順序協作:人和機器人共享同一工作空間中的全部或部分,但是不能同時在零件或機器上工作;共同作業:協作機器人與人能夠在同一個零件或機器上操作;響應式協作:協作機器人實時響應人的動作;目前協作機器人主要停留在共存與順序協作階段,共同作業以及響應式協作方式較為少見。協作機器人的技術特點主要為安全性、易用性、靈活性、共融性等。安全問題是人機協作系統的基礎,協同工作必須以保證操作人員的安全為前提;易用性和靈活性是人機協作系統的重點,能夠快速適應柔性的、復雜的生產方式是協作機器
72、人的優勢;共融性則是協作機40781522903633563649695.00%94.87%90.79%25.17%-1.93%2.25%-20%0%20%40%60%80%100%120%05010015020025030035040020162017201820192020202120222023H1專利申請數量(件)同比增長(%)2023 年協作機器人產業發展藍皮書 36/165 器人全面深入市場、多方位超越工人的核心。一、安全性方面一、安全性方面 為了滿足協作機器人的安全性需求,行業內企業通常采用低電壓、輕量化設計,同時具備碰撞檢測功能。低電壓與輕量化設計主要保障協作機器人的安全性。協
73、作機器人一般采用小于等于 48V的低電壓設計,能夠有效防止因為線纜內部故障導致漏電造成人員傷亡,同時可以有效保證電氣線路的穩定。此外,由于需要與人工進行協同作業,協作機器人在設計過程中會涵蓋碰撞力學方面的知識,通過輕量化、降低機械臂運動速度,來降低機械臂在運行時所產生的動能,從而實現將碰撞造成的危害微小化、可控化。碰撞檢測作為協作機器人安全功能的核心,兩種代表技術方案分別為 UR 的無傳感器電流檢測方案和 Kuka iiwa 的關節力矩傳感器檢測方案,二者均通過發生碰撞時碰撞力的檢測來觸發機器人的保護性停止。其中關節力矩傳感器大幅提升了碰撞檢測的靈敏度,但同時帶來了剛度和精度的下降問題。二、易
74、用性方面二、易用性方面 協作機器人多用于柔性需求較高的場景,這類場景對于協作機器人的易用性和靈活性帶來了較高要求。傳統工業機器人示教器編程采用機器人點位的逐點示教以及高級機器人語言編程完成,專業性強,上手門檻高;協作機器人通過拖動示教路徑點的記錄并配合相對易用的引導編程,降低了操作者的專業要求。隨著協作機器人應用領域的不斷擴展,提升協作機器人編程的易用性,覆蓋(Windows/Linux/Mac/移動端客戶端、網頁端、手持示教器等)的拖拽式圖形化編程成為協作機器人編程發展的方向。此外,行業內企業對機器人編程方式不斷進行優化升級,以實現機器人的快速部署,近年來,協作機器人示教方案已經逐步發展出無
75、線示教和圖形示教等方式。三、靈活性方面三、靈活性方面 在靈活性方面,協作機器人在外置接口的設計上采用了兼容式設計,能夠在較大程度上兼容各種品牌的外接裝置,例如:末端執行器、視覺相機、傳感器等。在不同場景的應用中,通過靈活替換外接裝置,可以使協作機器人快速滿足工藝場景下的功能要求,實現靈活性的提升。為了進一步提升協作機器人的應用靈活性,各家協作機器人企業結合其在上下游的優勢,與市面上領先的機器人周邊配件廠家展開了深度的合作,推出了圍繞協作機器人的產品生態 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 37/165 圈。四、共融性方面四、共融性方面 協作機器人的共融性主要指協作機器人系統易于嵌入或接納其它
76、系統、易于轉化先進的理論與算法,使得自身功能不局限于機器人制造商的定義,而具有極大的擴展性?,F階段協作機器人在共融性方面已經有了較大提升,并仍在不斷進步中,能夠與機器視覺系統、移動操作技術、AI 技術平臺、各類工藝包等進行共融互通,實現各類延展性應用。第二第二節節 協作機器人核心技術協作機器人核心技術分析分析 一、一體化關節一、一體化關節 一體化關節指在機器人每個關節內完成伺服驅動器的裝置以及底層電氣設備的連接,使每個關節成為一個控制單元,以簡化整機走線,降低配套設備重量。為了滿足對于安全性和靈活性的需求,協作機器人的走線和執行機構的穿氣管都在內部,因此要求電機、減速器、驅動器等都要放在一個大
77、中空的結構里,編碼器、驅動器、減速器、電機、制動器等都需采用集成式設計。一體化關節設計與協作機器人有較高的契合度。協作機器人在設計之初往往會考慮輕量化、安全性等需求,采用一體化關節設計能夠有效地降低協作機器人本體重量;同時,中空走線的設計也在一定程度上避免了因線路故障引起漏電導致人員傷亡的情況。盡管一體化關節設計十分契合協作機器人的設計需求,但是目前在實際研發設計過程中仍有一定困難。協作機器人一體化關節內部結構十分復雜,除電機、減速器、驅動器、編碼器等零部件外,通常還內置力矩傳感器及機械制動器等。同時,由于這些零部件往往來自于不同上游廠商,結構設計多樣化,不利于機器人或關節模組廠商集成設計,使
78、本體集成設計成為協作機器人前期研發的難點之一。此外,零部件選型成本高、適配性不明確、市場非標定制化程度較高,也為一體化關節應用的發展道路埋下一道道坎坷。二、軌跡二、軌跡規劃技術規劃技術 路徑規劃是指在某一作業場景下,根據作業內容的需要,結合路徑約束與障礙物約束找到一系列要經過的路徑點(空間中的位置或關節角度),并得到一系列末端的運動路徑點數據。機器人路徑規劃主要是為了使機器人在作業過程中的運動路徑與障礙物保持一定距離,同時整體路徑能夠保持最短,以實現安全、高效的自動化作業。軌跡規劃是在路徑規劃的基礎上加入了時間序列信息,對機械臂在運動過程中的速度和加速度進行規劃,可以在機器人關節空間運動中使機
79、器人運行時間盡量短或能量消耗盡量 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 38/165 小。三、碰撞檢測技術三、碰撞檢測技術 碰撞檢測是保障協作機器人安全性的關鍵性技術之一,能夠實時監測機器人與工作人員或其他設備之間是否存在碰撞,并對碰撞進行及時的反饋,通過策略控制保證碰撞發生時不會對工作人員造成傷害。協作機器人碰撞檢測技術主要有兩類:碰撞后檢測安全技術與碰撞前檢測安全技術。碰撞后檢測安全技術主要是靠優化機械結構設計、碰撞力抑制算法和搭載關節力矩傳感器、電流環、觸覺力覺傳感器等方法檢測碰撞是否發生,及時反饋碰撞信息并快速作出應對方案,從而降低碰撞發生后造成的傷害;碰撞前檢測安全技術是在機器人上使
80、用非接觸式的傳感器(視覺系統、安全皮膚、激光傳感器等),對周圍環境及人的行為進行預測,并采取相應的安全避障措施,因此可以從根本上避免碰撞的發生,極大地提高了人機交互的安全性。常用碰撞檢測方法如下:常用碰撞檢測方法如下:力矩傳感器:最常用的碰撞檢測方式之一,通過添加關節力矩傳感器或底座力矩傳感器來檢測外力,可以有效避免摩擦力誤差,碰撞檢測精度較高。電流環式:采用電機的電流或反饋的力矩來檢測碰撞是否發生,無需額外添加傳感器,并且能夠完整覆蓋機器人整個表面,是成本最低的碰撞檢測法。從另一方面來看,電流環碰撞檢測法容易受摩擦力影響,對建模和辨識帶來一定困難,且減速器越大,摩擦力誤差也會隨之增大。因此,
81、電流環式碰撞檢測法的檢測精度有一定局限性,多用于小型協作機器人上。觸覺電子皮膚:一種碰撞后檢測方法,通過在機器人表面安置壓力傳感器來檢測外力,檢測靈敏度高,檢測精度較高,但是由于單個機器人對于壓力傳感器的需求量較多,導致裝配較復雜,布線難度較大,成本過高。安全皮膚:安全皮膚是一種電磁感知技術,屬于碰撞前檢測方法。安全皮膚具有較高的靈活性,可以被加工為各種形狀,能夠檢測機器人周圍 15cm 范圍內的工作區域,且檢測靈敏度較高,在機器人高速運行狀態下,可以有效檢測出障礙物的存在并及時停止機器人作業。視覺系統:2023 年協作機器人產業發展藍皮書 39/165 一種碰撞前檢測方法,通過搭載 3D 視
82、覺相機或廣角攝像頭來監測機器人工作范圍內是否存在障礙物,已實現機器人與障礙物接觸前可以及時作出應對措施。此外,搭載視覺相機還有利于定位分揀、上下料、產品檢測等場景中協作機器人的自動化、智能化應用。其他:包括在機器人周邊設置電子圍欄、壓力墊、激光傳感器等裝置,通過對機器人周邊一定范圍內的障礙物進行監測反饋,從而降低工人或其他設備突然出現導致碰撞的可能性。四、力控技術四、力控技術 傳統工業機器人往往被設計在結構化的工作場景中進行重復性的位置作業,然而到了非結構化且需要進行接觸作業的工作場景中,這種重復性的、單純依靠位置控制的作業模式就會遇到困難。為了解決接觸作業中對作用力柔性的高要求和位置控制準確
83、性及系統高剛性之間存在著矛盾,協作機器人柔順控制這一概念被引入。機器人的柔順性可以分為被動柔順與主動柔順。被動柔順主要是通過彈簧機構、阻尼器、氣動柔順裝置來實現機器人的末端柔性操作。被動柔順機構的柔順中心一旦被固定,就很難調整,主要適應剛度固定的作業要求。主動柔順,是指機器人利用力的反饋信息采用一定的控制策略去主動控制作用力。這里采用的力反饋信息通過機器人末端六維力傳感器或關節扭矩傳感器獲取,隨著國內力傳感器技術上的突破,傳感器設備的性能也將逐漸標準化,成本也會逐步降低,未來協作機器人的力控性能差異還是會落在機器人控制器的力控算法和策略上。根據控制策略,主動柔順可以分為:直接力控制策略、阻抗/
84、導納控制策略、力/位混合控制策略和自適應/智能控制策略。目前,多數協作機器人企業都是從力/位混合控制往自適應/智能控制策略躍進。五、振動抑制技術五、振動抑制技術 協作機器人關節傳動系統中含有諧波減速器、力矩傳感器等柔性元件,使其具有關節柔性;同時,輕量化以及內部中空的結構設計使協作機器人具有連桿柔性,導致在運動、定位以及末端負載較大時會造成協作機器人的振動。協作機器人振動形式主要為過程振動和殘余振動,其中,過程振動是指協作機器人在作業中受到外部干擾或內部建模參數不確定而產生的震顫;殘余振動是指協作機器人在完成周期作業后由于位置與速度的誤差導致在終止點發生的自由振蕩。協作機器人在運行中產生的 2
85、023 年協作機器人產業發展藍皮書 40/165 振動對于其在準確度、穩定性、工作效率都有一定程度影響,甚至可能導致協作機器人結構疲勞和損傷,縮短機器人使用壽命。因此,為保證協作機器人的高效、穩定作業,須采取振動抑制技術。第第三三節節 協作機器人技術協作機器人技術趨勢與方向趨勢與方向 一、性能工業化一、性能工業化 近年來,協作機器人的性能在不斷向工業方向靠攏,穩定性不斷提高;從最早的 3kg、5kg、10kg 的負載,到現在 20kg、30kg,負載不斷增大;從開始的 1m/s 的速度,到現在可達 3m/s,速度不斷變快;精度也達到了工業級別的 0.02mm。從性能上而言,協作機器人不斷沖擊原
86、來由于技術限制所形成的協作機器人與工業機器人之間涇渭分明的界限;從應用上來看,協作機器人在工業領域有了越來越多的應用,甚至在部分領域已經替代了傳統意義的工業機器人。然而,對于這些大負載、高速度的協作機器人,安全性則是對性能的一種桎梏,為了保證人機協作的安全,它們都只能被設定在很低的速度下運行。為此,ABB 設計生產了 CRB 1100協作機器人,是一款跨界探索產品,本體與工業機器人無異,但增加了安全激光掃描儀,配合 ABB 的 SafeMove2 功能,通過感知人體與機器人的距離來調整工作狀態,相當于增加了一個隱形的圍欄來保障了安全性,相對協作機器人人機協同的共享工作空間,存在安全區域的人機隔
87、離。二、核心零部件性能優化二、核心零部件性能優化 電機:電機:協作機器人電機后續發展必然是向高扭矩、大中空、高功率密度等方向發展。核心零部件重量輕,功率密度高將成為主要特點,使得協作機器人關節更加輕量化,負載力更高。伺服驅動:伺服驅動:機器人伺服驅動偏向集成化,小體積化,要求具備高動態響應,高精度,力控制及抖動抑制,整體向智能化發展。編碼器:編碼器:機器人編碼器是伺服控制的核心部件,目前在成本上,可制造性,精度等還有一定的局限。后續發展方向主要是圍繞高精度、高集成度、高可靠性發展。伺服控制性能提高,必然要求編碼器技術的提高,高精度編碼器尤為重要。由于需要關節輸入輸出兩側位置、速度等,編碼器需要
88、采集兩端信息,高集成度的編碼器同時采集兩端信息,減少體積和走線尤為重要。另外編碼器必然需要更高的可靠性,抗干擾,在強輻射、高低溫等特殊場合依然保持可靠性。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 41/165 三、感知化三、感知化 智能傳感器的發展方向后續主要圍繞視覺、力傳感器、電子皮膚、人機交互及安全方面。首先機器人必須要有力感知,具備力感知的機器人能夠更好地實現智能柔順抓取,也可以更好的與人進行安全交互。其次機器人要圍繞視覺感知發展,讓機器人可以看見周圍環境,其包智能相機技術、3D 視覺傳感技術、3D 激光雷達技術等?!把劬Α睂τ跈C器人執行新任務(例如在倉庫中挑選和移動產品)不可或缺。傳統機器
89、人(或沒有視覺系統的機器人)只能完成簡單的重復性任務,而具有機器視覺的機器人可以解決更多問題,例如來料位置不一致,來料具有公差等。除此之外,視覺系統可以賦予機器人讀取顏色或紋理的能力,使機器人能夠完成檢測類應用,例如:條形碼檢測。而配備 3D 視覺系統的機器人功能更加強大,可以抓取或檢測立體的物體,實現無序抓取等應用。除了對光信號的感知外,具備對外界力的感知能力也將極大拓寬機器人的應用場景,例如打磨、裝配、按摩、康復以及手術等。未來機器人將不可避免的與人共同工作或為人直接提供服務。具備力的感知能力可以保證機器人與人接觸過程中的安全,避免異常情況對人的傷害。同時,具備力的感知能力將便于機器人的使
90、用,人可以通過直接拖動的方式給機器人安排工作,無需學習復雜的編程語言,協作效率也得以提升。在按摩等場景中,機器人與人直接接觸,靈敏的力感知可以讓機器人模擬人的按摩動作,達到與人相同的治療效果。四、智能化四、智能化 機器人作為一直以來作為機電執行機構,只能替代簡單體力勞動。對于復雜非結構化的場景,則無法發揮太大作用。近年來,隨著人工智能技術的發展,越來越多的新式應用涌現出來,例如無序抓取,智能檢測等。隨著工業數據的積累和計算機算力的提升,機器人可以通過學習的方式處理復雜問題,優化動作流程。AI 應用是未來協作機器人技術的發展趨勢,未來只有具備人工智能,自制學習判斷的協作機器人才可以成為真正的協作
91、機器人。機器人除了安全和人機交互外,必然需要深度學習,可以通過自主學習訓練使得機器人更加具備智能化,也是人機交互的重點。未來機器人控制器或將發展為零編程使用,通過使用多傳感器融合后的智能學習判斷,與人智能交互后即可實現目標任務的執行。五、模塊化五、模塊化 底層部件的模塊化為機器人整機的開發夯實了基礎,提升了新產品的開發速度,增強了新產品的可靠性。不同規格的關節經過組合,配上相應的連桿,即可組成一款新的機器人,無需從底層模塊開發。同時,不同機器人共用相同的關節,關節的使用數量會有大幅提升,2023 年協作機器人產業發展藍皮書 42/165 更有利于關節的成熟。此外,關節的批量使用也使企業的采購成
92、本降低,進而降低了機器人整機的成本,從而大幅提升機器人的性價比和競爭力。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 43/165 第五章第五章 協作機器人行業投融資協作機器人行業投融資概況分析概況分析 第一節第一節 近年來行業融資態勢近年來行業融資態勢 從融資數量上看,據 GGII 不完全統計,2015-2022 年,國內協作機器人市場共計 70 例融資案例,其中 2018 融資案例共 14 例,2019 年與 2020 年均為 7 例;2021 年全年,行業內共有 13 例融資事件,融資總額約 50.28 億元,創歷史新高;2022 年共有 10 例融資事件,融資總額約 29.21 億元,同比 2
93、021 年下滑 41.91%。2023 年上半年共有 3 例融資事件,融資總額約 2.75 億元,較上一年同期大幅下滑。圖表圖表 2727 20152015-2022023 3H H1 1 中國協作機器人市場融資情況中國協作機器人市場融資情況 數據來源:公開資料,高工機器人產業研究所(GGII)整理 協作機器人整體融資規模呈現波動態勢。在經歷了 2019 年的市場短暫低迷后,行業整體融資情況逐漸向好。2021 年,中國協作機器人融資規模突破 50 億元,平均單筆融資金額突破 3.87 億元,遠超歷史年份數據。2022 年,資本逐漸收緊口袋,不論是融資總額還是融資數量都出現一定下滑。從融資去向看
94、,2022 年協作機器人領域融資分化態勢愈加明顯,頭部廠商的“吸金”能力進一步提升。2023 年協作機器人頭部廠商陸續開啟上市進程,某種程度上給二梯隊廠商的融資造成了一定的壓力,疊加資本市場投資謹慎度的增強,協作機器人本體領域的融資遭遇前所未有的壓力。從融資輪次分布來看,截至 2023H1,C 輪及以上的企業占比 62%,處于 A 輪的企業占比15%,處于 Pre-A 輪及以前的企業占比為 8%。超過半數的協作機器人企業融資進行到 B 輪及29.212.7510301234560102030405060201520162017201820192020202120222023H1融資總規模(億元
95、)融資案例數量(例)單筆融資金額(億元/例)2023 年協作機器人產業發展藍皮書 44/165 以后,反映出協作機器人企業已經度過了早期的技術積累階段,應用逐步落地,開始更進一步進入謀發展的階段。需要注意的是,協作機器人產品“同質化”問題開始顯現,加上外部環境的遇冷,市場內卷化加劇,企業盈利水平經受較大考驗。圖表圖表 2828 截至截至 2 202023HI3HI 協作機器人企業融資階段分布情況協作機器人企業融資階段分布情況 數據來源:高工機器人產業研究所(GGII)第二節第二節 主要的機構代表主要的機構代表 圖表圖表 2929 20152015-2022023 3 年年 H1H1 協作機器人
96、行業主要投資機構代表協作機器人行業主要投資機構代表(排名不分先后)(排名不分先后)機構名稱機構名稱 代表項目代表項目 順為資本順為資本 珞石機器人、慧靈科技、法奧意威、非夕科技、高視科技、必示科技、隆深機器人、未來機器人、圖漾科技、愛磁科技、深視科技、碩橙科技 紅杉資本紅杉資本 思靈機器人、普渡機器人、炬星科技、李群自動化、梅卡曼德、松靈機器人、思謀科技、海柔創新、炬星科技 聯想創投聯想創投 艾利特機器人、深慧視、未來機器人、迦智科技、崧智智能、艾吉威、炬星科技、思謀科技 聯想之星聯想之星 艾利特機器人、慧靈科技、合刃科技、姜歌機器人、海柔創新 金沙江創投金沙江創投 珞石機器人、非夕科技、黑湖
97、科技、鯨倉科技 8%15%15%39%23%Pre-A輪及以前A輪及A+輪B輪及B+輪C輪及C+輪其他 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 45/165 方廣資本方廣資本 節卡機器人、坤維科技、崧智智能、易思維 中金資本中金資本 越疆機器人、凱樂士科技、視比特、天準科技、中科微至 高瓴創投高瓴創投 法奧意威、思靈機器人、深視智能、禾賽科技 經緯中國經緯中國 鎂伽機器人、敬科機器人、庫柏特、橙子自動化 招商局資本招商局資本 大族機器人、非夕科技、越疆機器人、優地科技、靈動科技 新希望集團新希望集團 珞石機器人、非夕科技、思靈機器人 梅花創投梅花創投 珞石機器人、墨影科技、啟玄科技、勱微機器人、
98、宇駿視覺、柔觸機器人 松禾資本松禾資本 越疆機器人、敬科機器人、斯坦德機器人、合刃科技、江行智能、熵智科技、跨維智能、昂視智能、思謀科技、中科微至 明勢資本明勢資本 鎂伽機器人、李群自動化、橙子自動化、炬星科技、必示科技、全應科技、炬星科技 啟明創投啟明創投 智昌集團、梅卡曼德 清控銀杏清控銀杏 珞石機器人、凱樂士科技、翼菲科技、翠鳥視覺、探維科技 索道資本索道資本 艾利特機器人、優地科技、擎朗智能 深創投深創投 珞石機器人、越疆機器人、阿童木機器人、達闥科技、中科微至、元橡科技、迦智科技、板石智能 元禾原點元禾原點 艾利特機器人、漢升達、長木谷醫療、江蘇北人、寒武紀、云從科技、天準科技 臻云
99、創投臻云創投 鎂伽機器人、阿丘科技、鯨倉科技 中信建投資本中信建投資本 遨博智能、木蟻機器人、斯坦德機器人 前海母基金前海母基金 越疆機器人、柳葉刀機器人、曲線智能 創新工場創新工場 鎂伽機器人、捷象靈越、浙江中力、鑫君特、藍胖子 源碼資本源碼資本 法奧意威、星猿哲、梅卡曼德、鼎納自動化、斯坦德機器人、海柔創新 鐘鼎資本鐘鼎資本 法奧意威、蘇映視、卡諾普、未來機器人、靈動科技 尚珹投資尚珹投資 艾利特機器人、藍芯科技、商湯科技 中電基金中電基金 遨博智能、北醒光子 達晨財智達晨財智 艾利特機器人、弓葉科技 數據來源:公開資料,高工機器人產業研究所(GGII)整理 2023 年協作機器人產業發展
100、藍皮書 46/165 第六第六章章 協作機器人應用分析協作機器人應用分析 第一節第一節 協作機器人應用協作機器人應用場景分析場景分析 近年來,協作機器人企業不斷開拓下游應用場景,協作機器人產品在性能上也屢有突破。在工業場景中,對比傳統工業機器人對結構化環境的要求及人機分離、只能進行單一產品大批量生產的特點,協作機器人可以在非結構化環境中進行應用、支持人機協作、進行小批量或定制化的生產。協作機器人的增長既來自于制造業的傳統需求,即提高生產效率、降低單位人工成本等,也來自于現代工業對柔性生產的需求:應對多品種小批量生產、實現從批量生產到大規模定制的轉變。而近年來隨著協作機器人工藝包的持續開發,協作
101、機器人能實現的應用逐漸多元化。從應用場景來看,目前協作機器人的應用主要集中于工業場景的裝配、螺絲鎖付、搬運/上下料、拋光打磨、焊接、噴涂等領域,而在非工業領域,則被廣泛應用于自動咖啡機、物料抓取以及其他新興應用中。GGII 數據顯示,2022 年,協作機器人在搬運/上下料、裝配以及螺絲鎖付等場景的應用占比超過 50%,分別為 22.7%、17.34 和 13.2%。拋光打磨、點膠/涂膠、焊接、噴涂等應用場景占比分別為 7.56%、4.3%、3.2%以及 2.2%。圖表圖表 3030 20222022 年協作機器人應用場景分布(以銷量計,單位:年協作機器人應用場景分布(以銷量計,單位:%)(注*
102、上述數據包含四軸、六軸、七軸協作機器人)數據來源:高工機器人產業研究所(GGII)22.7%17.3%13.2%7.6%4.3%3.2%2.2%29.5%搬運/上下料裝配螺絲鎖付拋光打磨點膠/涂膠焊接噴涂其他 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 47/165 第二節第二節 協作協作機器人應用行業分析機器人應用行業分析 在工業領域,國內協作機器產品主要應用于 3C 電子、汽車及零部件、機械加工等行業。2022 年,3C 電子行業景氣度不及預期,訂單需求下滑明顯,汽車及零部件行業依然是協作機器人的主要流向,其他行業領域滲透率持續提升,如機械加工、新能源、醫療保健等細分市場均同比増長。協作機器人可
103、對人類進行感知,安全性高,還被廣泛用于非工業領域,在非工業領域,科研教育和醫療保健是目前主要的應用市場。2022 年上半年,按摩理療行業對協作機器人的大批量采購成為全年亮點之一,國內協作機器人企業也在持續針對商業場景進行產品開發。從另一方面來看,當前協作機器人雖然已經可以實現許多商業場景的應用,如:無人水吧、無人零售等,但是仍缺少成熟的場景運營商來搭建可盈利的商業模式,行業內企業在非工業領域處于落地案例積累階段,預計 2023 年商用服務領域會有更多落地項目。GGII 數據顯示,2022 中國協作機器人產品主要應用于汽車及零部件、3C 電子、科研教育以及醫療保健等行業,從整體占比來看,工業領域
104、仍舊是協作機器人的主戰場。協作機器人行業仍處于發展初期階段,市場基數相對較小,單一下游行業的波動也會導致整體下游分布出現較大變化。過去 3C 電子行業一直是協作機器人的主戰場之一,但是由于 2022 年 3C 電子行業較低迷,新設備采購訂單數量出現下滑,因此在協作機器人下游市場中占比出現下降。此外,2022年醫療與保健行業對協作機器人產品出現大批量需求,并已逐漸形成場景化和標準化應用。圖表圖表 3131 20222022 年中國協作機器人下游行業分布(以銷量計,年中國協作機器人下游行業分布(以銷量計,%)(注*上述銷量數據包含四軸、六軸、七軸協作機器人)數據來源:高工機器人產業研究所(GGII
105、)22.3%17.2%12.2%11.3%9.8%5.4%4.2%2.4%15.3%汽車及零部件3C電子科研教育醫療保健機械加工五金衛浴半導體食品包裝其他 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 48/165 圖表圖表 3232 各細分行業需求特征概況各細分行業需求特征概況 行業名稱行業名稱 行業特征行業特征 自動化自動化需求需求 市場競爭市場競爭激烈程度激烈程度 代表廠商代表廠商 汽車及零部件汽車及零部件 人力需求大,重復性勞動占比高,行業內企業對自動化認知較深,自動化需求迫切 高 高 大族機器人 中科新松 艾利特機器人 遨博智能 長廣溪智造 節卡機器人 天機智能 3 3C C 電子電子 產品
106、種類多,迭代周期短,柔性需求高,產線布局復雜 高 高 遨博智能 大族機器人 中科新松 艾利特機器人 長廣溪智造 天機智能 節卡機器人 科研教育科研教育 空間小,要求全天候工作,對穩定性、精度要求高 中 中 越疆機器人 中科新松 遨博智能 法奧意威 長廣溪智造 醫療保健醫療保健 行業入市壁壘高,可應用范圍廣,對協作機器人某方面性能有特殊要求,碰撞閾值低 中 中 遨博智能 艾利特機器人 中科新松 珞石機器人 大族機器人 機械加工機械加工 零部件種類多,生產工藝種類復雜且繁多,零件質量大且形狀不規則,重復性運轉調度需求高,影響生產產能供給 中 中 艾利特機器人 長廣溪智造 中科新松 大族機器人 遨博
107、智能 五金衛浴五金衛浴 中小廠商占大多數,受消費個性化影響較深,產品換線需求高,產品種類豐富,小批量多批次 中 中 長廣溪智造 艾利特機器人 大族機器人 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 49/165 珞石機器人 遨博智能 半導體半導體 自動化需求高,頭部廠商資金實力強,對成本敏感度低 高 中 艾利特機器人 中科新松 遨博智能 食品飲料食品飲料 產品價值量小,單價低,市場競爭激烈,但消費基數大。仍有許多工藝無法通過自動化替代人工 中 中 法奧意威 越疆機器人 節卡機器人 遨博智能 新能源新能源 行業處于快速擴張階段,自動化需求高,頭部廠商資金實力強,對自動化設備接受度高 高 高 中科新松
108、遨博智能 艾利特機器人 越疆機器人 新零售新零售 行業應用分散,客戶重視回本周期,且需求種類多樣化,定制化程度高 中 中 天機智能 大族機器人 中科新松 慧靈科技 數據來源:高工機器人產業研究所(GGII)第第三三節節 協作機器人應用趨勢分析協作機器人應用趨勢分析 一一、下游行業認知提升,協作機器人應用滲透率持續上升下游行業認知提升,協作機器人應用滲透率持續上升 從應用分布來看,協作機器人在工業場景的滲透率持續提升,從 3C 電子、汽車及其零配件、家電等行業向更多細分子行業滲透,如新能源行業,有望迎來批量性導入協作機器人的契機。此外,近年來,協作機器人在商用服務領域的應用滲透持續深入,如智能零
109、售、按摩理療、醫療等領域,布局廠商逐年增加,在部分場景已出現千臺級的訂單。GGII 判斷,隨著下游行業認知的逐年提升,疊加協作機器人的性價比優勢持續凸顯,協作機器人未來幾年銷量的增長有賴于下游行業滲透率的上升與部分核心行業的深耕。二二、協作機器人生態日益豐富,、協作機器人生態日益豐富,傳感器加持助力協作機器人感知能力提升傳感器加持助力協作機器人感知能力提升 當前的協作機器人生態圈已經涵蓋上游零部件、本體、集成商、視覺、傳感器、軟件、末端執行器等,越來越多創新型產品的誕生將大大促進協作機器人生態的豐富,相比較傳統的機器人,協作機器人最大的特點就是靈活性、安全性和易用性,為了進一步提高協作機器 2
110、023 年協作機器人產業發展藍皮書 50/165 人的安全性,視覺、傳感器以及軟件的應用將日益廣泛;為了進一步提高協作機器人的靈活性和易用性,在應用中將會使用越來越多的柔性夾具,并且這些末端執行器將越來越成為機器人應用的核心部件,協作機器人配備了末端執行器之后可以更好的實現一些新的功能。在這個發展趨勢下,國內外的企業都越來越強調協作機器人快速更換夾具的功能,機器人能夠全自動更換并識別任意工具或握爪,操作者可以通過拖拽式一次性編校機器人運動路徑以及所有對接的工夾具或握爪的動作,而無需使用手持式示教器,真正實現手把手編校。三三、機器人大模型有望為協作機器人裝上加強版外掛機器人大模型有望為協作機器人
111、裝上加強版外掛 7 月 29 日,Google DeepMind 以訓練 AI 聊天機器人的方式訓練了一款全新的機器人模型 Robotic Transformer2(RT-2)。RT-2 表明視覺-語言模型(VLM)可以轉化為強大的視覺-語言-動作(VLA)模型,通過將 VLM 預訓練與機器人數據相結合,直接控制機器人。RT-2 以視覺-語言模型(VLM)為基礎,將一個或多個圖像作為輸入,并生成一系列通常代表自然語言文本的標注。在大型語言模型研究的啟發下,機器人正變得更加智能。將大型語言模型的最新進展引入機器人,讓機器人變得更聰明,并具備新的理解和解決問題的能力。機器人大模型的持續進步有望為協
112、作機器人能力提升裝上加強版外掛,可以滿足更多復雜場景的應用需求,同時協作機器人的易用性和智能性將有望獲得質的提升。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 51/165 第七章第七章 中國協作機器人發展中國協作機器人發展前景前景與展望與展望 第一節第一節 人工智能技術人工智能技術與大模型的與大模型的發展賦予協作機器人更多智能性發展賦予協作機器人更多智能性 對于協作機器人來說,以往作業時需要根據具體的需求,由專業人員設定好機器人的行動軌跡進行作業,如果更換作業任務時,則需重新調整機械臂的作業線路。人工智能與大模型技術的發展,讓機器人“感知”、“思考”、“適應”、“交互”和“判斷”成為可能,當協作機器
113、人被成功賦予高級人工智能,機器人將獲得與類人般的“常識”,從而實現人機智能協同作業,同時減少用戶參與決斷的機率,使得機器人變得更“聰明”。目前一些企業已經開始在利用機器學習的方法,采集不同任務情況下產生的人、環境與機器的交互數據并分析,目的是打造一個更加智能化作業的閉環;同時,為了降低使用門檻,一些廠商也使用了自然語言識別類人工智能公司的開放技術,讓協作機器人具備基本的語音控制和交互能力。第二節第二節 力控技術助力協作機器人綜合能力提升力控技術助力協作機器人綜合能力提升 力覺反饋:力覺反饋:六維力傳感器可以將機器人末端執行器施加的力和力矩轉換成電信號,通過控制系統反饋給機器人,從而實現力覺反饋
114、。例如,在搭載協作機器人的醫療手術機器人中,六維力傳感器可以幫助醫生感知手術器械與人體組織之間的力度和壓力,從而更加精準地進行手術操作。力控制:力控制:六維力傳感器可以測量機器人末端執行器施加的力和力矩,從而實現機器人的力控制。例如,在裝配過程中,機器人需要施加一定的力來將零件裝配在一起,六維力傳感器可以幫助機器人控制施加的力度和方向,從而確保裝配的準確性和質量;在拋光打磨應用中,六維力傳感器可以賦予機器人更好的力感知能力,更好的滿足復雜曲面的拋光打磨作業需求。動態控制:動態控制:六維力傳感器可以實時測量機器人末端執行器施加的力和力矩,從而實現機器人的動態控制。例如,在搬運過程中,機器人需要根
115、據物體的重量和形狀來調整施加的力度和方向,六維力傳感器可以幫助機器人實現動態控制,從而更加高效地完成搬運任務。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 52/165 第三節第三節 結構的模塊化和仿生化結構的模塊化和仿生化 現階段,機器人主要在結構化或半結構化環境下替代人工進行自動化生產,對機器人的性能要求也主要體現在運動控制精度、承載能力、可靠性和對環境的適應性等方面?,F有主流的六軸、七軸機械臂已經基本能滿足機械臂的位移和基本操作,但門檻在于協作機器人是否可以滿足更加個性化和定制化的任務,如更自如地抓起更小巧的物體,自主適應作業的場景等。GGII 認為,隨著制造業的生產模式從大批量生產轉向小批量定
116、制,應用場景的多樣性和復雜性日益凸顯,未來協作機器人將會向功能模塊化、結構仿生化方向發展,以提升易用性、安全性和靈活性,適應越來越多的個性化場景需求。第四節第四節 行業滲透率持續提升,工業與商業服務領域的應用邊界日趨模糊行業滲透率持續提升,工業與商業服務領域的應用邊界日趨模糊 經過幾年的市場培育,協作機器人應用行業日益廣泛,從 3C 電子、汽車及其零配件、家電等行業逐漸延伸至新能源、五金衛浴、金屬機械等行業。此外,協作機器人在商業服務領域關注度和接受度日趨提升。目前已有多家廠商開始著手布局服務領域。其中:醫療領域的需求主要以輔助手術、按摩、康復等場景為代表,近年來以遨博智能、珞石機器人、大族機
117、器人為代表的廠商已在著手布局,并已經有成熟的應用;商業服務領域的需求主要以智能零售、智慧廚房、咖啡店、酒吧、奶茶店等場景為代表,其中核心要素來自于以機器人作為差異化的亮點和獲客點,考驗的是運營的效率,同時可以實現數據的互聯互通,這類應用在部分一、二城市已有成熟應用;教育培訓的需求主要以實驗室、培訓教具等場景為代表,隨著開設機器人專業的科研院校逐年增加,對于協作機器人的采購需求穩步增長。GGII 認為,協作機器人相較于傳統工業機器人具有更廣的應用面,涵蓋工業與商業服務領域,從應用的角度看,協作機器人在兩類場景中所帶來的核心價值有所差異,工業領域主要是以替代人,降本增效為主要目的;商業服務領域則更
118、多的強調機器人帶來額外價值,替代人并非首要目的,更重要的是打造創新型的服務業態。隨著協作機器人技術的不斷進步,易用性、安全性和智能性有望獲得提升,屆時協作機器人在各領域的應用邊界將日趨模糊。協作機器人將不僅是機器人,更是智能工具和智能伙伴。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 53/165 第九章第九章 參編企業介紹參編企業介紹 第一節第一節 中科新松中科新松國內協作機器人先行者國內協作機器人先行者 一、企業簡介一、企業簡介 成立時間:成立時間:20142014 年;總部:上海年;總部:上海 中科新松作為國內協作機器人較早的先行者,可以說是協作機器人系列最豐富的廠商之一。自 2014 年成立以
119、來,公司共計創新研發了包括多可協作機器人和多可移動協作機器人在內的 2 大系列 20 余種產品;擁有海內外客戶 1500 余家,主要包括奔馳、一汽大眾、中國中車、中國商飛、碧桂園、博馬科技、馬瑞利、美光半導體、西部數據、意法半導體等;共計完成項目應用數千個,產品主要應用于包括汽車、能源、半導體、3C、食品藥品、建筑、電力、教育科研、印刷、航空航天、鐵路、服務等在內的數十個行業。二、二、企業核心技術企業核心技術 1 1、機電控高度集成的一體化關節設計、機電控高度集成的一體化關節設計 在滿足功能設計的基礎上,還要滿足散熱、電磁干擾、防護等級、振動、裝配工藝、可維護性等性能指標。在關節伺服系統控制方
120、面,采用全閉環的系統結構和控制方式,同時針對諧波減速機剛度低引入的關節柔性,進而引起負載端的振動,降低系統的軌跡跟蹤精度、穩定性等問題,在關節驅動底層增加振動抑制算法,以提高關節的動態性能?;?3C、半導體等典型應用場景的需求,以系統工程理論、方法和過程模型為指導,結合對多可協作機器人 DUCO Cobot 的安全性、協作性、靈巧操作以及易維護等要求,研究機器人機構優化方案以及整體集成方案。為實現多可協作機器人 DUCO Cobot 的輕量化以及集成化,解決了高功率密度的機電控一體化關節高度集成的技術難題。一體化關節的集成包含機構綜合、電子電氣綜合、機電控綜合、通訊設計以及熱設計等關鍵技術,
121、建立了電機矢量控制模型、全閉環控制模型、電磁仿真模型、關節動力學模型以及熱力學動態模型等,實現 200-3000W 驅動功率,最終關節控制精度達到 5 角秒。2 2、力感知及高精度力控作業力感知及高精度力控作業 基于高精度機器人動力學模型實現關節輸出力矩的精準估計,以及末端力矩傳感器實現末端作業力的精準感知,建立機器人末端精準力控制框架,實現末端導納控制和關節力矩前饋相結合,既保證了末端作業力的精準控制,又提高了系統的動態響應性能。末端作業力控制采用導納控制算法,將末端力矩傳感器檢測到的力/力矩信息轉換成位 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 54/165 置偏移量,疊加到參考目標位置。經過
122、柔性機械臂逆運動學,以及含摩擦模型的柔性機械臂動力學,生成關節指令。3 3、人體協作安全控制及響應技術、人體協作安全控制及響應技術 多可協作機器人 DUCO Cobot 本身雖然具有輕量化、慣量小等特點,為保證協作安全,仍然需要設計完備的協作安全機制,充分保證人員協作時的安全。從安全硬件的角度,設計安全控制器,采用雙安全 CPU 的策略,同時所有的安全控制通道均采用雙通道冗余控制,滿足 PLd 的安全等級要求。從安全功能的角度,設計包含安全位置監控、安全速度監控、安全力矩監控、碰撞檢測等在內的安全控制功能。碰撞檢測功能采用伺服級的碰撞檢測策略,滿足響應的實時性。碰撞檢測功能采用伺服級的碰撞檢測
123、策略,滿足響應的實時性?;诰珳蕜恿W模型,以及基于廣義動量法的外力觀測器,實現外力的實時精準估計;分析不同碰撞情況下各個關節輸出力矩和電機電流的變化特性,構建碰撞信號在不同工況下的傳遞模型;根據作業情況,建立機器人全身碰撞檢測方案與響應策略,如停止、回退、零力等;開發協作機器人碰撞檢測與多重的安全保障機制,確保人-機、機-環境的作業安全。三三、企業核心產品、企業核心產品 多可協作機器人多可協作機器人 GCRGCR 系列系列 產品型號產品型號 GCR25GCR25-18001800 產品簡要概述產品簡要概述 作為國內首款25kg級協作機器人,填補國內25kg協作機器人市場空白。GCR25-18
124、00作為DUCO多可協作機器人G系列中的負載最大的一員,有效工作半徑1800mm,在發布之初就受到眾多媒體和客戶的關注。采用高集成度模塊化設計,在降低研發和制造成本的同時,盡可能地減少本體重量,自重只有61kg,比20kg產品自重輕近10%;1800mm長臂展,完美適用于重型物料的搬運、碼垛等應用;配套了全新的控制柜,體積相比原控制柜控降低30%,使得GCR25具有極高的靈活性,更適合狹窄空間使用。工作節拍方面,相比20kg協作機器人提升20%,重復定位精度可以達到0.05mm,最后,多可協作機器人的操作軟件加載了最新版DUCO CORE操作系統,可集成視覺操控等功能,提升人機交互體驗。產品優
125、勢產品優勢 1、國內首臺 25kg 大負載協作機器人,業內領先;2、在本體重量控制在 61kg 的基礎上,實現 25kg 負載能力,1800mm 超長工作半徑和 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 55/165 0.05mm 重復定位精度;3、全面提升用戶的生產效率,機器人末端最大速度達到 2.5m/s,終端用戶的生產節拍相比以往可提升 20%;4、采用全新的 DUCOCORE 操作系統,其配置針對碼垛場景的 BoxPallet 碼垛工藝包,實現碼垛程序固定流程式配置,簡單參數選擇和填寫,指定點位的設置,可快速部署實施;降低傳統方式的機器人程序配置難度,降低對使用者的專業技能要求,同時提升程
126、序配置的率,解決了用戶小批量、多品種柔性生產的快速切線難題;5、基于 GCR25-1800 優良的性能,碼垛場景能夠適用于大部分國標、歐標、美標棧板,最大棧板尺寸可達 1200mm1100mm。據用戶實際使用測算,首次部署僅用 1 小時左右,紙箱/托盤/垛型的配置僅需 10 分鐘,平均能夠實現 8 件/分鐘的工作量,其投資回報周期不到 6 個月。產品應用領域產品應用領域 廣泛應用于汽車、能源、半導體、3C、食品藥品、教育科研等多個行業,適用于碼垛、上下料、擰緊鎖附、質量檢測、裝配組裝、搬運、涂膠涂油、操作、焊接等應用場景。產品參數產品參數 最大負載最大負載 Max PayloadMax Pay
127、load 25kg 末端最大速度末端最大速度 Max TCP SpeedMax TCP Speed 2.5m/s 有效工作半徑有效工作半徑 ReachReach 1800mm 重復定位精度重復定位精度 RepeatabilityRepeatability 0.05mm 產品圖片產品圖片 產品型號產品型號 GCR10GCR10-20002000 產品簡要概述產品簡要概述 58kg 自重,2000mm 超長臂展,10kg 負載,0.05mm 的定位精度.在業內目前屈指可數,特別是特別是 2000mm2000mm 的超長臂長,在協作機器人領域更是無人能及。的超長臂長,在協作機器人領域更是無人能及。除
128、了基本的安 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 56/165 全、靈活、易用、易維護等基本特點外,GCR10-2000 采用新一代的控制柜設計,尺寸減小 50%,深度集成 2D/3D 相機、以及焊接應用包,此外還可以進行云端數據監控,遠程 OTA 升級等。產品優勢產品優勢 1、安全加持16 項 TUV 安全認證,人機協作更安全;2、運維便捷拖拽示教式編程,降低使用門檻,易操控;3、智輕致巧大負載機器人負載自重比高達 1:2.44,采用新一代機器人控制柜,體積減少 50%,重量減輕 30%;4、綠色環保功耗低至 200W,無需更換潤滑油;5、智能非凡多種場景軟件包加持(焊接、碼垛等),多種外接
129、接口支持(DI、DO、AI/O 等),支持云端機器人數據監控、遠程 OTA 升級;支持多臺設備一鍵式部署和數據遠程備份;6、應用升級2D3D 視覺深度兼容;力控等生態配套完善,支持多應用開發 產品應用領域產品應用領域 目前 DUCO 多可 GCR10-2000 可輕松實現智能揀選、拋光打磨、上下料、裝配、擰釘、質量檢驗、搬運、碼垛、涂膠涂油等功能。產品參數產品參數 最大負載最大負載 Max PayloadMax Payload 10kg 末端最大速度末端最大速度 Max TCP SpeedMax TCP Speed 4m/s 有效工作半徑有效工作半徑 ReachReach 2000mm 重復定
130、位精度重復定位精度 RepeatabilityRepeatability 0.05mm 產品圖片產品圖片 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 57/165 多可協作機器人防爆系列多可協作機器人防爆系列 產品產品型號型號 GCR14GCR14-14001400-ExEx 防爆等級防爆等級 機械臂:機械臂:Ex db eb p xb IIC T Gb/Ex pxb tb IIIC T130 Db 產品簡要概述產品簡要概述 66kg自重,1400mm長臂展,14kg負載,0.05mm的定位精度.在業內性能領先,除了基本的安全、靈活、易用、易維護等基本特點外,GCR14-1400-ex采用多重防爆設
131、計,可在50的環境溫度下正常工作,可代替一線高危作業人員在各類易燃易爆、有毒有害、高溫高壓等石油、天然氣、化工環境中工作。產品優勢產品優勢 1、智能非凡可配置各類智能感知設備,對現場環境數據進行實時采集與智能分析,全面提升企業數字化運維能力;2、運維便捷拖拽示教式編程,降低使用門檻,易操控;3、智輕致巧輕量化設計,可快速部署并適應產線,更高效;4、代替高危作業可代替一線高危作業人員在各類易燃易爆、有毒、有害、高溫高壓等石油、天然氣、化工環境中工作;5、多重防爆多重防爆設計,可在 50的環境溫度下正常工作。產品應用領域產品應用領域 可代替一線高危作業人員在各類易燃易爆、有毒有害、高溫高壓等石油、
132、天然氣、化工環境中工作。產品參數產品參數 最大負載最大負載 Max PayloadMax Payload 14kg 末端最大速度末端最大速度 Max TCP SpeedMax TCP Speed 2.2m/s 有效工作半徑有效工作半徑 ReachReach 1400mm 重復定位精度重復定位精度 RepeatabilityRepeatability 0.05mm 防護等級防護等級 IP65 產品圖片產品圖片 (示教器)2023 年協作機器人產業發展藍皮書 58/165 (防爆柜)產品產品型號型號 GCR10GCR10-13001300-ExEx 防爆等級防爆等級 機械臂:機械臂:Ex db e
133、b p xb IIC T Gb/Ex pxb tb IIIC T130 Db 產品簡要概述產品簡要概述 38kg自重,1300mm長臂展,10kg負載,0.03mm的定位精度等多種優勢加持,特別特別是是3838kgkg的的輕量化設計,方便客戶快速部署輕量化設計,方便客戶快速部署。除了基本的安全、靈活、易用、易維護等基本特點外,GCR10-1300-EX采用多重防爆設計,可在50的環境溫度下正常工作,可代替一線高危作業人員在各類易燃易爆、有毒有害、高溫高壓等石油、天然氣、化工環境中工作。產品優勢產品優勢 1、智能非凡可配置各類智能感知設備,對現場環境數據進行實時采集與智能分析,全面提升企業數字化
134、運維能力;2、運維便捷拖拽示教式編程,降低使用門檻,易操控;3、智輕致巧輕量化設計,可快速部署并適應產線,更高效;4、代替高危作業可代替一線高危作業人員在各類易燃易爆、有毒、有害、高溫高壓等石油、天然氣、化工環境中工作;5、多重防爆多重防爆設計,可在 50的環境溫度下正常工作。產品應用領域產品應用領域 目前 DUCO 多可 GCR10-1300-EX 可輕松實現智能揀選、拋光打磨、上下料、裝配、擰釘、質量檢驗、搬運、碼垛、涂膠涂油等功能??纱嬉痪€高危作業人員在各類易燃易爆、有毒有害、高溫高壓等石油、天然氣、化工環境中工作。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 59/165 產品參數產品參數
135、最大負載最大負載 Max PayloadMax Payload 10kg 末端最大速度末端最大速度 Max TCP Max TCP SpeedSpeed 3.8m/s 有效工作半徑有效工作半徑 ReachReach 1300mm 重復定位精度重復定位精度 RepeatabilityRepeatability 0.03mm 防護等級防護等級 IP65 產品圖片產品圖片 (防爆柜)2023 年協作機器人產業發展藍皮書 60/165 多可移動協作系列產品多可移動協作系列產品 多可多可 移動協作機器人移動協作機器人 機械臂末端最大負載機械臂末端最大負載 移動速度移動速度 導航方式導航方式 續航續航時間
136、時間 停車精度停車精度 標準型標準型 B B 型型 HCHC-X2X2-B B 5kg/10kg/14kg/20kg 1m/s SLAM/QR CODE 約 5.5 小時 0.05mm 位置精度,1角度精度 標準型標準型 B B 型型 HCHC-X3X3-B B 5kg/10kg/14kg/16kg 1m/s 約 5.5 小時 HCHC-X4X4-B B 5kg/10kg 0.8m/s 約 5.5 小時 HCHC-X6X6-B B 5kg/10kg/14kg/20kg 0.8m/s 約 5.5 小時 L L 型型 10kg/14kg/20kg 1m/s 約 5.5 小時 T T 型型 5kg/
137、10kg/14kg/20kg 1m/s 約 5.5 小時 產品簡要概述產品簡要概述 多可移動協作機器人集成自主研發的移動平臺和協作機器人,可搭載自主研發的視覺和夾具等執行單元,實現對物料的搬運、裝配、檢測和精密加工等功能應用。多可移動協作機器人擁有全方位的安全防護、多種交互和通訊方式且能很好的對接客戶系統。更可提供定制化解決方案、定制化調度系統、現場指導及其完善的售后服務等,保證客戶體驗。多可移動協作機器人作為標準化產品,具有非標設備所不具備的一致性、可靠性及其穩定性。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 61/165 第二節第二節 大族機器人大族機器人高精度,更穩定,核心零部件自主可控高精度
138、,更穩定,核心零部件自主可控 一、企業簡介一、企業簡介 成立時間:成立時間:20172017 年,總部:深圳年,總部:深圳 大族機器人源于大族激光,已積累十多年電機、伺服器和運動控制經驗,機器人核心零部件自主可控,產品可以滿足各領域不同應用需求,始終堅持用機器人技術為人民服務的企業使命。二二、企業核心技術、企業核心技術 1 1、核心零部件自主可控、核心零部件自主可控 十多年工業經驗:大族機器人已積累 17 年電機、伺服器和運動控制經驗,核心組件自主研發,可以從源頭控制成本和品質;獨特的雙關節模組,使機器人具有極高的靈活性;電機、伺服驅動、光柵編碼器、力控等核心零部件自主可控。趨勢一趨勢一:一體
139、化發展趨勢一體化發展趨勢 隨著機器人技術快速發展,機器人能夠落地的行業、場景越來越豐富,對生產線來說,選擇一款協作機器人,部署簡單、靈活易用、可適應性、安全可靠及性價比等因素是不得不考慮的前提條件,一體化是發展趨勢。以協作機器人的力控功能來說,現階段最多的仍然是“機器人本體+外置件”的傳統配置模式,這種外置力傳感器的方式,仍存在一些問題,比如部署時間長,既要安裝機器人本體,還要整體考慮線束對機器臂運動時的干涉問題;調試操作難,需要技術人員進行現場調試,甚至可能衍生出二次開發等需求此外,還存在花費成本高、I/O 接口資源占用、產線切換不易等問題。最重要的是,在一些特定的生產環境下,一體化是終端用
140、戶唯一的選項。比如對粉塵極 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 62/165 度苛刻的工況,機械臂在運行過程中必然與外部線束發生摩擦而產生粉塵顆粒,導致協作機器人無法滿足生產要求;其次,存在強磁干擾的環境里,外置線束如果沒有額外的屏蔽保護,則非常容易受到信號干擾,出現通訊異常等問題。大族機器人 Elfin-Pro(E-Pro)系列協作機器人,實現了一體化末端力控、一體化 AI視覺,拆箱即用。此外,它采用的是內走線布局方式,進一步提升機器人抗干擾能力,使之可以適應更復雜的生產環境。2 2、重復定位精度高、重復定位精度高 100%速度的精度在延遲 200ms(機器人到達點位 200ms 后進行拍
141、照測試)的情況下能達到0.02mm;新一代智能 7 軸協作協作機器人 MAiRA 重復定位精度可以達到 6-10m。趨勢二趨勢二:智能化和自主程度越來越高智能化和自主程度越來越高 AI(人工智能)發展之勢如火如荼,而大族機器人在成立之初就已經預見了 AI 應用是以后協作機器人技術的發展趨勢,只有具有人工智能,自主學習判斷的協作機器人才可以成為真正的協作機器人。機器人除了安全和人機交互外,必然需要深度學習,可以通過自主學習訓練使得機器人更加具備智能化,也是人機交互的重點。作為行業先驅,大族機器人在 2021 年發布了行業內首款真正意義上的智能協作機器人“多感知智能機器人助 MAiRA”,MAiR
142、A 高度集成了最新型的傳感器,在控制系統和應 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 63/165 用中完美實現前所未有的人工智能集成,引領協作機器人步入智能新時代。隨著人工智能技術的快速發展,物聯網、大數據、機器視覺、生物識別、機器學習等技術的日益成熟,大族機器人的產品也將持續迭代,成為集人工智能、物聯網、大數據等技術于一身的綜合體,具備更高的自主判斷、感知、學習、分析決策和人機交互能力。3 3、更先進的電磁式抱閘方式、更先進的電磁式抱閘方式 相比傳統撞針式抱閘,大族機器人采用的電磁抱閘具備剎車距離短,時長短的特點,并能在碰撞到人或者緊急突發斷電,以及急停等狀況下,機器人姿態會立刻鎖死在原地,
143、剎車距離實現零滑動,去使能下掉距離為同行的 1/10。趨勢三趨勢三:機器人固有性能越來越強機器人固有性能越來越強 協作機器人的核心技術包括核心零部件和本體等的硬件研發、設計、生產,同時也受智能化系統、工藝包、算法等軟件方面的影響。隨著技術不斷發展與升級,協作機器人固有性能將越來越強,將具備更高的靈活性和適應性,能夠快速適應不同的任務和工作環境,并具備自適應能力,更具通用性及可擴展性,適應不斷變化的行業和企業的需求。4 4、更快通訊速、更快通訊速度度 大族機器人控制器與各關節間采用 EtherCAT 總線高速通信,抗干擾能力更強、通訊頻率更快、運動軌跡更準確。大族機器人能夠實現 1000Hz/5
144、000Hz 實時控制刷新頻率,達到業界領先的軌跡精度控制。輕松快速對接第三方控制器,操作便捷,實現 1 臺控制 10 臺。趨勢四趨勢四:更多利用數據共享和云連接更多利用數據共享和云連接 未來協作機器人將更多利用數據共享和云連接,通過收集和分析大量數據,協作機器人可以改進其性能和決策能力;同時,云連接將使得協作機器人能夠進行遠程監控、協作和升級,實現更高效的運營和管理。5 5、更強的防護等級、更強的防護等級 IP66IP66 防水防塵:防水防塵:已經達到 IP66 防護等級,并實現量產,可防止外物及灰塵侵入,適用于 CNC 上下料、食品加工、防爆作業、高潔凈度精密加工和水下作業等場景,已獲得客戶
145、4 年應用驗證。國家防爆認證:國家防爆認證:經權威專家確認,符合多項國家標準,已經有集成商將大族機器人設備投入到防爆環境下的項目之中。大族機器人 Elfin 可隔絕氣體內部外部流通,同時具備防靜電等一系列設計,滿足易燃易爆等特殊環境要求包括可燃性粉塵環境等的特殊作業,提高行業自動化率,大大降低作業風險。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 64/165 ISO 5ISO 5 高潔凈度:高潔凈度:表面清潔度優良;內部結構優化,相互摩擦力低,避免侵損;整機密封度好,雜質無法進入內部;已投入設備在食品、醫療、半導體等行業中長期穩定運行。三三、企業核心產品、企業核心產品 產品系列產品系列 ElfinE
146、lfin 系列協作機器人系列協作機器人 產品描述產品描述 Elfin 系列協作機器人,可應用于自動化集成生產線、裝配、拾取、焊接、研磨、噴漆等領域,已成功出口到包括歐美日韓在內的 100 多個國家和地區。Elfin 系列協作機器人采用獨特的雙關節模組設計,一個運動模組包含兩個關節,構成獨特運動學結構,不僅在外觀上區別于市面多數協作型機器人,在工作時也能獲得更高的靈活度。圖示圖示 產品系列產品系列 ElfinElfin-ProPro 系列協作機器人系列協作機器人 產品描述產品描述 Elfin-Pro 系列協作機器人在 Elfin 系列的基礎上研制而成,它延續了Elfin 系列產品型號齊全、部署便
147、捷、高精度、高靈活度及雙關節模組設計、模塊化設計等優勢,同時對產品能力進行全新升級,集成前沿 AI 技術,實現末端力控一體化、末端視覺一體化,采用新的表面處理工藝,兼具美觀與實用,達到性能更穩定可靠、人機協作更安全、應用場景更廣泛的特點。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 65/165 圖示圖示 產品系列產品系列 S S 系列協作機器人系列協作機器人 產品描述產品描述 S 系列協作機器人,具有大負載、大臂展等特點,能夠輕松實現 25kg 超重負載、工作半徑可達 1700mm1800mm,可廣泛應用于機床上下料、碼垛、裝配及大負載搬運等應用場景。沿襲 Elfin 系列技術優勢,在產品性能、安全
148、防護、響應速度和抗干擾能力等方面均有質的跨越,是助力用戶全面提升生產效率的利器。圖示圖示 產品系列產品系列 ElfinElfin-ExEx 防爆型協作機器人防爆型協作機器人 產品描述產品描述 大族機器人推出的防爆型協作機器人,已獲得國家防爆認證,可以代替工人,在爆炸性危險環境中正常工作,大幅度降低作業風險。該系列產品采用了介質隔離點燃源的泄露補償型正壓防爆系統,殼體設計多重密封結構,從而實現本安、正壓等復合型防爆結構;配備正壓監測系統,可以實時對機器人的正壓保護氣壓力進行監控并提供斷電保護功能,阻斷爆炸性可燃氣體及粉塵進入機器人內部,避免爆炸風險。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 66/1
149、65 圖示圖示 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 67/165 第三節第三節 長廣溪智造長廣溪智造車規級高速協作機器人車規級高速協作機器人 一、企業簡介一、企業簡介 成立時間:成立時間:20182018 年,總部:無錫年,總部:無錫 長廣溪智造開創性地定義了新一代“車規級高速協作機器人”,其生產過程、測試方法、質量管控符合 IATF16949:2016 國際汽車質量管理標準。CGXi 協作機器人至 2021 年面市以來,以速度快、剛性好、安全性高以及其卓越品質,快速引爆市場!二二、企業核心技術、企業核心技術 長廣溪智造以智能柔性運動控制技術為核心,其全系列協作機器人除減速器外其他如伺服電機
150、、伺服驅動器、編碼器、控制器、示教器、關節機構等部件全部自研,積累了豐富地面向行業用戶的系統集成解決方案,以應對客戶制造過程中面臨的各類挑戰。1 1、機器人運動控制技術、機器人運動控制技術 協作機器人控制器以精確動力學模型辨識為基礎,基于加加速度控制的軌跡平滑過渡算法,可在線進行軌跡規劃,實現動態變軌;采用業內領先的激光跟蹤儀標定機器人的末端位置,自研標定軟件和算法,利用先進的辨識方法對機器人的模型參數進行補償,如 G12 協作機器人出廠的絕對定位精度 99%以上都控制在0.5mm 以內,處于業內領先水平;協作機器人采用關節電流環和末端安裝力控傳感器兩種方式,實現機器人的力控功能?;诟咝阅艿?/p>
151、機器人本體和高精度的模型算法,結合關節內置的溫度傳感器,基于摩擦力在線辨識技術,準確地自動辨識和補償庫倫摩擦和粘滯摩擦力,并且在感受到碰撞后迅速切換至安全柔性模式,確保不會造成進一步的碰撞損傷。此外當協作機器人本體48V 斷電后,控制器能及時監測到本體斷電,并實時控制機器人工具末端按要求進行相應位置回彈,極大地增強了協作機器人使用過程中的安全性,最大化保護人員和設備的安全;控制器可外擴附加軸,最多外擴 3 個附加軸,形成 9 軸動態聯動控制;協作機器人控制器采用高速 EtherCAT 總線技術,控制系統帶寬高、實時性強,外設模塊擴展性好。2 2、機器人一體化關節技術機器人一體化關節技術 協作機
152、器人采用一體化關節設計,將電機、減速機、驅動系統、位置反饋等部件集成在關節模塊中,優勢在于擴展性、維護性好,但設計上既要滿足功能又要滿足性能指標,要綜合考慮機械結構、硬件電路、電磁干擾、振動、散熱、密封等技術難點,尤其是工作 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 68/165 在轉速高,加速性能強的工況下,要解決承載大電流且散熱性能好、可靠性高等一系列系統級技術難題。長廣溪智造協作機器人的一體化關節具有體積小、速度快、轉矩大、響應好、跟隨性強等諸多優點。采用自研的高功率密度電機,使得關節電機在極小的體積下具備更高的轉速,更大的轉矩,從而保障協作機器人整體運行速度更快,執行效率更高;采用自研的伺
153、服驅動器、磁編碼器,伺服軟件集成振動抑制、摩檫力補償等算法,通過機電仿真,實現精準動力學模型,綜合性能逼近國外同型號通用伺服性能。圖 1:長廣溪智造協作機器人關節模組 圖 2:長廣溪智造與松下同型號通用伺服的動態響應對比曲線 3 3、跨平臺可編程軟件跨平臺可編程軟件 協作機器人編程軟件支持跨平臺服務,提供 C/C#/C+/Java/Python 接口函數庫,具備豐富的二次開發 API 接口。涉及的關鍵技術有:Linux 和 Windows 實時性優化、通訊數據安全加密、以太網+485 異構通訊冗余保障等技術。長廣溪智造提供的跨平臺編程軟件可運行在 PC 或示教器上,既可控制真實機器人,也可控制
154、虛擬機器人,方便在線或離線編程和調試。CGXiCGXi 示教器技術特點如下:示教器技術特點如下:采用嵌入式板卡,運行 Linux 實時操作系統,軟件接口開放,穩定可靠;通過示教器授權,可在線遠程調試機器人,縮短項目調試周期;一個示教器可同時連接不同控制器,方便同一流水線多臺機器人協同調試,節約成本;支持有線、無線、4G/5G 通訊,本地或遠程在線升級,數據上傳,智慧組網。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 69/165 4 4、典型行業應用工藝包典型行業應用工藝包 長廣溪智造提供了面向行業用戶的典型編程工藝包,包括碼垛、焊接、打磨,未來會進一步豐富現有工藝包,同時會陸續集成更多的典型應用工藝
155、包,以方便用戶現場調試,快速完成設備部署。5 5、遠程故障預測與診斷遠程故障預測與診斷 長廣溪智造協作機器人云平臺故障診斷系統具有高效、實時、維護成本低的特點,為設備正常運行以及售后服務提供了堅實地保障。(1 1)遠程調試和監測遠程調試和監測 遠程調試和監測功能幫助工程師通過遠程實時監控網絡,在獲取現場協作機器人的調試控制權后,可通過機器人控制系統預置的調測控制命令,遠程監測機器人的性能、運行的狀態數據、機器人控制系統的預警和報警數據、現場實時視頻監控數據等各項指標,并給出對應的分析結果,極大地縮短了機器人現場部署的時間。(2 2)遠程診斷及維護遠程診斷及維護 當現場運行的機器人及其系統發生故
156、障時,云平臺能夠遠程獲取現場數據,進行數據分析并給出診斷結果,同時通過手機 APP 發送給現場技術調試工程師。云平臺遠程維護功能可以根據實時監測的機器人運行數據,及時發現當前可能的故障類型并給出故障的建議處理方式;也可以通過在線監測的歷史數據、狀態數據分析并發現潛在的品質問題,提示客戶及時檢修,避免因設備故障影響生產計劃;同時,技術工程師能夠根據在線監測數據的分析,遠程優化調整運行參數。(3 3)遠程數據分析和管理遠程數據分析和管理 云平臺支持多種格式數據導出,客戶可集成到自己的大數據管理系統中。三三、企業核心產品、企業核心產品 長廣溪智造協作機器人產品分 C、G、X 系列,每個系列包含多種規
157、格型號,分別面向不同行業的應用領域,體現更高的性價比。C:面向“服務領域”;G:面向“制造領域”;X:面向“防爆領域”。長廣溪智造 C 系列協作機器人主要面向“服務領域”,主打性價比。機械手臂外觀主體顏色為亞銀色,綠色為配色。C3、C6 機型配置迷你型控制盒,C6-DK 機型在底座內集成控制器,占地面積更小,客戶可根據項目情況靈活選型。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 70/165 最大負載最大負載(kgkg)自由度自由度 末端最大速末端最大速度度(m/sm/s)有效工作半有效工作半徑徑(mmmm)重復精度定重復精度定位位(mmmm)絕對定位精絕對定位精度度(mmmm)C C 系列系列 C
158、3C3 3 6 1 620 0.03 1.0 C6C6 6 6 2 917 0.05 1.0 C6C6-DKDK 6 6 2 917 0.05 1.0 圖 3:長廣溪智造 C 系列協作機器人技術規格 長廣溪智造 G 系列協作機器人主要面向“制造領域”,機械手臂外觀主體顏色為白色,綠色為配色,標配工業控制柜。最大負載最大負載(kgkg)自由度自由度 末端最大速末端最大速度度(m/sm/s)有效工作半有效工作半徑徑(mmmm)重復精度定重復精度定位位(mmmm)絕對定位精絕對定位精度度(mmmm)G G 系列系列 G3G3 3 6 2 620 0.02 0.5 G6G6 6 6 3 917 0.0
159、2 0.5 G12G12 12 6 3 1300 0.03 0.5 G18G18 18 6 2 900 0.02 0.5 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 71/165 圖 4:長廣溪智造 G 系列協作機器人技術規格 長廣溪智造 X 系列協作機器人主要面向“防爆領域”,機械手臂外觀主體顏色為黑灰色,綠色為配色,標配防爆控制柜。最大負載最大負載(kgkg)自由度自由度 末端最大速末端最大速度度(m/sm/s)有效工作半有效工作半徑徑(mmmm)重復精度定重復精度定位位(mmmm)絕對定位精絕對定位精度度(mmmm)X X 系列系列 X12X12 12 6 3 1300 0.03 0.5 X1
160、8X18 18 6 3 900 0.02 0.5 圖 5:長廣溪智造 X 系列協作機器人技術規格 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 72/165 第四節第四節 遨博智能遨博智能協作機器人國家標準制定者協作機器人國家標準制定者 一、企業簡介一、企業簡介 成立時間:成立時間:2012015 5 年,總部:年,總部:北京北京 遨博(北京)智能科技股份有限公司創立于 2015 年,是一家專注于協作機器人研發、生產和銷售的國家高新技術企業。作為全球領先的協作機器人提供商,遨博開發了具有全部知識產權的協作機器人產品,實現核心部件全部國產化,打破了國外長期壟斷。自成立以來,遨博推出 iS 系列、iH 系
161、列、C 系列、E 系列協作機器人以及海納系列復合機器人,產品負載范圍覆蓋 3kg-25kg,豐富的負載和工作半徑選擇,滿足大部分應用場景的同時,為客戶提供更多產品選型和更精準的成本控制,實現效益最大化。遨博產品先后通過 EN ISO13849-1:2015(PL=d,CAT 3)、歐盟 CE、北美 NRTL、韓國 KCs、中國 CR、SEMI S2、潔凈度 class5 級等認證,憑借安全穩定、簡易編程、易于部署等特點,廣泛應用于汽車、3C、機械加工、五金家電、廚衛潔具、醫療健康、餐飲、新零售、科研教育等行業領域。此外,公司還榮獲工信部、中國工業經濟聯合會聯合頒發的“制造業單項冠軍示范企業(協
162、作機器人)”、國家級專精特新小巨人企業。截止目前,遨博在大健康領域的協作機器人累計出貨近 6000 臺,在行業內銷量第一。遨博明星爆款產品i 系列協作機器人,性能優越,多年來銷量始終遙遙領先,深受不同行業客戶的青睞。二二、企業核心技術、企業核心技術 1 1、協作機器人模塊化關節及核心零部件協作機器人模塊化關節及核心零部件 (1)模塊化關節集成諧波減速器、電機、剎車、編碼器、關節驅動板于一體,這些核心零部件全都是由遨博自主研發;(2)設計了高功率密度比的新型中空力矩伺服電機,效率高、發熱小、齒槽轉矩和轉矩脈動??;(3)設計了新型的光/磁復合編碼器方案,精度更高,電機伺服控制更加平穩;(4)改進無
163、勵磁制動器剎車方案,更加輕薄、效率更高、壽命長;(5)優化了關節內部的機械結構,防護等級達到 IP54,解決剎車掉粉問題,編碼器安裝定位問題等;(6)自主設計關節伺服驅動板和基于 FOC 的電機矢量控制算法,通過 PID 參數自整定 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 73/165 等關鍵技術,提升伺服性能,關節運動平穩,精度高。核心優勢核心優勢:(1)全自主研發,掌握核心技術,除芯片外全國產化;(2)系列最全,覆蓋功率從 100W 到 2000W 等級;(3)技術成熟,經過多年研發和技術迭代,以及客戶驗證,可靠性高;(4)成本低,自主設計以及規?;a。2 2、自主研發的遨博新一代機器人控
164、制軟件自主研發的遨博新一代機器人控制軟件 (1)ARCS(Aubo Robot Control System)是新一代的遨博機器人控制器軟件系統,旨在搭建遨博自有的軟件技術體系,適應遨博眼前的以及長期的發展與規劃。同時 ARCS 作為一個基礎軟件平臺,使得以后的技術迭代更加方便和敏捷。(2)ARCS 主要包括機器人示教器軟件、控制器軟件、SDK、機器人編程腳本以及插件(工藝包)等。其主要特點有:更加注重安全性及實時性能;更加模塊化的設計,便于擴展、定制以及團隊協作開發;采用自頂向下的設計思路,支持遨博現有所有機器人產品線以及后續可能的產品線擴展(例如多機協作,機器人構型擴展等)。(3)設計原則
165、:實時性:充分利用現有的 CPU 資源,做到 5ms 以內的機器人伺服周期;模塊化:按功能、邏輯層次將軟件劃分為多個子模塊;可擴展:硬件抽象層+算法層+控制器擴展+示教器插件系統等;安全性:遵循功能安全標準,設計安全控制模塊;兼容性:兼容現有產品系列及后續新品研發。核心優勢:核心優勢:(1)全自主研發,掌握核心技術;(2)形成遨博自有的軟件平臺,可以通過不斷升級迭代,滿足未來機器人要求更高和更復雜的控制需求;(3)機器人性能強,表現在:精度高、速度快、實時性高、擴展性強、可靠性高。3 3、機器人核心算法機器人核心算法 (1)自主研發了遨博機器人核心算法庫 ARAL(Aubo Robot Alg
166、orithm Library),ARAL是一個靈活、高效且可擴展性強的機器人算法庫,以 C+為基礎,使用了大量的 C+11 特性,目前依賴于 fcl 和 nlopt 外部庫。主要包括建模、規劃和控制三部分,具體可分為基礎數學、剛體建模、運動學、動力學、標定辨識、運動規劃、軌跡規劃、運動控制、力控制等模 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 74/165 塊。aral 以基礎算法平臺為發展目標,旨在配合遨博控制器軟件,快速、有效的為遨博產品的更新迭代提供靈活的算法支持;(2)開發了關節模組摩擦力標定,整臂動力學參數自辨識技術,提升了機械臂的力感知精度,拖動更加柔順,碰撞檢測更加靈敏,提高了機械臂
167、的安全可靠性;(3)開發了全工作空間的機器人標定算法,基于徠卡激光跟蹤儀,大幅提升了機器人的絕對精度;(4)力控技術研發,提出了一種基于關節力矩反饋和非線性補償的阻抗控制算法,實現了基于機電參數辨識的自適應阻抗控制技術;采用國產六維力傳感器,實現了基于操作空間的高精度柔順控制。核心優勢:核心優勢:(1)全自主研發,掌握核心技術;(2)形成遨博自有的算法平臺,可以通過不斷升級迭代,滿足未來機器人要求更高和更復雜的控制需求;(3)機器人性能強,表現在:精度高、速度快、實時性高、擴展性強、可靠性高。三三、企業核心產品、企業核心產品 產品產品 1 1 iHiH 系列協作機器人系列協作機器人 產品概述產
168、品概述 遨博iH系列協作機器人具有3-16kg不同負載能力,末端可自主搭配不同配件,在精度、速度、穩定性方面都有更佳的表現,可覆蓋各行業差異性應用,更好地滿足客戶與市場需求。重復定位精度、上電定位精度進一步優化,最大碰撞力數值降低,毫秒級系統響應速度確保定位精度,作業軌跡更平穩;工作速度提升10%-20%,6自由度機械臂高效運轉,大幅提升工作效率;開放的系統平臺,末端集成485通訊,增加末端拖拽示教功能,支持大電流供電,可與更多種類的末端治具、視覺、移動等外圍設備直接建立通訊,更靈活、更便捷;產品通過多項專業認證,穩定可靠,碰撞檢測靈敏度提高,無需安全防護,人機協作更安全。2023 年協作機器
169、人產業發展藍皮書 75/165 產品產品圖片圖片 產品產品 2 2 C C 系列協作機器人系列協作機器人 產品概述產品概述 遨博 C 系列是一款基于服務、新零售等行業應用特點而開發的協作機器人,產品具有 3-5kg 不同負載能力,可滿足服務、新零售等領域需求,投資回報率高。C 系列協作機器人占地面積小,可快速部署,適應狹小空間安裝;簡易的工作流圖形界面,豐富友好的腳本編程,讓技術人員快速熟練操作;一體化關節模塊設計、便捷拆裝,維護效率更高;標準化的智能接口,開放性的編程語言,可擴展性高;能夠自主搭配不同配件,實現豐富多樣的功能;對周邊環境改動小,可實現高效低成本運作,平均 3-9 個月收回投資
170、成本。產品產品圖片圖片 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 76/165 產品產品 3 3 iSiS 系列協作機器人系列協作機器人 產品概述產品概述 遨博 iS 系列高性能協作機器人,共有 iS7、iS10、iS20 三款產品,分別可負載 7kg、10kg、20kg。采用一體化模塊化設計,可實現快速更換,維修保養更便捷;機械臂運行速度更快,本體重量減輕,核心零部件優化,搭載新控制算法;重復定位精度、絕對精度、軌跡精度,都有全面提升,防護等級最高可達 IP68。示教器重量僅有 1.1kg,重量減輕 50%以上,屏幕尺寸更??;控制柜占地面積僅為原先的 1/2,體積減小約 40%。iS 系列可廣泛
171、應用于全行業場景,更適用于精密制造、噴涂、嚴苛敏感環境等特殊場景,安全便捷。產品產品圖片圖片 產品名稱產品名稱 AUBOAUBO 海納系列海納系列復合復合機器人(機器人(AUBOAUBO-AMR300AMR300)產品概述產品概述 遨博海納系列復合機器人可靈活控制協作機器人、移動底盤、視覺、末端夾爪等設備,是由協作機械臂、自主移動機器人(AMR)、視覺系統組成的新型三合一復合機器人。其創新地將機械臂、2D/3D 視覺系統以及自主移動機器人(AMR)控制算法部署于一臺中央控制器中,通過統一的機器人控制軟件對上述三種設備進行操作,由一套電池-電源系統為三種設備供電,節省設備空間。多合一控制系統帶來
172、了簡單便捷、安全可靠、擴展靈活、高效協同的全場景交互體驗,可以靈活適應各種工作環境,省卻繁雜操作,通過手、眼、腳配合來完成各種復雜的工作任務。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 77/165 產品產品圖片圖片 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 78/165 第五節第五節 艾利特機器人艾利特機器人專注面向未來的新一代協作機器人專注面向未來的新一代協作機器人 一、企業簡介一、企業簡介 成立時間:成立時間:2012016 6 年,總部:年,總部:蘇州蘇州 艾利特機器人,是專注面向未來的新一代協作機器人制造商和迅速成長的國際龍頭企業之一。堅持“創新創造,自主研發”,從底層的操作系統、嵌入式的硬件
173、軟件、工藝包與頂端算力、協作機器人的模組關節技術等方面均為自主研發,具有高性價比、高負載自重比、高穩定性的優勢,在安全性、易用性、擴展性、維護性、輕便性等方面打破國外技術壁壘,是國內少有的靠技術鼎足行業的協作機器人制造商。截至目前,艾利特機器人全球累計銷量近 10000 臺,覆蓋 30 多個國家,擁有 60 多家經銷商和系統集成商。艾利特旨在服務于汽車、3C 電子、生物醫藥、醫療、家電、新能源、新零售等在內的多層次人機交互場景,提供全鏈路、全方位、全渠道的協作機器人一站式解決方案,深度升級和賦能全球產業生態,助力企業實現柔性“智”造變革。艾利特機器人是專精特新準獨角獸,擁有超過 250 項專利
174、。自 2023 年以來已經發布新產品 26 款,成為該賽道針對細分應用場景產品發布最多、技術更新迭代最快的企業之一;艾利特自 2023 年以來銷量持續增長,絕對銷量領先全行業,同比增速領先全行業。二二、企業核心技術、企業核心技術 核心技術核心技術 1 1:工具端集成自研六維力工具端集成自研六維力/力矩傳感器力矩傳感器 (1)機械電子融合度高。機械結構、信號處理電路與工具 I/O 的機械結構、電路完全融合,集成 IMU,通過 IMU 獲得加速度進一步提高動態精度。(2)工具端機械和 I/O 接口兼容性高。與非力控機型只工具法蘭厚度不同,機械和 I/O接口完全相同。(3)體積重量更小。與 CS66
175、 相比,CS66F 工具端重量僅增加 80 克、厚度僅增加 12mm。(4)針對協作機器人模塊化特點優化量程。以對應關節模塊扭矩為量程設定依據,適應未來擴展機型。(5)針對協作碰撞頻繁的工作特點優化過載能力:CS66F 過載能力超過 400%。核心技術核心技術 2 2:碼垛碼垛工藝包工藝包 艾利特全智能、零門檻、易部署的碼垛工藝包讓艾利特協作機器人在碼垛靈活性、接口多樣性和生產可靠性方面為業內設定了新的基準和標桿。操作簡易:操作簡易:完全脫離示教器示教點位,通過簡單設置全部點位即可自動生成垛型;操作界面可呈現實物等比模型,生成多種碼垛排樣,實現垛型自定義,滿足多樣化碼垛需求支持 2023 年協
176、作機器人產業發展藍皮書 79/165 整個垛型及單個紙箱位置(位姿)自動修正偏移。部署快捷:部署快捷:10 分鐘換產,首次部署僅需不到 2 小時,支持拖動及反向驅動機器人,更柔性。靈活開放:靈活開放:支持多種類型插件,插補功能齊全,可完整覆蓋碼垛應用擴展場合,實現產能的靈活調整,滿足不同場景的不同碼垛路徑需求;支持軟件二次開發,資深用戶可實現模塊化開發,便捷實現夾爪開關、相機、傳送帶等末端執行器控制。安全穩定:安全穩定:夾持持續功能,確保運行過程中突然斷電或緊急停止時工件不掉落;斷電不丟失碼垛進度,重新上電可從當前序號繼續碼垛。核心技術核心技術 3 3:全新構型可折疊式全新構型可折疊式六六軸協
177、作機器人軸協作機器人 艾利特 CSA 先進系列協作機器人,基于 CS 系列成熟的關節和控制系統演進升級,構型、速度、效率超越升級,性能和規格邁入全新水準。采用全新的 DH 構型,3 關節負載慣量減小、4 關節功率顯著提高,性能大躍升,提供前所未有的運動能力,更適合高性能的工業應用,加速能力更強、工具姿態控制更靈活、本體剛度更高、奇異點分布更合理、關節性能進一步提高、關節扭矩/轉速設計更合理。肩部、肘部關節轉速達到 210/s、腕部關節轉速達到 410/s、470/s、470/s。與同類產品相比,TCP 位置速度提高 40%,TCP 姿態速度提高 100%。CSA 系列整機采用完全的模塊化設計,
178、小臂保持重量輕、剛度高的優點,CS66A/CS66AZ整機自重僅21kg。CSA系列每一款機型都有對應的折疊款CSAZ,所有關節均可實現完全360旋轉,大臂小臂可完全折疊,特別適用于狹小空間的工作和存放。0.02mm 的重復定位精度,可輕松實現 3C 電子、精密儀器等高精度組裝裝配工作,靈活滿足各類復雜應用。核心技術核心技術 4 4:更強負載、更高速度、更具靈活更強負載、更高速度、更具靈活性性 艾利特機器人,一直堅持進行整機結構和性能的不斷創新和突破,這一核心技術的代表:艾利特 CSR 回轉體系列協作機器人,做到了腕部重量進一步減輕,負載能力進一步增大,加速能力進一步增強,綜合運動控制性能顯著
179、提升。速度更快,CS58R/RZ 的肩部、肘部關節轉速可達 210/s、腕部關節轉速達到 410/s、470/s,保持 CSA 系列 TCP 位置速度提高 40%、TCP 旋轉速度提高 100%的能力。得益于結構的優化,CS58R/RZ 與 CS66、CS66A/AZ 相比,負載能力由 6kg 提高 33%至 8kg,可搭載更強大的螺釘鎖付、打磨、去毛刺等工藝工具;2.5kg 負載時各軸加速度平均提高 55%,不但節拍更高,且涂膠、等離子切割、激光切割等工藝軌跡的勻速保持能力更強。精度更高,CS58R/RZ 重復定位精度0.02mm,工作半徑分別為 822mm/938mm,高精度運 2023
180、年協作機器人產業發展藍皮書 80/165 動控制算法和優秀的動力學性能,可實現復雜姿態運行環境下的高速穩定運行和精準定位。姿態更靈活。CSR 系列工具輸出軸線與機器人腕部關節軸線距離更近,工具姿態調整更加靈活、奇異點影響更小??蓪崿F更為復雜、精細的姿態變換和運動軌跡,靈活地避開奇異點、繞過障礙物,完成在狹小空間或非結構化環境下的各種復雜任務,提高靈活作業能力。CSRZ 型號還可完全折疊,所有關節均可完全360旋轉,在狹小空間內相比傳統機器人節省約 30%的循環時間,有效提高生產效率。奇異點影響更小。CSR 系列腕部尺寸的進一步減小,極大減少了機器人本體與工件的干涉和碰撞隱患,讓末端執行工具安裝
181、位置更靈活,最大限度提高有效工作空間。核心技術核心技術 5 5:復雜應用化繁為簡,深度重塑協作理念復雜應用化繁為簡,深度重塑協作理念 更安全才能更協作。艾利特基于嵌入安全控制器的安全監視與規劃,將本體與控制箱硬件雙通道設計。具備 28 項人機安全功能,Cat.3 PLd 等級認證。已取得 CE、UL、RoHS、Semi、功能安全認證(ISO13849、ISO15066)、智能等級證書。全新的界面設計。艾利特基于任務樹引導式的圖形化與腳本混合編程,實現了完整的Python 解析器,支持原生 Python 腳本編程語言。同時基于二次開發 SDK 實現了復雜工藝流程模板定制??刂萍軜?,化繁為簡?;?/p>
182、任務節點控制的傳送帶跟蹤功能以及力控功能?;?RTSI(實時數據交互)功能實現的通用的外部力傳感器功能集成?;诟咚僮匝型ㄐ趴偩€實現的內置末端傳感器功能集成。實現基于 JAVA 與 Python 的二次開發平臺。打造基于合作共贏、高效集成、生態共享理念的 ELITECO 生態平臺。功能強大的二次開發 SDK。艾利特支持任務、配置、導航欄多種類型插件,完整覆蓋應用擴展場合。并可通過 Daemon 擴展,支持 Python、C/C+、C#等插件程序。使用標準 JAVA、IntelliJ IDEA、Eclipse、Maven 等標準開發 IDE、工具開發。提供功能完善的研發虛擬機,用于用戶進行擴展
183、插件開發以及工藝流程仿真,提供豐富的開發示例插件源代碼,搭配內容詳盡的開發文檔以及 API 文檔。技術趨勢與方向技術趨勢與方向 1 1:力控技術拓展應用邊界:力控技術拓展應用邊界 隨著協作機器人的發展推廣,以及競爭的白熱化,必然對產品功能的豐富性提出更高要求,“力控”將成為未來協作機器人企業競爭的新焦點,持續拓展應用邊界。(1 1)力傳感器自動標定功能:力傳感器自動標定功能:即在安裝工具后通過標定確保力檢測和力控精度。(2 2)負載質量質心辨識的功能:負載質量質心辨識的功能:CSF 系列不需要用戶輸入負載質量質心,簡化示教工作、降低整機使用難度。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 81/16
184、5(3 3)精確拖拽示教及鎖軸拖拽功能:精確拖拽示教及鎖軸拖拽功能:僅需要 1N 外力即可拖拽 CSF 系列機器人,結合拖拽速度設置可實現 mm 級或更高精度的拖拽;各坐標系上均可鎖軸拖拽,各自由度可單獨或組合鎖定。(4 4)工具端碰撞檢測功能:工具端碰撞檢測功能:碰撞檢測靈敏度提高 1 個數量級以上,安全性大大提高;手動示教時工件與設備接觸的感應更靈敏,可有效保護工件與設備。(5 5)實時負載檢測功能:實時負載檢測功能:根據負載重量判斷抓取是否成功,或直接用于工件重量檢測(6 6)力控坐標系與運動坐標系多種組合形式:力控坐標系與運動坐標系多種組合形式:固定模式:力控坐標系為固定坐標系,用于一
185、般打磨、裝配等;TCP 模式:力控坐標系和 TCP 坐標系重合,用于理療等;運動模式:力控坐標系的 x 軸始終與運動方向在 x-y 平面的投影重合,用于不規則曲面打磨、恒力跟蹤等;點模式:力控坐標系的 y 軸始終與 TCP 到力控坐標系連線重合,用于球狀物體打磨等。(7 7)力控坐標系上的每個自由度均可選擇不同的控制方式:力控坐標系上的每個自由度均可選擇不同的控制方式:運動控制:進行預先規劃的運動;力跟蹤控制:維持設置的目標力;浮動控制:受外力則運動,外力撤銷時保持位置不變;彈簧控制:受外力則運動,外力撤銷則回到初始位置;浮動+運動:沒有外力時執行預先規劃的運動,有外力時則為外力產生的浮動運動
186、疊加預先規劃運動;彈簧+運動:沒有外力時執行預先規劃的運動,有外力時則為外力產生的彈簧運動疊加預先規劃運動。(8 8)力控參數可實時更改、多種力控模式可實時組合及切換:力控參數可實時更改、多種力控模式可實時組合及切換:完成復雜的裝配、環境交互任務。技術趨勢與方向技術趨勢與方向 2 2:定制化、專業化應用工藝包:定制化、專業化應用工藝包 艾利特協作機器人,集控制、伺服、編碼器、機械、結構于一體,具備強大的生態衍生能力。艾利特機器人在軟件生態方面,技術趨勢和方向是:結合工藝,推出針對應用的解決方案。方便用戶根據工藝自動選擇最適合的本體和配套工具,并生成工藝代碼。面向最終客戶提供部署快捷、針對應用場
187、景的協作機器人定制化工藝包。讓機器人在極短時間內在車間直接部署或重新部署完整的應用程序,簡單操作,無需編程,部署靈活,與傳統的機器人自 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 82/165 動化解決方案相比,最多可將部署和重新部署時間縮短 90%,投資回報率更高,提供更豐富的全場景柔性自動化協作解決方案。艾利特最新推出的針對應用的產品矩陣,在產品定義之初就把平臺化、開放化作為重要特征,努力打造以客戶需求為中心,面向未來的、融合開放的生態體系。共同實現產品平臺化、平臺生態化、解決方案場景化和能力服務化,拓展協作應用邊界,賦能多領域自動化。技術趨勢與方向技術趨勢與方向 3 3:模塊化、輕量化:模塊化
188、、輕量化本體本體設計設計 協作機器人的機身結構更靈巧緊湊,極大削減部署空間和循環周期,相比傳統協作機器人,CSA 系列安裝空間節省約 30%。配合小巧的腕部、高效的姿態運動能力及倒裝/側裝的多角度安裝方式,更適合狹小空間的緊湊作業。艾利特協作機器人的模塊化設計,為滿足用戶個性化應用需求開辟無限可能??蛻粼谑褂煤途S護機器人時,不必考慮復雜的機械臂關節連接和動力集成,直接使用關節模組連接和驅動機械臂,從而節省大量的時間和成本。艾利特協作機器人,每一個關節中都包含了電機、諧波減速器、電機端編碼器、關節端位置傳感器和力矩傳感器、伺服驅動等一系列零部件。各種模式可在線切換,操作靈活。憑借持續不斷的自主研
189、發和長久強大的自驅力,艾利特將繼續在技術上突破、設計上創新,這是艾利特對協作機器人價值的理解、對用戶價值的思考的直觀展現。技術趨勢與方向技術趨勢與方向 4 4:深耕細分應用,迭代產品矩陣深耕細分應用,迭代產品矩陣 基于 CS 系列的突破性模塊化設計和強大技術底座,艾利特機器人針對應用“躬身入局、苦修內功”,拓展研發了針對柔順裝配的自研六維力/力矩傳感器的 CSF 力控系列;針對平面移載的 CSH 地平線系列;針對危險爆炸環境研發的 CS 防爆系列;針對螺絲鎖付、涂膠、打磨拋光等工具輸出可自身旋轉或工具輸出為回轉體的應用而優化的 CSR 回轉體系列,展現出強大的市場潛力和場景張力。艾利特以客戶需
190、求為中心,結合真實應用場景進行產品矩陣的創新演進。為細分領域提供更可靠、更靈活的解決方案,實現產品矩陣的廣譜適配,為客戶提供更廣闊的應用空間。技術趨勢與方向技術趨勢與方向 5 5:柔順控制、自學習柔順控制、自學習 在制造業供應鏈韌性的重要性再度被放大的環境下,全球制造業企業急需通過數字化、自動化手段提升生產的柔性和管理的精益度,實現敏捷生產。除了全球宏觀環境以外,數字時代終端消費者需求的瞬息萬變也對企業生產構成了另一重壓力,倒逼企業必須“以需定產”,敏捷回應市場需求。傳統的人力模式無法適應柔性生產的快節奏,企業必須對工廠系統進行全方位的自動化升級。在企業擁抱自動化的過程中,傳統的工業機器人由于
191、缺乏柔性、難以部署從而限制了其應用場景。為了更好地適應靈活、快速、安全部署的要求,越來越多 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 83/165 的企業將目光轉向了協作機器人。與傳統的工業機器人不同,協作機器人能夠與員工直接近距離交互,匹配現有的工作單元和工作站,無需額外設置安全護欄或改變現有的廠房布局。協作機器人的安裝和操作也非常方便,能夠靈活快捷地在多個產線流程中進行重新部署和任務切換,而且即使無編程經驗的操作人員,只需稍加培訓便能通過直觀便捷的界面進行快速設置和操作。三三、企業核心產品、企業核心產品 產品產品 1 1 艾利特艾利特 CS625CS625 協作機器人協作機器人 產品概述產品概
192、述 艾利特CS625協作機器人,工作半徑1500mm,有效負載25kg,負載能力更強、工作半徑更大,25kg負載但自重僅60kg,比國外同類產品輕25%,負載自重比超過40%,同級別唯一,且支持各種安裝角度。創新的運動控制算法,運行速度比國外同類產品提高5%,比國內同類產品提高35%以上,全部關節轉速均達世界最快。全新工具I/O硬件設計,對外供電達5A、120W,滿足大功率、高負載末端工具的供電需求,擁有強大生態衍生能力。高靈敏度的碰撞檢測功能,在大臂展、大負載的情況下,末端定位精度更高、運行更平穩、更智能,完美適配多樣化應用場景。產品產品圖片圖片 產品產品 2 2 艾利特艾利特 EC64EC
193、64-1919 協作機器人協作機器人 產品概述產品概述 艾利特 EC64-19 協作機器人,超長臂展 1900mm,能從各個角度對大型零部件進行全方位、快速、準確地拍攝,靈活自由。自重僅 33kg,比類似臂展的標準協作機器人重量減輕一半,超輕量化設計,讓生產作業更游刃有余。0.05mm 的重復定位精度,定位精準更能將不同方位測量數據統一到同一個坐標系下,實現無標拼合。便捷易用的軟件平臺,無需復雜培訓及專業編程知識,使用零門檻,任何人都能輕松上手。支持任 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 84/165 意角度安裝,進一步擴大有效工作空間。拖拽示教可極大減少使用難度,在短時間內快速部署于不同應
194、用場景,提高生產率、質量和投資回報率。廣泛適用于整車車身質量檢測、整車電池包質量檢測、大型零件 3D 掃描與建模、建筑室內 3D 掃描與建模、廣告拍攝、電影電視拍攝、智能數控影棚、列車精準定位、全方位車底圖像采集、車底關鍵零部件三維圖像采集、實時自主故障識別等場景。產品產品圖片圖片 產品產品 3 3 艾利特艾利特 CS520HCS520H 地平線協作機器人地平線協作機器人 產品概述產品概述 艾利特 CS520H 協作機器人,工作半徑長達 2 米,一鍵部署碼垛工藝包解決多種碼垛難題,是全球首款碼垛協作機器人。負載 20kg,解決了現有協作機器人負載小的難題,滿足多種碼垛負載需求。臂展 2000m
195、m,凈堆垛高度 1.8m,1.2mx1.2m 標準托盤、1.8m 標準垛體碼垛輕松完成。內置專用碼垛工藝包,適應多種垛型要求,應對大托盤、大工件、大垛體場景。肩部關節最大轉速 125/s,工具水平和垂直最大速度均可達到4.3m/s,相比同級通用協作機器人效率提升 50%以上。重復定位精度0.05mm,高速精準碼垛,滿足智能制造時代碼垛的高性能要求。結構緊湊,自重 57kg,僅為同級工業碼垛機器人的 1/6,占地面積僅為 1/4,輕量化設計,在較小占地面積范圍內也能進行全自動高節拍、高堆疊碼垛。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 85/165 產品產品圖片圖片 產品產品 4 4 艾利特艾利特
196、CS66FCS66F 力控協作機器人力控協作機器人 產品概述產品概述 艾利特 CS66F 力控協作機器人,自主研發力傳感器技術,在機器人工具端內部配置六維力/力矩傳感器,創新突破。滿負載時碰撞檢測靈敏度優于 3N,提供 150N、10Nm 的力/力矩量程,綜合準度 2%,精度 0.5%。相比依靠關節電流進行力檢測的形式,機器人工具端力/力矩檢測精度提高 1 個數量級以上,比國外主要對手的精度提高一倍以上。更靈敏的力覺反饋能力,只需 12N 外力即可拖拽機器人,不論安裝了多么沉重的工具,都可以輕松拖拽達到期望的位置點。恒力跟蹤精度可達 0.5N,配合 CS 系列完善的力控指令和力控工藝包,可實現
197、精確的復雜曲面打磨、拋光等作業。過載能力超過 400%,防護等級標配 IP68,完美適配協作機器人多樣化的工作場景和工作環境。產品產品圖片圖片 產品產品 5 5 艾利特艾利特 CS66AZCS66AZ 先進先進協作機器人協作機器人 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 86/165 產品概述產品概述 艾利特 CS66AZ 先進協作機器人,關節性能更高,關節扭矩/轉速設計更合理,肩部、肘部關節轉速達到 210/s、腕部關節轉速達到 410/s、470/s、470/s。與同類產品相比,TCP 位置速度提高 40%,TCP 姿態速度提高 100%,顯著提高企業生產效率。大臂小臂可完全折疊,所有關節均
198、可實現完全360旋轉。機身結構更靈巧緊湊,極大削減部署空間和循環周期,相比傳統協作機器人,CSA 系列安裝空間節省約 30%。配合小巧的腕部、高效的姿態運動能力及倒裝/側裝的多角度安裝方式,更適合狹小空間的緊湊作業。0.02mm 的重復定位精度,輕松實現 3C 電子、精密儀器等高精度組裝裝配工作,靈活滿足各類復雜應用。整機采用完全的模塊化設計,小臂保持重量輕、剛度高的優點,整機自重僅 21kg。輕量的一體化設計,全系標配 IP68 級防護,優質高效,更可靠。產品產品圖片圖片 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 87/165 第第六六節節 天機天機智能智能面向泛工業及商業領域的實用派協作機器人
199、面向泛工業及商業領域的實用派協作機器人 一、企業簡介一、企業簡介 成立時間:成立時間:2 2015015 年,總部:東莞年,總部:東莞 天機以機器人及控制系統為核心,聚焦機器人產品及應用,深入工藝端,面向泛工業及商業兩大領域,為客戶提供標準化產品及服務。天機已深入多個行業,與頭部企業達成戰略合作,在 3C、汽車電子、新能源、家電、食品等行業都有成熟案例,幫助企業持續提高生產效率,改善產品質量,提升員工安全水平,助推產業升級。天機具有中小負載全類型機器人產品矩陣,自研天機 Fusion 控制系統,全面覆蓋不同應用場景,充分滿足客戶多樣化需求。天機是國內為數不多同時面向泛工業及商業,產品同時涵蓋協
200、作機器人及工業機器人(SCARA、六軸)。截止 2022 年底,使用天機產品的客戶已超 800 余家,在線穩定運行機器人超 10000 臺套。自成立以來,天機被評為國家級高新技術企業、“專精特精”小巨人企業、廣東省機器人骨干企業、廣東省“守合同重信用”企業、誠信標桿企業、東莞十大倍增標桿企業、東莞機器人十大領航企業;榮獲機器人產業推動獎、年度中國機器人產業鏈 TOP50 等多項榮譽。二、二、企業核心技術企業核心技術 1 1、協作機器人控制器、協作機器人控制器 協作機器人控制器由天機完全自主研發,是天機多年在機器人控制技術上的實踐經驗的結晶,結合 AI 通道技術,控制器可以配合前沿的智能化應用。
201、天機協作機器人控制器在軌跡規劃精度上有著得天獨厚的優勢,并且在綜合運動算法上也是在國內第一梯隊。2 2、協作機器人高精度力控傳感器、協作機器人高精度力控傳感器 天機力控協作機器人所采用的高精度力控傳感器,相比同行,在精度更高、性能更好的同時,成本也比傳統傳感器有了大幅下降,使得力控協作機器人的成本不再高昂,適合廣闊的力控相關應用場景。并且由于傳感器的高性能,使得機器人在碰撞安全、力控能力、拖動示教上都帶來了質的飛躍。3 3、安全功能設計、安全功能設計 天機協作機器人提供了豐富的安全功能,包括更專業的碰撞檢測參數設置、碰撞檢測自優化、安全防護信號、系統狀態燈環等等。2023 年協作機器人產業發展
202、藍皮書 88/165 4 4、易上手的交互界面、易上手的交互界面 在軟件界面上,采用更高效直觀的交互設計,讓用戶體驗更好,使用更便捷。在硬件層面上,提供更全面的通信接口,使得用戶不需要另購轉接板,一插既用。對于更專業的第三方開發者,天機也提供了底層 API 接口,供對方更自由的開發新應用新插件。三三、企業核心產品、企業核心產品 Grace 7 ProGrace 7 Pro Delight 7Delight 7 高精度關節力控高精度關節力控 有 無 力控精度力控精度 0.5N(力),0.1Nm(力矩)/最大負載最大負載 7kg 7kg 重復定位精度重復定位精度 0.03mm 0.02mm 工作半
203、徑工作半徑 1076mm 920mm 自由度自由度 7 軸 6 軸 工具端工具端最大速度最大速度 5m/s 5m/s 關節關節 1 1 180/s 180/s 關節關節 2 2 180/s 180/s 關節關節 3 3 180/s 180/s 關節關節 4 4 180/s 270/s 關節關節 5 5 230/s 270/s 關節關節 6 6 230/s 270/s 關節關節 7 7 300/s/本體材料本體材料 鋁合金 鋁合金 本體重量本體重量 29kg 23kg 防護等級防護等級 IP54 IP54 底座接口底座接口 數字 16 進 16 出、模擬 2 進 2 出、高速編碼器 4 組、RS
204、485、防護停止、外部急停、網口、USB 3.0 末端接口末端接口 24V 電源、數字 4 進 4 出、模擬 1 進 1 出、RS485 通訊協議通訊協議 TCP/IP、Modbus TCP/RTU、EtherCat、EtherNet 安裝角度安裝角度 任意角度 工作溫度工作溫度 0-45 0-45 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 89/165 濕度濕度 20-80%RH(無結露)20-80%RH(無結露)產品圖示產品圖示 (Grace 7 Pro)(Delight 7)2023 年協作機器人產業發展藍皮書 90/165 第第七七節節 鑫精誠傳感器鑫精誠傳感器國產力傳感器黑馬國產力傳感器
205、黑馬 一、企業簡介一、企業簡介 成立時間:成立時間:20092009 年,總部:深圳年,總部:深圳 “鑫精誠傳感器”以自主研發、生產、銷售、服務為一體的技術企業。擁有從事智能傳感器與控制儀表行業多年的專業研發設計經驗團隊 30 余人,每年技術研發投入超過 1000 萬元。嚴格管理執行 ISO9001、14001 等國際體系認證;產品已取得 CE/ROSH/UL 等國際認證。公司作為國內最早一批進入六維力傳感器研發和應用的非研究型企業,經過 10 多年的產品研發及技術應用積累,產品的各項精度指標均處于行業領先水平。依托于強大的研發和交付實力,可以快速為客戶定制各種應用場景的六維力傳感器。另外獨特
206、開發純結構解耦的結構,可以大大的節省標定和制造時間和成本。近年來傳感器在銷量上增長速度飛快,僅僅在 3C 智能裝配行業,六維力傳感器的年銷售量已經超過 2000 只。二二、企業核心技、企業核心技術術-傳感器傳感器結構解耦結構解耦技術技術 結構解耦的六維力傳感器有 6 個通道輸出,分別為三個力(Fx,Fy,Fz)和三個力矩(Mx,My,Mz),各個通道之間相互獨立,在其中一個通道工作時,只有該通道有信號輸出,其他通道不會有信號輸出。結構解耦優點(和純軟件解耦相比):結構解耦優點(和純軟件解耦相比):長期耦合誤差小,信號長期穩定。對不同安裝面的尺寸公差和位置公差的耦合數據一致性好。反復安裝對耦合誤
207、差影響小。對各種機械臂的安裝適應性好。耦合誤差不受傳感器零點漂移量的影響。耦合誤差不受標定值變化的影響。若六維力傳感器一個通道損壞,其余 5 個通道可以正常使用。六維力傳感器安裝替換簡單,替換后無需重新進行解耦標定。非標定制各種結構和尺寸,定制簡單方便。鑫精誠六維力傳感器獨特的存結構解耦技術,可以極大節省標定和制造時間和成本,滿足高校、實驗室、工廠等客戶定制的各種場景并快速交付。三三、企業核心產品、企業核心產品 鑫精誠六維力傳感器產品直徑跨度從 9.5mm 到 300mm,力量程跨度從 5N 到 50KN,力矩量程跨度從 0.1N.m 到 1000N.m,可覆蓋大部分應用領域;該產品結構包括中
208、空式、法蘭式、IP68 深水、微型式、自帶緊固螺釘式等,幾乎覆蓋了常規六維力傳感器的所有結構。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 91/165 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 92/165 第第八八節節 來福諧波來福諧波國產精密傳動解決方案國產精密傳動解決方案優質優質供應商供應商 一、企業簡介一、企業簡介 成立時間:成立時間:20201313 年,總部:年,總部:浙江嵊州浙江嵊州 浙江來福諧波傳動股份有限公司(以下簡稱:來福),致力于成為一家精密傳動解決方案的提供商。公司自研自產諧波減速器、力矩電機、編碼器、驅動器、精密軸承、行星減速器等精密傳動產品,形成諧波減速器、關節模組及精密零部
209、件三大業務版塊。深耕行業超十年,來福已成為從單一零部件到精密傳動解決方案的綜合型企業。公司自有工廠占地 80 畝,擁有超過 400 名員工,其中研發工程師超過 100 人。(1 1)諧波減速器)諧波減速器 發展至今,來福諧波已實現四大系列 11-40 型號全系列覆蓋,可支持軸承及結構各種非標產品的開發與生產。憑借強勁的技術研發能力和先進的生產制造能力,公司有效降低諧波減速器的生產成本,大大縮短交貨周期,同時在傳動精度、可靠性、使用壽命等核心指標上縮小了與國外先進技術的差距。目前,公司諧波減速器年產量 15 萬臺,預計 2024 年年產量達到 30 萬臺。公司已累計服務多個行業客戶超過 500
210、家,國內市場份額超 30%,出貨量位居國產 TOP2。(2 2)關節模組)關節模組 來福模組基于自研自產的諧波減速器、無框電機、編碼器、制動器和驅動器等機電產品集成整合,具有輕量化、模塊化、裝配方便、便于維護等優點。除了標準型號外,來福模組可滿足不同客戶不同場景的定制要求,在機器人、機床、半導體、自動化設備、新能源、精密測量儀器、航天設備相關等領域均有突破性的探索。二二、企業核心技術、企業核心技術 1 1、面向高精度高可靠性諧波減速器的正向設計與優化技術、面向高精度高可靠性諧波減速器的正向設計與優化技術 面向高精度高可靠性諧波減速器的正向設計與優化技術,并全自研自產,對諧波傳動新型齒形、諧波減
211、速器傳動誤差、諧波減速器動力學特性等開展了研究,提高產品的精度保持性,扭轉剛性的保持性,提升減速器的壽命,降低產品振動,減少共振頻率區間。(1)傳動精度:40 弧分;(2)背隙:10 弧秒;(3)剛性:對比標準產品,提高 30%;(4)扭矩:對比標準產品,提高 30%;(5)傳動效率:75%;2023 年協作機器人產業發展藍皮書 93/165(6)噪音:60 分貝;(7)使用壽命:10000 小時。2 2、新材料與新工藝、新材料與新工藝 應用新材料(柔輪、鋼輪),通過改善熱處理工藝,細化組織晶粒度,提高材料的綜合力學性能,是金屬基體強度提高,耐沖擊,同時提高金屬表面應力腐蝕能力,降低磨損,使產
212、品提高扭轉剛度 30%以上,提高產品使用壽命。3 3、高精密柔性軸承和交叉軸承的自研自產、高精密柔性軸承和交叉軸承的自研自產 柔性軸承及交叉軸承是諧波減速器的關鍵部件,其性能和壽命將顯著影響諧波減速器的正常運行?;诒”诃h理論,通過分析軸承外圈的變形特征和彎曲法向應力分布分析,建立了計算諧波減速器中橢圓凸輪柔性軸承的載荷分布模型。憑借理論與生產能力的結合,實現了高精密柔性軸承和交叉軸承的自研自產,提高軸承的運轉精度和整體剛性。4 4、小體積一體化關節模組技術、小體積一體化關節模組技術 一體化關節模組為機器人企業提供了便捷性,但目前一體化關節用電機、減速器部件還比較重,關節轉矩密度的提升很大程度
213、依賴于電機和減速器部件的優化?;谠谥C波減速器積累的成熟產品經驗,通過減速器和電機同軸一體式設計,壓縮軸向和徑向尺寸,將輸出軸側的編碼器轉移至執行器定子側,提高關節緊湊性,減少系統復雜性,同時該中空軸可用于機器人走線及提升產品散熱能力。為了降低集成帶來的強電磁干擾,優化磁屏結構,公司自主研發設計開發抗干擾的編碼器,開發出雙編碼器反饋,及輕量化,小體積的一體化關節模組產品,并已在協作及服務型機器人領域得到應用。三三、企業核心產品、企業核心產品 1 1、L LHGHG 系列系列 LHG 系列諧波減速器柔輪為中空翻邊形標準筒結構,整機結構緊湊,滿足高扭矩、高負載、高可靠性的需求,轉矩容量比 LHT
214、系列提升 30%以上,使用壽命提高 43%以上。產品特點:產品特點:(1)扁平設計、大口徑、中空軸;(2)緊湊簡潔的設計;(3)無齒隙;(4)輸入輸出同軸;(5)優良的定位精度和旋轉精度。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 94/165 2 2、LHDLHD 系列系列 LHD 系列柔輪為超薄中空翻邊結構,在不改變產品性能的狀態下,LHD-I 軸向長度約縮短了 50%,LHD-III 軸向長度縮短了 15%以上。LHD-I 整機設計已達到扁平的極限,體積小、重量輕,非常適合于對減速器有苛刻厚度要求的場合使用;LHD-III 非常適合于需從減速器中心穿線的且有苛刻厚度要求的場合使用。產品特點:產
215、品特點:(1)超薄型形狀;(2)緊湊簡潔的設計;(3)高轉矩容量;2023 年協作機器人產業發展藍皮書 95/165(4)高剛性;(5)輸入輸出同軸;(6)優良的定位精度和旋轉精度。3 3、CMHCMH 系列高壓關節模組系列高壓關節模組 CMH 系列高壓關節模組共有 CMH17、CMH20、CMH25、CMH32 等型號,同時還可以滿足客戶非標定制的需求。CMH 系列產品包含優選高精度編碼器,自主研發大中空伺服電機、定制高扭矩諧波減速器等主要部件,為客戶省去上百種機械電子器件選型、設計、采購、組裝的人力和時間成本。產品特點:產品特點:(1 1)高轉矩,)高轉矩,小體積小體積:最高輸出轉矩高達
216、900Nm 左右;(2 2)高產品精度:)高產品精度:絕對定位精度可控制在 20 角秒以內;2023 年協作機器人產業發展藍皮書 96/165(3 3)大中空孔:)大中空孔:方便配線、配管、激光等走線;(4 4)長壽命:)長壽命:使用 1.5 萬小時以上精度仍保持不變;(5 5)高度集成:)高度集成:諧波減速器、電機、編碼器結合一體,多品牌驅動器適配;(6 6)低振動)低振動:極低噪音與振動,良好的動態性能,半導體、醫療影像設備、精密儀器等應用首選;(7 7)強環境適應性)強環境適應性,IP65IP65 級防護級防護:滿足中性鹽霧要求交變濕熱;(8 8)免維護:)免維護:全使用周期免維護無需更
217、換油脂等;(9 9)靈活定制:)靈活定制:功率、減速比、扭矩、尺寸、輕量化均可定制。4 4、CLHCLH 系列系列低壓低壓關節模組關節模組 CLH 系列是基于客戶服務需求,以自有的伺服驅動器和絕對值編碼器基礎上進行延伸,推出的標準化關節模組產品。CLH 系列有 CLH14、CLH17、CLH20、CLH25、CLH32 等型號,設計精巧、結構緊湊,小巧體積中包含伺服驅動器、電機端絕對值編碼器、輸出端絕對值編碼器、無框力矩電機、制動器、精密諧波減速機等主要部件,為客戶省去上百種機械電子器件選型、設計、采購、組裝的人力和時間成本。產品特點:產品特點:(1 1)高轉矩高轉矩,小體積:小體積:最高輸出
218、轉矩高達 400Nm 左右(2 2)高產品精度:高產品精度:絕對定位精度可控制在 20 角秒以內(3 3)大中空孔:大中空孔:方便配線、配管、激光等走線(4 4)低振動:低振動:極低噪音與振動,良好的動態性能(5 5)強環境適應性強環境適應性,IP65IP65 級防護:級防護:滿足中性鹽霧要求交變濕熱(6 6)免維護:免維護:全使用周期免維護無需更換油脂等(7 7)靈活定制:靈活定制:功率、減速比、扭矩、尺寸、輕量化均可定制 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 97/165 第九節第九節 康士達康士達致力于致力于讓設備更智能讓設備更智能 一、企業簡介一、企業簡介 成立時間:成立時間:2009
219、2009 年,年,總部:深圳總部:深圳 深圳市康士達科技有限公司成立于 2009 年,專注于工控板卡、整機、智能系統的設計開發。是一家集研發、生產、銷售、定制化服務為一體的國家高新技術企業,專精特新企業??凳窟_立足于自主創新、自主研發,所有的產品擁有完全的自主知識產權,并通過了 ISO9001。公司自成立以來,始終以“讓設備更智能”的發展使命服務行業客戶。產品廣泛應用于工業控制、機器視覺、機器人、邊緣計算、自動駕駛、三維建圖、嵌入式軟件等尖端智能行業。深耕工控行業數十年,康士達積累了深厚的研發功底,作為專業的智能系統開發商,公司全力為各行業客戶提供個性化軟硬件服務,包括 CPU 控制器、視覺處
220、理卡、AI 加速卡、底層驅動技術、中間開發包、AISDK 及 APP 開發指導等 OEM&ODM 服務。產品穩定性和可靠性得到了廣大客戶的高度認可,在機器人、機器視覺、工業控制等工控方面的應用處于行業領先地位??凳窟_不斷與時俱進,勵精圖治,于 2018 年在東莞成立了自己的生產基地,2020 年在深圳購買總部物業,并成立了康士達智能信息軟件公司,及上海和北京分公司。致力為客戶帶來更好的產品與服務。二二、企業核心技術、企業核心技術 1 1、企業企業核心技術核心技術 1 1 康士達從事工控板卡及工控整機的研發設計,有 15 年以上的設計經驗,其中在寬溫、三防、寬壓設計、短路、過流過壓保護、EMD/
221、EMC 防護、浪涌、絕緣、平衡、抗震等方面有很多獨到之處,能夠為客戶在各種環境的應用提供助力。2 2、企業核心技術、企業核心技術 2 2 康士達控制器在智能化工業設備中的高可靠性技術,機器手臂的實時性系統優化技術以及圖形圖像處理技術。3 3、企業核心技術、企業核心技術 3 3 康士達控制器應市場需求,集成 POE、CAN、DIO、光源控制器等功能,減少客戶拼裝帶來的不穩定性,同時也減少客戶成本。4 4、企業核心技術、企業核心技術 4 4 康士達在軟件開發方面擁有雄厚的實力,精通底層 BIOS、EC 等開發,可為客戶定制特色功能;精通 MCU、ARM32 的固件開發,滿足工業場景硬件的靈活擴展;
222、同時在 Android 系 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 98/165 統開發、Linux 系統裁剪以及實時性優化方面積累了豐富的經驗。技術應用優勢:技術應用優勢:(1 1)工業自動化領域工業自動化領域 工業自動化是現代先進工業科學的核心技術,不斷地創新工業自動化技術,對于我國工業化的發展與產業結構優化升級有著重大意義,其對實時性的要求很高,主要表現在實時控制。即要求計算機系統能夠在限定的時間內對外來事件做出反應,進行實時數據采集,實時控制決策,實時控制輸出。公司的實時性系統優化技術,對工業自動化的發展起到推進作用。(2 2)機器視覺領域機器視覺領域 機器視覺作為工業自動化系統的靈魂之
223、窗,應用范圍非常廣泛,如今,機器視覺在國際逐步走向成熟,在工業 4.0 和中國制造 2025 的影響下,我國的機器視覺逐漸向著多領域、多行業、多層次進行延伸。公司的硬件可靠性設計技術和軟件的圖像處理技術,在該領域得 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 99/165 到廣泛應用,特別是硬盤保護技術,解決了智能工廠拉閘斷電后的系統破壞問題。三三、企業核心產品、企業核心產品 1 1、產品產品 1 1:智能邊緣控制器:智能邊緣控制器 U12TKU12TK -基于基于 12th Intel 12th Intel 酷??犷?Alder Lake PAlder Lake P 應用于:工業控制、工業物聯網、
224、機器人、機器視覺應用于:工業控制、工業物聯網、機器人、機器視覺領域領域 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 100/165 一體式散熱設計,內部隔絕灰塵;緊湊型小尺寸主機,巴掌可容;支持 2 路 CAN Bus 擴展/AI 加速卡擴展;散熱器模塊化設計,方便拆卸維護。Intel Alder Lake P 處理器 雙通道 DDR5 內存 移動網絡擴展 936V 寬壓(1 1)更強處理能力更強處理能力Intel Alder Lake PIntel Alder Lake P 平臺平臺 處理平臺上,基于 Intel 12 代酷睿低功耗平臺 Alder Lake P 采用 7nm 制程。支持 Inte
225、l Core i3-1215U/i5-1235U/i7-1255U、Celeron7305,熱設計功耗(TDP)支持 15W/28W,功耗較低,性能完美釋放,CPU 處理性能較上一代提升 33%左右。(2 2)更準識別能力更準識別能力 在核顯上,該產品采用 Intel Iris Xe Graphics(96/80EU),為 Intel Iris Xe 核顯架構,性能優異,支持多通道獨立顯示,同時該產品配備 2 個 DDR5 SO-DIMM 內存插槽,最高支持 64GB,滿足大量數據處理的需求。104101384502000400060008000100001200014000160001165
226、G71265UPASS MARKPASS MARK01000200030004000500060001165G71260PFire StrikeFire StrikeCPUCPU 性能提升性能提升 33%33%GPUGPU 性能基本持平性能基本持平 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 101/165 2 2、產品產品 2 2:機器視覺機器視覺控制器控制器 Q6AMVQ6AMV -基于基于 12th Intel Core Alder Lake12th Intel Core Alder Lake-S S 處理器平臺處理器平臺 應用于:工業控制、機器人、機器視覺應用于:工業控制、機器人、機器視覺領
227、域領域 Intel 12th/13th 臺式機處理器平臺,全新架構,性能暴增;6 個千兆網口,支持 4 路 POE,支持 Intel VPro 技術;6 個 USB3.0&2 個 USB2.0、2 個串口、16 路 DIO,支持 4 路光源供電;支持 PCIe-X16、1 個 M.2 WIFI 擴展、1 個 M.2 4G/5G 擴展。Intel Alder Lake高性能平臺 4 路標準 POE 網口 支持 4 路工業光源 1836V 寬壓輸入 增強的 DO 輸出 高性能處理器平臺高性能處理器平臺Intel Alder lakeIntel Alder lake-S S:Intel 12 代 A
228、lder lake 處理器平臺,采用 Intel 10nm 制程,基于全新的 P+E 核處理器架構,支持最高 16 核 24 線程,性能倍增;基于 Intel Xe 核顯架構,支持 4 路獨立顯示,可支持 8K 顯示輸出。12 代 i7 的 CPU 性能對比于 9 代 i7 CPU 性能提升了 130%;12 代 i7 的 GPU 性能相對于 9 代 i7 的 GPU 提升 68%。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 102/165 13053133852073031664266327823136394205000100001500020000250003000035000I7-8700I7
229、-9700I7-11700I7-12700CPUCPU跑分跑分PASS MARK CPUSingle Thread Rating4704606707900100200300400500600700800900I8700I9700I11700I127003D MARK 20153D MARK 2015(Time SpyTime Spy)2023 年協作機器人產業發展藍皮書 103/165 第十節第十節 神源生智能神源生智能致力于力測試技術的研究和產業化致力于力測試技術的研究和產業化 一、企業簡介一、企業簡介 成立時間:成立時間:20201212 年,年,總部:總部:南京南京 依托南航雄厚的力學、
230、特種加工和儀器設計等學科基礎,掌握了兼顧高剛度和高靈敏度的應變式多維力傳感器正向設計及結構優化技術,建立了完整的產品質量保障體系,實現了高性價比六維力傳感器、測力陣列和機器人的力控應用。六維力傳感器累計出貨 1000 多臺,產品性能達到國際先進水平,多家用戶評測名列前茅,在運動力學測試陣列市場排名第一。二二、企業核心技術、企業核心技術 1 1、企業核心技術、企業核心技術 1 1 建立了多維力傳感器結構設計及優化技術。發明了貼片區應變梯度小、積分大的彈性體結構優化設計新方法,實現了多維力傳感器高靈敏度、高動態性能、低維間耦合的目標,降低了對貼片精度的要求。據此發明的 12 梁高剛度六維力傳感器,
231、量程從 100 克到 100 噸,維間耦合1%,是現有六維力傳感器耦合最低、承載范圍最大的。技術趨勢與方向技術趨勢與方向 1 1:優化設計方法,提升設計效率,構建針對不同場景、多因素影響下的自動設計軟件。實現從中國制造向中國創造的轉變。2 2、企業核心技術、企業核心技術 2 2 發明了與傳感器結構一體化、多通道、集成式微信號處理器,解決了微信號容易受到干擾的問題;使力傳感器的信號處理和防護技術達到領先地位。技術趨勢與方向技術趨勢與方向 2 2:提升信號處理系統的集成度和參數設置的自動化程度。發展無線傳輸和無線供電技術,滿足動態測試的需求。3 3、企業核心技術企業核心技術 3 3 掌握了規模生產
232、中材料/加工、裝配技術等對傳感器性能影響的規律,確定了裝配流程、溫度場等因素的自適應補償方法;運用有限元分析不同裝配流程引發的裝配應力變化規律,固化裝配工藝,消除裝配應力對性能的影響。采用消除殘余應力、規范加工工藝、穩定應變計貼片工藝、固化工藝和老化程序,建立標準生產工藝,實現了輸出靈敏度、分辨率等關鍵指標的實測值與理論值偏差不超過 5%,產品一次性合格率超過 95%,實現了高品質、低成本的批量生產。技術趨勢與方向技術趨勢與方向 3 3:穩定和優化生產工藝,完善高性價比多維力傳感器生產工藝技術。綜合考慮生產流程長、工藝路線復雜、涉及學科多,使得多維力傳感器生產管理科學化和工藝優化特別困難。為此
233、針對結構件加工/生產、裝配等工藝過程的研究,形成有效的、固定 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 104/165 的生產工藝是六維力傳感器生產企業的重要命題。4 4、企業核心技術企業核心技術 4 4 發明了多維力傳感陣列,實現了分布式多維力同步采樣,開發了多通道、多物理量同步采樣形成的海量數據的智能處理/采樣方法,解決了采樣通道數與采樣頻率、采樣效率之間的矛盾。為高速運動力學、康復醫學、機器人學等前沿科學研究提供可靠的技術和設備支持。構建了大數據的規整、海量的感知和采集方法和設備。技術趨勢與方向技術趨勢與方向 4 4:海量數據的運用技術。針對體育運動、醫療/康復測試、仿生研究等行業需要,建立
234、運動力學數據的監測、運用技術。配合其他物理量,如運動行為、肌電和腦電數據,構建多物理參數間的耦合協調關系。解決大數據的同步和配準問題。智能數據處理技術,主動篩選有效數據,極大地減輕數據存儲量。5 5、企業核心技術企業核心技術 5 5 建立了重力/慣性力快速高精度補償技術:設計激勵策略,配合重力/慣性力辨識新算法,補償精度、實現快速補償上述技術,提高了作業效率,保障了產品一致性。自適應力反饋控制技術,用多維力傳感器融合導納控制與力/位混合控制,解耦接觸作業空間的位置和力約束,采用軌跡跟蹤算法實現位置控制,采用導納控制算法實現力控制,形成力控指令集,以動態庫或指令集形式供機器人用戶使用。技術趨勢與
235、方向技術趨勢與方向 5 5:結合機器人應用從非接觸模式(如噴漆、焊接、涂膠等)到接觸模式(如裝配、拋光、去毛刺、助力機器人和康復機器人等)的發展需求,完善機器人與作業對象間的力/位置混合控制、末端接觸力和位置跟蹤控制技術,實現機器人運動控制的智能化。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 105/165 三三、企業核心產品、企業核心產品 產品產品 1 1 中空中空環式六維力傳感器環式六維力傳感器 產品概述產品概述 中空環式結構,環內可走線,方便機器人布線;可選環內壁、環外壁兩種出線方式;鈦合金/合金鋼材質;量程400N/20Nm-5000N/300Nm六個型號可選,高剛度、高靈敏度、低耦合(0.
236、5%FS),配套NST系列采集器,適用于打磨、裝配等力反饋控制應用。產品產品圖片圖片 (中空環式六維力傳感器)產品產品 2 2 XLHXLH 系列數字六維力傳感器系列數字六維力傳感器 產品概述產品概述 專為協作機器人設計的六維力傳感器,集成數字一體化設計,具有 EtherNet、RS485通訊兩種通訊模式可選,直徑 72mm,重量 260g,量程 50N/1.5Nm-600N/25Nm 四個型號,符合協作機械臂的機械接口,傳感器小巧輕便,自帶連接法蘭及螺釘等安裝配件,拆裝簡單方便。產品產品圖片圖片 (XLH 系列數字六維力傳感器)產品產品 3 3 DTHDTH 系列經濟型數字六維力傳感器系列經
237、濟型數字六維力傳感器 產品概述產品概述 用于牽引示教的經濟型數字六維力傳感器,配置相關軟件,售價萬元以內。傳感器小巧輕便,重量小于 350g,符合協作機械臂的機械接口,RS485 通訊,直徑 73mm,200N/6Nm、500N/15Nm 兩個型號。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 106/165 產品產品圖片圖片 (DTH 系列經濟型數字六維力傳感器)產品產品 4 4 超大量程傳感器超大量程傳感器 產品概述產品概述 為滿足大型、超重受力部件測試的需求,訂制的大量程六維力傳感器,量程從 14kN-600kN,適用于機器人防碰撞、搬運、碰撞檢測、沖擊檢測等領域,支持按需訂制。產品產品圖片圖片
238、 (由左至右分別是:1.4 噸六維力傳感器、3 噸六維力傳感器和 10 噸六維力傳感器)產品產品 5 5 運動力學測試平臺運動力學測試平臺 產品概述產品概述 基于自研三維力/六維力傳感器及數據采集系統的多維力傳感器陣列,按照研究對象的不同,已制作交付不同型號的運動力學測試平臺十多臺,分別用于人體、小型動物、仿生機器人的運動力學測試研究及體育競技訓練研究。已交付的測試平臺包含多維力傳感器的數量從十多個到 100 個;力測試范圍從 1.5N 到 5kN,滿足了壁虎、昆蟲、運動員、病人和機器人運動力學測試的需求。平臺均支持同步信號觸發,可配套高速攝像機,具有無效數據過濾功能,部分具有旋轉功能,可模擬
239、平面、斜面及垂直面。正在研制中的自由體操競技測力臺面積達 13*13 米,包含 300 多只多維力傳感器及 13*13 米柔性傳感器,除能獲取運動員的運動反力外,還能同步獲取運動員足底接觸面的壓力分布數據。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 107/165 產品產品圖片圖片 (GF2025 壁虎機器人運動力學測試系統)(GF2410B 大鼠運動力學測試系統)(GF2040 人體運動力學測試系統)(GF105K 智能劍道測力平臺(一個單元)2023 年協作機器人產業發展藍皮書 108/165 第十一節第十一節 藍點觸控藍點觸控掌握力控核心軟硬件技術掌握力控核心軟硬件技術 一、企業簡介一、企業簡
240、介 成立時間:成立時間:20201919 年,年,總部:總部:北京北京 藍點觸控(北京)科技有限公司長期致力于機器人柔性力控傳感器及力控技術的開發。產品包括高精度六維力傳感器、機器人關節力矩傳感器、力控工藝算法庫、柔性力控打磨工作站。核心團隊來自于航天科技集團、中國科學院等知名機構。機器人六維力傳感器與關節力矩傳感器累計出貨量達數萬臺。機器人關節力矩傳感器占據國內 80%以上市場份額。二二、企業核心技術、企業核心技術 藍點觸控力傳感器主要包含解耦算法、結構解耦設計、高精度數據采集、多軸同步校準四個方面核心技術,可滿足復雜環境對力傳感器和力控系統的高精度、高帶寬和易用性需求。具體優勢如下:1)力
241、和力矩高精度解耦輸出,解耦精度高達 0.1%FS;2)適合人機協作及工業機器人的尺寸和安裝結構,滿足協作機器人直接安裝需求;3)溫度自動補償,極小的溫度漂移;4)極高的分辨率,最高分辨率 0.1N/0.005Nm;5)高響應帶寬,采樣率高達 1KHz,可滿足機器人毫秒級實時控制需求,滿足機器人打磨、3C 產品機器人自動裝配等高端控制使用需求;6)豐富的接口形式,可支持 RS422/Ethercat/Ethernet 等多個通訊協議,滿足絕大多數控制系統的通訊要求。公司核心技術包括:公司核心技術包括:1 1、精巧的并聯式測量結構,適配于機械臂末端的尺寸精巧的并聯式測量結構,適配于機械臂末端的尺寸
242、 六維力傳感器需要同時高精度測量出三個方向的力 Fx、Fy、Fz 和三個方向的力矩 Mx、My、Mz。由于機器人末端安裝空間限制,要求傳感器非常小巧,外徑一般限制于 80mm 以內,厚度 30mm 以內。2 2、高精度解耦算法高精度解耦算法 并聯結構設計可以較好的解決尺寸空間限制問題,但是由于六維度測量信息均摻雜一起,需要設計復雜的解耦算法,從幾十個敏感器件中提取剝離獲得高度解耦的六維信息。目前該算法可實現高效、高精度的信息解耦,傳感器耦合輸出控制于千分之一以內。3 3、輕量化、高靈敏度、高過載全正向設計及核心工藝研發輕量化、高靈敏度、高過載全正向設計及核心工藝研發 目前輕量化機器人末端負載約
243、為 3-10kg,傳感器過重會降低機械臂的有效負載。輕量 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 109/165 化、高靈敏度、高抗過載性能是機器人力傳感器的核心性能。公司在傳感器結構、材料熱處理工藝、安裝形式等方面進行了反復迭代設計。工藝方面,開展了大量的金屬晶格調制處理研究,形成了目前獨有的工藝和結構形式。4 4、高精度體軸系多元組合校準高精度體軸系多元組合校準 由于并聯結構導致的內部測量信息高度耦合,需要外部提供高精度的多元同步加載力源系統對其進行校準。六維傳感器的校準在計量領域目前沒有標準的檢測方法,均為非標設計。六維空間同步高精度力源加載需要具備非常豐富的經驗,并通過高精度的光學設備予
244、以校準。實施過程中,從加載裝置設計、加載點形式、力源系統布局等環節進行精確控制,從而在力的大小、方向等均實現高精度加載。藍點觸控目前設計的加載裝置,力的加載方向誤差僅為 3,質量誤差為十萬分之五。5 5、高速、超高精度數據采集,發揮至極致的前端模擬電路高速、超高精度數據采集,發揮至極致的前端模擬電路 六維力傳感器采集電路為 1000HZ 的采樣率,同時要求達到 0.0001mv 的測量分辨率。僅從信號幅度大小角度看,這種微弱信號在傳統工業領域就是極少遇到的??紤]到抗干擾性能、采集便捷性等,傳感器需內置采集和解算電路。在前端模擬電路設計方面,進行了大量 EMC仿真設計,并通過反復的實踐測試,完成
245、了采集電路的研發。目前采集電路尺寸僅為直徑40mm,采樣率高達 3KHZ,滿足機器人控制要求,測量分辨率可達 0.0001mv,噪聲 0.001mv。6 6、專用力控柔性工藝算法庫、專用力控柔性工藝算法庫 藍點觸控針對打磨、裝配、特種作業等行業開發的專用力控柔性工藝算法庫。力控系統的控制精度優于 0.1N,響應速度為 ms 量級。系統融合視覺檢測技術,并內置了功能完善的力控工具坐標系切換、力控用戶坐標系切換、上下料盤配置、運行軌跡鏡像等剛需功能。針對精密打磨等場景,開發的復雜曲面三維隨型技術,對工藝匠人的拋磨手法進行了建模,并積累了海量測試數據。柔性力控打磨系統采用圖形化交互,充分降低了使用者
246、操作難度?,F已充分應用于醫療植入物、航空發動機、衛浴五金、鎖具、運動用品等行業的打磨生產環節。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 110/165 三三、企業核心產品、企業核心產品 產品名稱產品名稱 產品圖片產品圖片 產品簡介產品簡介 JointJoint系列關節力系列關節力矩傳感器矩傳感器 該系列傳感器采用一體化設計,結構緊湊,可支持深度定制;具有關節扭矩值高精度解耦輸出、溫度自動補償、低噪聲,高分辨率,高帶寬響應的特點;適用于關節力控機器人、醫療手術機器人、工業自動化、裝配、科研、打磨等領域。STST六維力傳感器六維力傳感器 工業級多維力傳感器(IP67);性能優異:剛度靈敏度協調,提供5
247、倍過載能力,內置低噪聲放大器,綜合精度優于0.3%;具有結構解耦設計、多維標校、高信噪比數據采集、高精度解耦算法的特點。EQEQ六維力傳感器六維力傳感器 業級多維力傳感器(IP67);針對小負載機械手設計,尺寸小巧,可滿足近距操作等需求;全面覆蓋國內協作機器人及工業機器人廠家及科研院所,核心技術指標全面領先。力控軟件包力控軟件包 高性能自研力控軟件包,用戶進行簡單操作即可編程復雜的任務;高帶寬響應可實時進行主動力控,顯著提高機器人工作時的可靠性和靈活性;快速適應主流機器人控制器;支持上位機通過網絡發送力控配置。力控打磨工作站力控打磨工作站 基于藍點觸控六維力傳感器硬件、力控算法、行業工藝算法,
248、打磨工作站采用擬人手法打磨,具有打磨節拍快,一次性良品率高,上手操作難度低、工件兼容度高等優勢,打磨效率較現有主流方案提升1倍以上,打磨品質有顛覆性提升;已在制造業自動化打磨拋光等眾多領域落地,批量應用于醫療植入物、航空航天、衛浴五金等行業。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 111/165 第第十十章章 典型行業應用案例典型行業應用案例 第一節第一節 汽車及相關行業汽車及相關行業 案例一案例一 案例名稱案例名稱 汽車方向盤發泡件脫模劑噴涂汽車方向盤發泡件脫模劑噴涂 客戶所屬行業客戶所屬行業 汽車行業 企業需求點企業需求點 1、汽車方向盤生產,汽車方向盤由金屬骨架和外圈的發泡注塑組成,發泡過
249、程需要在上下模具上噴涂脫模劑防止粘黏,方便發泡結束后將方向盤取出,同時在脫模劑的表面還需要噴涂黑色的油漆,保證方向盤的顏色,整個作業的工藝幾乎試用所有車企;2、原本方向盤的發泡制造工藝完全由工人生產,現在隨著人工成本的增加,以及本身噴涂行業的危害性,生產材料成本的把控,企業開始使用機器人來完成方向盤生產的大部分工作,很好的幫助企業解決了上述的問題。面臨挑戰面臨挑戰 空間非常狹小、多項工作任務、作業環境惡劣 項目應用核心技術點項目應用核心技術點 機器人本體小巧、動作靈活、軌跡流暢、噴涂均勻、末端工裝兼容多種功能,拖拽示教方便,編程簡單易用。應用工藝環節應用工藝環節 噴脫模劑-噴油漆-上料-合模發
250、泡-下料 解決方案解決方案 由多可GCR14-1400協作臂吊裝,末端攜帶2個噴頭和1個夾爪,負責3臺發泡注塑機的方向盤骨架上下料,及脫模劑和油漆的噴涂工作。首先由協作臂到達注塑機生產工位,對打開的上下模具進行脫模劑的噴涂,主要噴涂骨架和外圓發泡區域,然后再進行上模油漆的噴涂,噴涂完成后,再由協作臂到工位旁取方向盤骨架,移動放置在下模的工裝上,此時機器人到下一工位工作,注塑機開始合模發泡方向盤,由于發泡時間較長,所以協作臂可以同時完成3臺注塑機的生產動作。指標要求指標要求1 1 替代人工進行作業 指標要求指標要求2 2 滿足生產節拍要求 機器人用量機器人用量 1臺 項目成效及效益體現項目成效及
251、效益體現 1、節省原有工人1名,協作臂可以24小時生產,可節省2個班次的工人工時;2023 年協作機器人產業發展藍皮書 112/165 2、對比原有人工作業手動噴涂作業,現在自動化控制噴涂,在噴涂燃料上可以做到定量控制,節省了噴涂燃料的使用成本;3、從安全生產的角度考慮,原來工人作業需佩戴口罩、眼罩,防護脫模劑及油漆的霧氣,現在協作臂只需外表套防護衣就可以作業,在防護用品的使用上節省生產成本,同時在工人的健康保護上也有很大收益,員工的健康是企業的最大收益。案例二案例二 案例名稱案例名稱 強安全高質量,汽車保險杠噴涂應用案例強安全高質量,汽車保險杠噴涂應用案例 客戶所屬行業客戶所屬行業 汽車行業
252、 企業需求點企業需求點 保持噴涂品質一致性,解決“招工難”“用工貴”和職業病危害等問題 面臨挑戰面臨挑戰 傳統人工噴涂,受工人手藝、經驗、體力等諸多因素的影響,噴涂品質一致性程度低。其次,隨著社會經濟的發展和老年化加劇,一方面年輕人不愿意進工廠,從事高強度、高重復的噴漆工作;另一方面,勞動力的短缺,使得工廠招人很困難,用工成本快速上升。最受關注的是,工人長時間在油漆霧化彌漫的噴漆房內作業,可能患上塵肺病等職業病,對噴漆工人身體健康、企業安全生產都造成嚴重影響。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 Elfin-Ex系列防爆型協作機器人已經獲得國家防爆認證,能在爆炸氣體環境及爆炸粉塵環境下正常工作
253、,可以滿足噴漆車間防爆要求;部署簡單,短期內對現有噴漆車間小規模改造即可,不影響日常經營、生產活動。Elfin-Ex系列重復定位精度最高可達0.02mm,工作范圍最高可達 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 113/165 1300mm,所有關節的運動范圍均可實現360,噴涂能力持續穩定、品質高;操作簡單,安全、高效,節省人力及原料耗量。應用工藝環節應用工藝環節 噴涂 解決方案解決方案 本項目中,采用大族機器人 Elfin-Ex 系列防爆型協作機器人,通過桁架及外部軸,可以在 4m7m 的噴漆房內同時為 4 種不同車型的保險杠,進行噴漆作業。噴涂機器人啟動后,機器人通過搭配 3D 視覺系統,
254、對保險杠進行定位操作,并根據噴涂工藝,自主從工具區取換色漆槍、清漆槍或吹風筒,整個噴漆過程中,無需人工干預。指標要求指標要求1 1 滿足噴漆車間防爆要求 指標要求指標要求2 2 高效高品質噴涂能力 機器人用量機器人用量 1臺Elfin-Ex系列防爆型協作機器人 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 1 1、國家防爆認證:國家防爆認證:大族機器人Elfin-Ex系列防爆型協作機器人已經通過國家級儀器儀表防爆安全監督檢驗站(NEPSI)的權威認證,實現本安、正壓等多重防爆形式,防爆性能安全可靠,能在爆炸氣體環境及爆炸粉塵環境下正常工作,可以滿足噴漆車間防爆要求。2 2、改造小,改造小,5 5天完成
255、整體安裝:天完成整體安裝:噴涂機器人整體部署簡單,不會對現有的噴漆車間進行大規模改造,也不需要定制化方案,只需要在噴漆車間的搭建桁架、第七軸即可,其中桁架依墻而立,幾乎不占用實際作業空間。不僅如此,得益于輕量化、模塊化產品設計,拆裝起來也非常方便,一般情況下,只需要5天就可以完成整體安裝、調試,安裝周期很短,不影響日常經營、生產活動。3 3、持續穩定的高品質噴涂能力:持續穩定的高品質噴涂能力:相對于人工作業方式,大族機器人進行汽車保險杠噴漆,有著肉眼可見的明顯優勢。首先,Elfin-Ex系列重復定位精度最高可達0.02mm,工作范圍最高可達1300mm,所有關節的運動范圍均可實現360,在噴漆
256、作業過程中,能夠精準、靈活地將油漆噴槍“送到”汽車保險杠的每一個角度。其次,大族機器人采用先進的電磁式抱閘,發生碰撞等事故時,能即時停機、鎖死,避免對保險杠造成意外損傷。4 4、操作簡單,效率高:操作簡單,效率高:按照統計,工人全副武裝進入噴漆車間,完成色漆、清漆、閃干等所有工序,至少需要90分鐘,而且人還會疲累等原因中斷作業,2023 年協作機器人產業發展藍皮書 114/165 效率相對較低。Elfin-Ex系列機器人進行保險杠噴漆時,操作變得相當簡便,僅僅40秒,就能完成車輛VIN碼的識別和自動噴漆系統的啟動。一鍵啟動后,操作人員即可離開從事其它工作,一個操作工可以同時值守多臺設備,相當于
257、節省了好幾倍的人力,同時還能避免工人接觸揮發彌漫的油漆作業區域。除了人力方面的效率,機器人噴漆也節省油漆。據統計,油漆綜合平均耗量,機器人相對工人,色漆節省約10%、清漆節省約7%。案例案例三三 案例名稱案例名稱 多工位多工位轉盤點焊轉盤點焊 客戶所屬行業客戶所屬行業 汽車零部件 企業需求點企業需求點 1、利用機器人實現產品上下料;2、平整放入焊接治具內氣動壓爪自動壓緊;3、自動進行點焊作業。面臨挑戰面臨挑戰 便于安裝、示教簡單 應用工藝環節應用工藝環節 機器人自動上下料,點焊機自動點焊。解決方案解決方案 方案規劃及工作流程如下:機器人從料盤吸取物料平整放入焊接治具內氣動壓爪自動壓緊自動進行點
258、焊作業機器人放回下料位料盤循環 指標要求指標要求 1 1 替代人工 指標要求指標要求 2 2 重復定位精度0.05mm 以內 機器人用量機器人用量 單模組配置:DL7,1 套 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 節省人力 1 人/天,節省年金額 7.2 萬元/年 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 115/165 案例案例四四 案例名稱案例名稱 艾利特艾利特汽車汽車座椅脫模劑噴涂解決方案座椅脫模劑噴涂解決方案 客戶所屬行業客戶所屬行業 汽車零部件行業 企業需求點企業需求點 標準化、智能化、自動化無人噴涂 面臨挑戰面臨挑戰 客戶痛點:客戶痛點:脫模不良是汽車座椅生產中的“最大殺手”,易造成瑕
259、疵品,為企業帶來產品報廢風險和經濟損失,該客戶在汽車座椅脫模劑噴涂應用中,主要存在以下痛點:主要存在以下痛點:1 1、痛點一:用工成本高、痛點一:用工成本高 脫模劑噴涂作業人工需求較大,存在用工成本高,生產效率低難題。為更好應對生產需求,客戶希望節約人工成本,提升生產效率、生產工藝。2 2、痛點二:作業環境惡劣、痛點二:作業環境惡劣 座椅脫模劑噴涂車間高粉塵、高油污,脫模劑霧化物在空氣中漂浮會導致車間空氣污染嚴重,高污染的惡劣環境對作業者身體危害大。3 3、痛點三:質量不穩定、痛點三:質量不穩定 座椅模具形狀復雜,人工噴涂易造成脫模劑噴涂不均勻,從而形成積液,影響汽車座椅外觀質量,還易造成座椅
260、成品脫模時粘附在模具上的情況。瑕 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 116/165 疵品無法返工重造,必須報廢的特性,讓工廠損失巨大,客戶希望提升產品良率、降低生產成本,增強座椅品質穩定性。4 4、痛點四:產線柔性低、痛點四:產線柔性低 客戶之前使用過 1 臺工業機器人,存在占地空間大、節拍不夠、改造成本高、控制及操作復雜、編程方式落后、編程耗時過長等痛點,以及生產低效、柔性不足、設備利用率低的情況,客戶一直在尋求自動化解決方案,進行車間智能柔性化改造。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 傳送帶跟蹤,自動化噴涂,切實降本增效 應用工藝環節應用工藝環節 汽車座椅脫模劑噴涂 解決方案解決方案
261、 背景介紹背景介紹:汽車座椅的制作通常需要通過模具注射成型,經過脫模劑噴涂材料注射冷卻成型脫模等步驟生產制造,脫模劑可在模具表面和注射成品之間提供關鍵的化學/物理屏障,從而在生產過程中將成品與模具順利分離,因此脫模劑噴涂在汽車生產中舉足輕重,優秀的成品離不開正確的脫模劑噴涂。該企業是從事汽車座椅、內外飾等品類生產的廠商,具備座椅、軟硬飾、橡膠制品、鋁合金產品的自主研發能力和汽車零部件配套生產能力,主要為國際知名汽車品牌提供配套解決方案。艾利特解決方案艾利特解決方案:艾利特機器人作為涂裝領域專家,在汽車噴涂應用具有多年技術積累,能夠針對不同基層材料、涂層材料和工件外形提供出眾的機器人一站式解決方
262、案。了解到客戶想實現座椅脫模劑自動化噴涂需求后,艾利特派專業技術人員前往工廠實地考察、對接溝通,提供了量身定制的全套解決方案,以及“一條龍服務”,包括:產品選擇、包裝、運輸、裝卸、部署安裝、應用調試、人員培訓、售后服務、生產陪同等全部內容。艾利特最終推薦客戶使用兩臺 EC66 協作機器人,分布于產線上下兩個空間,分別給上下兩半模進行脫模劑噴涂。EC66 負載 6kg,工作半徑 914mm,重復定位精度0.02mm,工具最大速度 2.8m/s,關節可360旋轉,支持多角度安裝,體積小、重量輕,易用易部署。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 117/165 方案優勢方案優勢:1、優勢一:傳送帶跟
263、蹤 EC66 集控制、伺服、編碼器、機械、結構于一體,末端可搭配多種型號噴槍,基于外部編碼器傳送帶跟蹤工藝包,可精準、快速跟蹤傳送帶上不同型號的汽車座椅模具。兩臺機器人分工協作,讓脫模劑噴涂速度匹配傳送帶速度向座椅模具內精確噴涂,提高產線速度,滿足生產節拍,極大降低用工成本。2、優勢二:自動化噴涂 艾利特機器人可通過圖像處理及工藝包自動生成噴涂軌跡,通過軟件系統對智能流體設備進行精確控制,如控制單位時間內噴涂重量,將涂料根據實際需要均勻噴灑在座椅模具表面,完美解決傳統人工噴涂不均勻、費時費力的痛點,提高產品品質。3、優勢三:降本增效 使用艾利特機器人進行噴涂,可保證高效率且均勻一致的脫模劑覆蓋
264、效果,以及復雜形狀工件的中空、邊緣和凹陷處的脫模劑覆蓋率,大幅減少了脫模時的包邊粘附情況,極高地提升了產品驗收合格率。噴涂效率的提高、涂料浪費的減少,變相節約了大量生產成本,經預估,該客戶可在 6 個月內獲得投資回報 客戶反饋客戶反饋:與傳統人工相比,艾利特機器人脫模劑噴涂明顯更均勻、更高效、更柔性,減少了人工噴涂厚度不均的通病,出色應對了生產需求,降低生產成本,使客戶座椅脫模劑噴涂實現了標準化,智能化、自動化無人噴涂。指標要求指標要求 1 1 脫模劑噴涂更均勻、更高效、更柔性 指標要求指標要求 2 2 標準化,智能化、自動化無人噴涂 機器人用量機器人用量 2 臺艾利特 EC66 協作機器人
265、項目成效及效益體現項目成效及效益體現 與傳統人工相比,艾利特機器人脫模劑噴涂明顯更均勻、更高效、更柔性,減少了人工噴涂厚度不均的通病,出色應對了生產需求,降低生產成本,使客戶座椅脫模劑噴涂實現了標準化,智能化、自動化無人噴涂。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 118/165 第二節第二節 3C3C 電子行業電子行業 案例一案例一 案例名稱案例名稱 手機后蓋貼裝手機后蓋貼裝 客戶所屬行業客戶所屬行業 3C手機制作端 企業需求點企業需求點 要求設備除了控制后蓋組裝下壓的壓力,還需要監控其他方向的壓力。面臨挑戰面臨挑戰 1、客戶前代設備只裝了單維力傳感器,在控制固定壓力時,還是會發生安裝力不到位
266、,產品后蓋損傷;2、在需要監控下的壓力所以對于力傳感器的數據量要求較高。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 1、提供六維力傳感器,為客戶解決監控其他方向的壓力數據;2、需要高速反饋信號,通訊方式使用以太網通訊。應用工藝環節應用工藝環節 檢測設備組裝手機后蓋的壓力,保證產品的良品率。解決方案解決方案 1、設備末端將單維力傳感器改為六維力傳感器;2、儀表多種功能選配,可根據現場要求調取需求功能,常規通訊485或232,模擬量10V或4-20mA。推薦儀表XJC-T100F,該儀表可達2K速率(每秒2000 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 119/165 個數據),儀表已通過TUV認證;3、
267、網絡通訊EtherNET以太網,單通道最高可達60K速率,可提供配套DLL庫方便編寫,推薦儀表XJC-F101;4、傳感器通過上位機軟件數據保留。指標要求指標要求1 1 監控設備壓力值 指標要求指標要求2 2 控制下壓壓力 機器人用量機器人用量 200臺 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 1、通過控制下壓力從而保證機器人下壓時穩定壓力;2、通過監控其他的壓力減少了產品的不良率。案例二案例二 案例名稱案例名稱 CNCCNC 車間協作型系統機器人(車間協作型系統機器人(ARVARV)柔性上下料)柔性上下料 客戶所屬行業客戶所屬行業 3C 企業需求點企業需求點 通過柔性機器人實現多臺 CNC 機
268、床的上下料、多工序間的物料流轉,減員增效,打造無人化車間。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 120/165 面臨挑戰面臨挑戰 1、車間環境油液霧化、地面易打滑,對設備穩定性及產品質量有很大挑戰;2、現場 CNC 機臺數量、種類較多,柔性上下料匹配難度大;3、多任務作業,機器人調度管理;4、CNC 機臺與機器人作業交互邏輯;5、24h 作業,設備穩定性要求極高。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 1、SLAM 導航;2、機器人 3D 視覺;3、任務管理系統;4、機臺作業交互邏輯。應用工藝環節應用工藝環節 打磨 解決方案解決方案 利用 ARV(AGV+協作機器人)完成 CNC1、CNC2、C
269、NC3 工序間的物料流轉及上下料。同時設計統一的托盤載具,設置工序間滿/空料盤倒料工作站。軟件層搭建 RCS 管理系統,接入客戶的 MES 的通信。任務通過 MES 下發到 RCS,利用 RCS 調度協作型系統機器人設備,實現最優排產解決方案。ARV 搬運滿料托盤,每個托盤設計多個料位,最大化提升單臺 ARV 的作業效率。當 ARV 到達任務工位,上位系統對指定 CNC 機床下達自動開門的指令。CNC 機床開門后告知上位系統,上位系統再告知 ARV 可以作業的指令。ARV 通過集成 3D 視覺系統,算法糾偏協作臂末端的累計誤差,進行校正補償。ARV 識別托盤物料的標簽,選取正確的物料進行抓取,
270、然后精確放入 CNC 機臺中,同時取出已加工完待流轉的物料,放回托盤。依次作業完成后,ARV 將托盤運至倒料工作站空的一側。放下已加工好的托盤,ARV 退出倒料工作站。同時前往上個工序的倒料工作站去取待加工的托盤。倒料工作站通過固定式協作機器人將物料依次投入相關機進行處理,再將處理好的物料取回緩存托盤,直至滿料托盤全部清洗完轉移到緩存托盤內。上位系統通知下道工序的ARV 前來取料。循環往復,實現 ARV 管理多臺 CNC 機臺的上下料作業。指標要求指標要求 1 1 機器人與機臺比1:15 指標要求指標要求 2 2 MTBF720h 機器人用量機器人用量 9 臺 2023 年協作機器人產業發展藍
271、皮書 121/165 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 目前已實現單臺 ARV 至少覆蓋 15 臺 CNC 車床的作業管理。已取代現場十多名作業員工,降低了工廠的運營成本。自動化程度提升,降低了生產過程的隱性風險,同時也保證了產品質量。案例三案例三 案例名稱案例名稱 螺絲鎖付柔性工作站螺絲鎖付柔性工作站 客戶所屬行業客戶所屬行業 3C 企業需求點企業需求點 客戶屬于3C領域,小米生態鏈企業。1、產品主要包括熱泵、風扇,新風凈水系統等,小批量、多品種,生產加工季節性明顯,產能預規劃尤為重要;2、對生產節拍、生產效率、過程品控要求高。面臨挑戰面臨挑戰 1、檢測螺絲鎖附過程中的扭矩,不能打偏、打
272、歪、缺釘、漏釘;2、單機日產能萬顆以上,5個工作日機械手出現故障停機1次。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 高速度、高精度、力控技術、低成本、Xi-MES聯動 應用工藝環節應用工藝環節 螺絲鎖附 解決方案解決方案 1、根據作業性質不同,機器人分別采用正裝、側裝、倒裝等安裝方式,根據塔扇機身、空氣凈化器、直流落地扇等部件在流水線工裝上的固定位置不同,協作機器人調整不同的位姿,分別完成了正面、側面、內腔等不同部位的螺釘鎖附工作。2、螺絲鎖附工作站在生產過程中記錄每個螺釘的鎖緊力矩,作業同時有效 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 122/165 識別多種缺陷,如崩釘、滑絲、擰歪、扭力不足、螺
273、釘型號混淆等,并及時報警。3、柔性工作站在每個生產班次結束后將生產數據如日產能、殘次率、殘次故障類型等信息,通過4G網絡傳送到客戶的MES系統中,供生產分析統計使用,每日生產統計明細數據同步顯示在生產線大屏上,供班組人員參考。指標要求指標要求1 1 擰緊節拍1.5s/顆 指標要求指標要求2 2 扭矩監控 機器人用量機器人用量 15臺CGXi-G6 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 1、該項目以吸釘方式送釘,實現擰緊的生產節拍為1.4S/顆,單機日產能超過萬顆,故障率0.05%,創協作機器人螺釘鎖緊最快、最穩之記錄;2、截止目前已批量投產使用超過3年,已遠超預期受益。案例四案例四 案例名稱案
274、例名稱 艾利特艾利特激光焊接激光焊接解決方案解決方案 客戶所屬行業客戶所屬行業 3C 電子行業 企業需求點企業需求點 企業面臨招工難、勞動力成本持續上升等問題,加之業務范圍的拓展,以及終端客戶對產品的要求越來越高。面臨挑戰面臨挑戰 手持焊接產品的一致性、生產效率與良品率越發無法達到客戶的要求,因此客戶迫切的需要導入合適的自動化設備從根本上解決問題。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 艾利特 EC66 協作機器人搭配涵銳激光器,其功率為 2000W,波長范圍在107010nm,輸出光纖芯徑為 30m,機器人直接集成到鋁型材鋪面的工 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 123/165 作臺上,
275、末端連接焊槍,由機器人代替人的手臂對工件進行焊接工作。應用工藝環節應用工藝環節 激光焊是利用高能量密度的激光作為熱源的一種高效、精密的焊接方法。這意味著即使最小的焊點和敏感的電子元件也可以連接。與普通焊接、傳統焊接或表面硬化相比,激光焊接具有諸多優勢:1、與傳統的熱噴涂技術相比,激光焊接可提供致密的涂層,幾乎沒有孔隙,表面更細,層厚度更一致,涂層的放置更準確;2、焊接過程中需要很少的熱量輸入,幾乎沒有稀釋,精細的微觀結構,小的熱影響區(HAZ)和低變形;3、在某些應用中,激光焊接可將零件恢復到原始尺寸,而無需額外的人工干預;4、提高了材料對腐蝕,磨損和氧化的天然抵抗力。解決方案解決方案 1 1
276、、TriggerTrigger 指令靈活控制指令靈活控制 高效化、自動化、靈活度和數字化是焊接機器人系統集成設計發展的方向。艾利特與客戶進行了充分的溝通與對齊后,關注到激光焊接工藝主要包括焊接時的激光發生器功率設定以及機器人對激光發生器的準確開關控制。激光發生器要達到設定功率或者徹底關閉,需要一定的時間。這就需要機器人能夠在焊接軌跡的特定位置,按照設定的提早時間/距離,提前打開/關閉激光發生設備,以達到最佳的焊接效果。根據客戶需求,艾利特機器人開發了對應的 Trigger 指令,用戶可以方便的設置基于設定位置的提早時間(或者距離)的 I/O 控制,即運動不停又同時準確控制 I/O。2 2、真正
277、實現快速編程、真正實現快速編程 艾利特機器人末端 I/O 支持自定義功能配置,包括但不限于記錄當前點位,插入運動語句,插入自定義指令組等。在該項目中,用戶事先設置完激光焊接功率參數后,僅需通過機器人末端拖拽設備上的 2 個按鈕,快速實現插入運動指令及插入“開始焊接”/“結束焊接”等功能,真正的讓用戶做到“拖拽”-“記錄”-“生產”的快速編程。3 3、無需改變原來產線布局、無需改變原來產線布局 艾利特 EC66 協作機器人,負載 6kg,自重僅 17.5kg,機器人集成到應 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 124/165 用工作站上,整套應用工作臺整體近 1.5m,可快速布局到工廠產線中,
278、無需挪動工廠原有設備更改工廠原有布局。4 4、安全防撞保護人機安全、安全防撞保護人機安全 艾利特協作機器人焊接工藝包提供了高靈敏度的碰撞檢測功能,當機器人或者末端機構意外觸碰到人或障礙物時,系統會立刻停止焊接,充分保障人和設備的安全性。停機后,工作人員可通過上位機復位,快速恢復生產。5 5、最佳傾斜、最佳傾斜 1010-1515 度度 熔焊姿態激光熔焊加工中,激光照射方向也需要與焊接面偏轉一定角度,焊接時傾斜 10-15效果最佳,艾利特協作機器人幾乎球形的工作空間可完全可以滿足客戶對于焊接姿態調整的需求。指標要求指標要求 1 1 不改動產線布局 指標要求指標要求 2 2 產品的一致性、生產效率
279、與良品率 機器人用量機器人用量 1 臺艾利特 EC66 協作機器人 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 在這個應用中,協作機器人結構緊湊的優勢得以充分體現,直接集成到工作臺上即可投入使用,還可以讓工作人員實時查看焊接情況,真正做到了人機共享工作區間。且艾利特將焊接工藝與協作機器人相結合,讓焊接機器人的優勢發揮到了極致,為客戶切實解決了生產痛點。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 125/165 案例案例五五 案例名稱案例名稱 CNCCNC 工廠復合機器人物料移載及機床上下料工廠復合機器人物料移載及機床上下料 客戶所屬行業客戶所屬行業 3C/汽車零部件 企業需求點企業需求點 1、利用機器人實
280、現產品自動運輸及裝卸;2、機器人和 CNC 機臺及總控系統信號交互,實現產品自動作業;3、設備占用的面積盡可能的小,穩定性強。面臨挑戰面臨挑戰 持續運作穩定可靠性,智能標準化,無人化 項目應用核心技術點項目應用核心技術點 1、協作機器人和 AGV 小車深度融合,實現現場物料自動運輸;2、協作機器人搭載視覺檢測,識別精準,實現無人裝卸夾、實現智能標準化。應用工藝環節應用工藝環節 CNC 上下料 解決方案解決方案 1、CNC 設備加工過完成,將信號傳送至總系統,系統發送指令使協作機器人和 AGV 開始作業;2、協作機器人搭載 AGV 小車,抵達取料位,視覺定位后,抓取物料放置于AGV 上;3、行駛
281、至 CNC 上下料作業區,與 CNC 信號交互,CNC 開門,協作機器人,視覺定位,取料后,將待加工物料放置 CNC 內進行加工;4、移動機器人物料滿載時,自動移載至成品下料位,進行下料。指標要求指標要求 1 1 協作機器人與 AGV 可以深度融合,配合視覺定位精準 指標要求指標要求 2 2 提高安全性及效率,減少產品的碰傷 機器人用量機器人用量 GRACE 7 PRO,1 臺 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 節省人力 16 人/天,節省年金額 115.2 萬/年 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 126/165 案例案例六六 案例名稱案例名稱 鈦條鈦條曲面曲面鐳雕鐳雕 客戶所屬行業
282、客戶所屬行業 3C 企業需求點企業需求點 1、利用機器人實現產品上下料;2、機器人抓取鈦條,在鈦條內外側自動鐳雕。面臨挑戰面臨挑戰 1、機器人抓住鈦條鐳雕,鈦條和鐳雕頭之間的相對位移通過機器人實現;2、機器人的路徑精度要求高。部分鈦條為曲面,在曲面鐳雕時,需要機器人保證產品的鐳雕點到鐳雕頭距離始終相等。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 機器人具有高路徑精度 應用工藝環節應用工藝環節 鈦條鐳雕 解決方案解決方案 1、協作機器人 DL7 使用天機自研 Fusion 控制系統,對路徑有著優秀精準的規劃精度和執行精度,大幅度提高協作機器人的路徑精度;2023 年協作機器人產業發展藍皮書 127/1
283、65 2、DL 通過視覺識別定位產品,抓取產品,在鐳雕工作區對鈦條進行鐳雕。即時調整姿態及優秀的路徑精度保證鐳雕的一致性及精準性。指標要求指標要求 1 1 鐳雕清晰 指標要求指標要求 2 2 標準化 機器人用量機器人用量 單模組配置:DL7,1 套;合計配置:DL7 機器人 1*100 套。項目成效及效益體現項目成效及效益體現 節省人力 100 人/天,節省年金額 720 萬/年 案例案例七七 案例名稱案例名稱 多點位多點位 CCDCCD 尺寸測量尺寸測量 客戶所屬行業客戶所屬行業 3C 企業需求點企業需求點 機器人搭載相機,對產品多處多角度自動測量。面臨挑戰面臨挑戰 持續運作穩定可靠性,智能
284、標準化,無人化。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 1、機器人體積小,穩定性高,易于安裝及調試;2、同一空間內,人機協同作業,需要機器人有碰撞檢測功能,充分保證同時工作的員工人身安全。應用工藝環節應用工藝環節 機器人上下料,并搭載相機自動測量。解決方案解決方案 1、機器人抓取產品,放入載具內;2、機器人搭載光源及相機,對產品多處多角度進行尺寸檢測;3、檢測完畢后自動下料,不良品放入不良品區。指標要求指標要求 1 1 快速檢測 指標要求指標要求 2 2 多角度檢測 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 128/165 機器人用量機器人用量 單模組配置:DL7,1 套 項目成效及效益體現項目成效
285、及效益體現 節省人力 1 人/天,節省年金額 7.2 萬元/年 案例八案例八 案例名稱案例名稱 打磨打磨車間車間復合機器人物料移載及復合機器人物料移載及打磨打磨上下料上下料 客戶所屬行業客戶所屬行業 3C 電子制造業 企業需求點企業需求點 1、利用機器人實現產品自動運輸及裝卸;2、機器人可以對物料精準定位;3、使設備占用的面積盡可能的小。面臨挑戰面臨挑戰 持續運作穩定可靠,定位精準 項目應用核心技術點項目應用核心技術點 和 AGV 深度融合,定位精準穩定,具有一定防護性 應用工藝環節應用工藝環節 產品打磨 解決方案解決方案 方案規劃及工作流程如下:結束上一工位工作(調度系統信息)AGV 行駛至
286、目標工位AGV 車體定位對接完成檢測機器人移動至打磨機熟料區(各個上下料環節需傳感器、通訊多層確認安全問題)機器人移動至打磨機生料區抓取空料框至打磨機熟料區機器人抓取 MM上生料框機器人移動至打磨機生料區機器人放置生料料框讀取車體物料有無檢測信號發送上料/下料完成信號(機器人抓取底層生料框至中轉位)結束本工位工作。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 129/165 指標要求指標要求 1 1 實現無人更換打磨片、無人上下料、工作場所無人化、智能化 指標要求指標要求 2 2 標準化 機器人用量機器人用量 單模組配置:GRACE 7 PRO 機器人 1 套;合計配置:EVO12 機器人 1*54
287、套。項目成效及效益體現項目成效及效益體現 節省人力 16 人/天,節省年金額 115.2 萬元/年 案例九案例九 案例名稱案例名稱 手機零部件手機零部件自動自動檢測檢測上下料上下料生產線生產線 客戶所屬行業客戶所屬行業 3C 企業需求點企業需求點 1、實現“機器換人”,減員增效,確保良率;2、狹小空間內上下料,部分上下料需要使用特殊姿態,機器人必須滿足空間冗余要求。面臨挑戰面臨挑戰 持續運作穩定可靠 項目應用核心技術點項目應用核心技術點 1、檢測機內作業空間狹小,對機器人柔性和靈活性要求高;2、設備密集,部分檢測設備內部需要以特殊姿態上下料,機器人需要空間冗余。應用工藝環節應用工藝環節 相關工
288、藝流程:機器人自動上下料,測量機自動測量。解決方案解決方案 方案規劃及工作流程如下:機器人從料盤吸取物料平整放入測量治具內夾緊自動進行測量作業檢查 ok 后機器人放入定位治具內等待下一步工序由后續機器人抓取進行下一步測量重復七道工序ok后由機器人放入下料位料盤結束。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 130/165 指標要求指標要求 1 1 機器人特殊姿態上下料 機器人用量機器人用量 單模組配置:GRACE 7 PRO,8 套 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 節省人力 16 人/天,節省年金額 115.2 萬元/年 第三節第三節 機械加工機械加工行業行業 案例一案例一 案例名稱案例名稱
289、 1 1 拖拖 3 3 機床上下料機床上下料 客戶所屬行業客戶所屬行業 機械加工 企業需求點企業需求點 1、機加工車間生產環境惡劣,重油污且地面滑,招工難;2、機加行業生產成本敏感,需要高性價比的機械手臂,完成 1 拖 3 機床上下料。面臨挑戰面臨挑戰 機械手臂需要小負載(3-4kg),長臂展(1300mm),運行平穩、無抖動,價格低;當前市面上負載 12kg 的機械手臂雖然臂展滿足,但價格貴,不能形成批量供貨,手臂規格需要定制。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 1、負載4kg,臂展1300mm的協作機械手臂需要定制,在滿足速度節拍的情況下其控制的穩定性;2、本體穩定性、伺服控制技術、手臂
290、廠家的綜合技術研發能力。應用工藝環節應用工藝環節 機床上下料 解決方案解決方案 長廣溪智造協作機器人導入機加工產線后,可完成數控、沖壓、鍛壓等機床在加工過程中工件的自動抓取、裝夾、移位翻轉、轉序加工等一系列上下料工作 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 131/165 任務。機器人末端工具集成了工件的抓取、檢測、壓緊以及氣吹系統,有效解決了切屑液殘留引起的不易抓取問題,同時在機床加工工作范圍內可擴充上下料托盤尺寸,以減少人工更換托盤的頻次,有效節約了人工成本,提高了生產效率。指標要求指標要求 1 1 取放節拍小于 20s 指標要求指標要求 2 2 取放成功率 99%以上 機器人用量機器人用量
291、 20 臺 CGXi-G4(定制機型)項目成效及效益體現項目成效及效益體現 1、運營成本降低30%,生產效率提升20%以上;2、緩減了招工難。案例二案例二 案例名稱案例名稱 機器人焊接系統機器人焊接系統 客戶所屬行業客戶所屬行業 機械加工 企業需求點企業需求點 引入自動化生產設備,降低勞動成本及強度;通過智能焊接作業,提升產能及產品品質。面臨挑戰面臨挑戰 客戶頻繁更換產品類型 項目應用核心技術點項目應用核心技術點 藍點觸控末端六維力傳感器+力控工藝包 應用工藝環節應用工藝環節 按工藝及工件要求,通過拖動示教控制機械臂沿軌跡執行焊接作業。解決方案解決方案 在機械臂末端安裝藍點觸控六維力傳感器,配
292、備自適應算法及工藝算法包,面對不同工件及工作場景,工人僅需通過拖拽示教的方式,精準生成軌跡,引導機械臂完成焊接作業。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 132/165 指標要求指標要求1 1 示教方式要實現點位/連續軌跡記錄 指標要求指標要求2 2 各坐標系下拖動,可實現0.1毫米級別的位置精度 傳感器用量傳感器用量 每臺工作站1套 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 實現快讀換型生產,產能得到快速提升;極大程度降低了人工成本及勞動強度。第四節第四節 新能源新能源行業行業 案例一案例一 案例名稱案例名稱 機器人電池搬運防碰撞機器人電池搬運防碰撞 客戶所屬行業客戶所屬行業 新能源行業 企業需
293、求點企業需求點 檢測電芯搬運過程中取電芯,放電芯,以及搬運電芯時監控過程中的力,避免在搬運過程中碰到障礙物,造成不必要的損失。面臨挑戰面臨挑戰 1、因取放電芯時機器人姿態不一致,導致使用單維傳感器不滿足使用要求;2、考慮到產品自重以及加速等問題,傳感器需要研發出大量程的產品。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 1、取放電芯姿態不一樣,考慮使用六維力傳感器;2、為了高速反饋信號,通訊方式使用以太網通訊。應用工藝環節應用工藝環節 檢測取放電芯壓力大小,從而判斷工作時是否會碰撞。解決方案解決方案 1、使用六維力傳感器直接鎖在機器人末端時,考慮到產品自重以及加速等問題,傳感器使用量程Fx,Fy,Fz
294、量程達到50KN,Mx,My,Mz力矩量程1KN.m;2、網絡通訊EtherNET以太網,最高可達10K每通道速率,可直接輸出I/O信號;3、壓力通過上位機通訊讀取監控,當壓力值超出設定范圍后,模塊直接輸 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 133/165 出一個I/O信號給與機器人,減少通訊延遲。指標要求指標要求1 1 可監控壓力值 指標要求指標要求2 2 當壓力超過范圍,機器人停止運作 機器人用量機器人用量 2臺 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 取放電芯工作時無撞擊現象 案例案例二二 案例名稱案例名稱 新能源汽車電池托盤自動化三維檢測新能源汽車電池托盤自動化三維檢測 客戶所屬行業客
295、戶所屬行業 汽車行業 企業需求點企業需求點 用協作機器人代替人工完成新能源汽車電池托盤檢測 面臨挑戰面臨挑戰 1 1、傳統人工測量,耗時耗力傳統人工測量,耗時耗力 新能源汽車電池托盤尺寸較大,防水性要求高,依靠傳統的人工測量方式,不僅測量難度增加、精確度無法保證,而且需要耗費大量人力成本,效率低下。2 2、空間有限,檢測靈活性急需提升空間有限,檢測靈活性急需提升 在汽車生產車間內,每個區域都有固定的組裝內容,空間有限,在這樣的情況下,電池托盤檢測的靈活性若能提升,將極大提高生產效率。3 3、孔位繁多,存在反光區域,測量精度易受影響孔位繁多,存在反光區域,測量精度易受影響 電池托盤上的通孔、螺紋
296、孔、光孔數量較多,需針對孔位、孔徑、孔間距等關鍵尺寸進行檢測,且托盤存在反光區域,測量精度易受影響。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 遨博i10協作機器人 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 134/165 應用工藝環節應用工藝環節 檢測 解決方案解決方案 采用自動化三維測量設備對汽車電池托盤進行自動化三維質量檢測,遨博 i10 協作機器人搭載高性能 3D 測頭,快速捕捉零件表面細節,靈活測量零件三維尺寸數據,精準定位、自動化檢測、提升效率,助力新能源汽車提升電池安全和性能表現,讓繁瑣的測量難題迎刃而解!1 1、大臂展工作,多角度、全方位檢測大臂展工作,多角度、全方位檢測 針對新能源汽車
297、電池托盤尺寸較大、人工測量難度增加的問題,遨博i10 協作機器人利用其大臂展進行檢測,工作半徑能達到 1350mm,延伸范圍更廣,有效解決中大型零件大范圍檢測難題;同時,協作機器人各關節均具備360旋轉能力,能夠多角度、全方位對電池托盤進行全面檢測。2 2、快速部署,檢測更靈活快速部署,檢測更靈活 在汽車生產車間內,定人定崗,空間有限,單純依靠人工檢測,不僅容易出現檢測誤差,還增加人力成本。遨博 i10 協作機器人占地僅 1 左右,無需改變原有產線布局,靈活部署,且可采用吊裝模式,更節省空間。機械臂、移動底盤、3D 測頭等設備集成于一體,搭載檢測數據傳輸系統,找到最節省時間的動作姿態軌跡進行檢
298、測,檢測方式更系統、更靈活,且可 24小時不間斷工作,極大提升檢測效率。3 3、高精度測量,不放過任何細節高精度測量,不放過任何細節 為保證新能源汽車電池托盤的安全及性能,檢測數據的準確性至關重要。遨博 i10 協作機器人定位精準,毫秒級系統響應速度確保定位精度,重復定位精度可達0.03mm,實現對通孔、螺紋孔、光孔等的高質高效檢測,獲取孔位、孔徑、孔間距等關鍵尺寸數據,細節部位一一檢測。機器人用量機器人用量 1臺遨博i10協作機器人 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 精準定位、自動化檢測、提升效率,幫助企業解決繁瑣的測量難題,助力新能源汽車提升電池安全和性能表現。2023 年協作機器人產
299、業發展藍皮書 135/165 案例案例三三 案例名稱案例名稱 艾利特機器人鋰電行業解決方案案例艾利特機器人鋰電行業解決方案案例 客戶所屬行業客戶所屬行業 鋰電行業 企業需求點企業需求點 高速不間斷運轉,滿足產線能在不同規格的產品中快速柔性換線 面臨挑戰面臨挑戰 設備需要每天 24 小時中處于高速不間斷運轉,還需滿足產線能在不同規格的產品中快速柔性換線,如模組固定擰緊工站串聯,需要進行二層模組固定,強電線纜固定,強電模組鏈接等。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 高可靠性、高穩定性和對工藝控制的高精度要求,以及對生產數據的智能處理需求,實現柔性自動化 24h 持續生產。應用工藝環節應用工藝環節
300、 制芯工程、模組組裝、PACK 線等鋰電電池產線,實現了下箱體上線清潔、模組安裝固定、水冷回路氣密測試、上蓋板裝配擰緊、ATS 測試、BUD&Bus 裝配/擰緊等。解決方案解決方案 艾利特機器人,一直認為成功的關鍵是具備完全理解任一制造工藝的要求和解決問題的能力。艾利特持續關注鋰電領域細分賽道,根據客戶的實際應用場景做充分的需求分析,提供更適配的協作機器人一站式解決方案。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 136/165 艾利特作為鋰電行業應用專家,悉知自動化裝配生產影響因素少、可控度高,結合自動化測試及過程檢驗設備搭配協作機器人,不僅能保證鋰電行業產品一致性及裝配可靠性,而且大大提高電池質
301、量穩定性。針對鋰電電池制造流程中的應用點,艾利特在制芯工程、模組組裝、PACK 線等鋰電電池產線,實現了下箱體上線清潔、模組安裝固定、水冷回路氣密測試、上蓋板裝配擰緊、ATS 測試、BUD&Bus 裝配/擰緊等實際應用??蛻粜枨螅嚎蛻粜枨螅嚎蛻羰且患胰A南某大型新能源公司,我們了解到客戶的生產痛點主要是:設備需要每天 24 小時中處于高速不間斷運轉,還需滿足產線能在不同規格的產品中快速柔性換線,如模組固定/擰緊工站串聯,需要進行二層模組固定,強電線纜固定,強電模組鏈接等。艾利特解決方案:艾利特解決方案:EC612 協作機器人 1 臺N 個工站,機器人末端集成 3 個功能模塊:1、掃碼槍:掃碼錄入
302、每個模組信息;2、2D 視覺:拍照定位螺釘孔位置;3、電動擰緊槍:鎖附固定模組,管理擰緊力矩。艾利特產品優勢:艾利特產品優勢:EC612 負載大、加速快、剛性強。機器人末端搭配掃碼槍、2D 視覺系統、電動擰緊槍,通過 RS485 通訊可實現掃碼、視覺定位、鎖付扭矩的實時控制。整套系統工作效率高、鎖付扭矩精準,適合中小扭矩、大數量螺釘的鎖付。EC612 開放易用的軟件平臺,可通過系統控制螺栓擰緊的先后順序,保證應力均勻分布,以保證鋰電 PACK 的產品安全質量。同時還可對擰緊順序、扭矩和角度,實時對裝配順序及電槍位置進行跟蹤控制,以全面規避錯擰、漏擰及重復擰緊等問題發生,保證擰緊作業的準確性及高
303、度一致性。該應用可滿足可靠性、高穩定性和對工藝控制的高精度要求,以及對生產數據的智能處理需求,實現柔性自動化 24h 持續生產,進一步提高了人工替代率。幫助企業最大限度地保證用戶投資回報,不斷精益改進適配性更強的產品,提高用戶的良品率與效率,助力企業儲能加速度 指標要求指標要求 1 1 24 小時中處于高速不間斷運轉 指標要求指標要求 2 2 不同規格的產品中快速柔性換線 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 137/165 機器人用量機器人用量 1 臺 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 滿足可靠性、高穩定性和對工藝控制的高精度要求,對生產數據的智能處理,實現柔性自動化 24h 持續生產。
304、第第五五節節 注塑注塑行業行業 案例四案例四 案例名稱案例名稱 艾利特熱流道零件機床上下料解決方案艾利特熱流道零件機床上下料解決方案 客戶所屬行業客戶所屬行業 注塑行業 企業需求點企業需求點 希望能機器換人,節約人力;提高生產效率、產品合格率。面臨挑戰面臨挑戰 產品種類的多樣化、來料方式多樣化、待加工件一致性差、小批量加工 項目應用核心技術點項目應用核心技術點 艾利特 EC612 協作機器人負載能力 12kg,工作半徑高達 1304mm,重復定位精度0.03mm,工具最大速度,關節可360旋轉,支持多角度安裝,體積小、重量輕,高負載自重比。應用工藝環節應用工藝環節 機床上下料 解決方案解決方案
305、 該方案由艾利特 EC612 協作機器人末端搭配夾爪,單獨部署在不同機床。通過 I/O 與機床進行信號交互,EC612 可精準抓取物料放置車床,實現自動化上料,機床進行自動加工后,機器人自動抓取加工完成的工件,并放回下料區,實現自動化下料。優勢優勢 1 1:安全易用:安全易用,部署快捷部署快捷 艾利特協作機器人小巧緊湊,部署靈活。無需安裝圍欄,人機協作更安全。示教簡單,界面簡潔友好,操作便利,無需編程基礎,零門檻也可 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 138/165 快速上手。機器人模塊化設計,工具端可自由更換夾具,滿足多樣化工件的機床上下料需求。優勢優勢 2 2:柔性自動化生產:柔性自動
306、化生產 艾利特 EC612 生態平臺開放兼容,可整合機床的料倉模塊、工具端模塊、機床接線接口模塊、電器接口模塊等,搭載視覺系統,可獨立完成工件的精確移載任務,輕松應對多樣化工件,幫助工廠實現多品種、小批量的柔性自動化生產。優勢優勢 3 3:保障產能:保障產能 EC612 高速快、重復定位精度高、部署簡單,有效滿足該企業的節拍、工藝等技術性能要求,保障企業安全生產。部署后實現了機床上下料無人化和信息化,企業產能提高 200%以上,產品品質及一致性得到有效保障和提升。優勢優勢 4 4:縮減成本:縮減成本 艾利特協作機器人占地面積小,可有效減少現場非技術人員部署。機器人可 24 小時工作,減輕一線操
307、作工的工作強度,提高生產效率,一臺機器人可替代 23 個人工,有效降低用工成本、運營成本和工傷意外風險,讓車間管理效率得到提升,投資回報周期僅需 610 個月。指標要求指標要求 1 1 24 小時中處于高速不間斷運轉 指標要求指標要求 2 2 不同規格的產品中快速柔性換線 機器人用量機器人用量 9 臺艾利特 EC612 協作機器人 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 據反饋,經過調試和部署,工廠已經順利生產,通過艾利特解決方案實現了產線的自動化升級,“不但提升了加工效率,更節省了一半人工?!笨蛻暨€表示:艾利特機器人產品具備精準、高速、穩定、安靜、節能與潔凈等優點,在節省人力支出、提升縮短作業
308、時間等方面表現優異。艾利特機器人的熱流道零件機床上下料解決方案,不僅幫助客戶實現了對柔性產線的要求,更提升了企業的品控水平、整體加工效率、質量穩定性、安全性與便利性。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 139/165 第第六六節節 電氣電氣行業行業 案例一案例一 案例名稱案例名稱 5G5G 智能柔性裝配線智能柔性裝配線 客戶所屬行業客戶所屬行業 電氣行業 企業需求點企業需求點 客戶是一家來自歐洲的世界500強電氣企業,發展至今已成為全球能效管理領域的領導者和自動化領域的專家。在自動化生產過程中,客戶面臨產能不平衡、低自動化投資回報率、高空間占用率等痛點,急需用高柔性的解決方案來支持生產。面臨
309、挑戰面臨挑戰 產品種類多、小批量,對工作站的柔性化、智能化要求很高 項目應用核心技術點項目應用核心技術點 整體采用模塊化設計思路、針對不同產品可以快速換型和切換、采用5G無線網進行通訊。應用工藝環節應用工藝環節 上下料、擰緊裝配 解決方案解決方案 面向客戶工廠環境中存在的實際“痛點”,多可協作機器人創新性地推出了行業內首次基于“5G+開放自動化系統”的柔性生產模式。每個每個工作臺都采取六邊形積木式的設計。整個產線以工作臺都采取六邊形積木式的設計。整個產線以2 2臺多可臺多可GCR10GCR10-13001300協作機器人為中心,負載協作機器人為中心,負載10kg10kg,臂展,臂展1300mm
310、1300mm,向外連接不同功能的工,向外連接不同功能的工作臺,布局如同蜂巢。作臺,布局如同蜂巢。借助5G網絡,產線的可移動性和連接的穩定性都大大提升,根據實時的生產需要,快速地在不同的工藝流程間切換。這種生產線模塊化的這種生產線模塊化的布局布局,可按業務需求快速調整生產布局、大幅提,可按業務需求快速調整生產布局、大幅提高生產柔性和資產利用率,有效控制了生產線的制造成本。高生產柔性和資產利用率,有效控制了生產線的制造成本。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 140/165 指標要求指標要求1 1 滿足搬運和擰緊功能要求 指標要求指標要求2 2 滿足生產節拍要求 機器人用量機器人用量 2臺 項目
311、成效及效益體現項目成效及效益體現 通過工位的自動拼接,產線布局調整時間從幾周縮短到一天甚至數小產線布局調整時間從幾周縮短到一天甚至數小時,產品上市的時間縮短時,產品上市的時間縮短25%25%。整個產業線的空間占用面積也大大降低,。整個產業線的空間占用面積也大大降低,產線投資改善幅度達到產線投資改善幅度達到50%50%。多可協作機器人得到了客戶的一致好評,在5G技術加持之下,保障了產線的高可靠性、多終端聯接能力以及更低的時延,在節本增產、運輸效率及生產周期上都起到了積極的促進作用。第第七七節節 醫療醫療行業行業 案例一案例一 案例名稱案例名稱 1 1 天處理天處理 23002300 份樣本,醫療
312、行業醫用試劑檢測處理應用案例份樣本,醫療行業醫用試劑檢測處理應用案例 客戶所屬行業客戶所屬行業 醫療 企業需求點企業需求點 代替醫護人員進行自動化操作,實現高效率醫學檢測 面臨挑戰面臨挑戰 該設備占地面積僅為 1.7 左右,內部還部署了許多用于醫學檢測的單元模塊,醫護人員入內值班、操作,一是存在空間狹小、難以周轉的問題;二是防止人員進出,可能導致樣本被污染,嚴重情況下,甚至發生生物安全風險事故;三是實驗流程繁瑣,人工操作難以長時間保持專注,可能存在漏檢、錯檢等問題。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 Elfin 協作機器人占地面積小,能夠在狹小空間內代替醫護人員,靈活進行一系列操作,同時 E
313、lfin 不論靜態、還是高速作業狀態下,都能達到 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 141/165“IOS 5 潔凈室”標準的要求,能夠應用于高潔凈度的醫學檢測環境,避免樣本污染;Elfin 重復定位精度達到0.02mm,可長時間運行,在全程封閉不開蓋的檢測倉里,做到比人工更有耐心、更精準、更穩定、更高效。應用工藝環節應用工藝環節 智能加樣 解決方案解決方案 采用 Elfin E05 協作機器人,吊裝在分子診斷 POCT 一體機的頂部,它負載5kg,工作范圍 800mm,基于獨特的雙關節模組設計,可以靈活簡便地觸達分子診斷 POCT 一體機的每一個角落,代替醫護人員進行自動化操作,實現“1
314、 分鐘加樣,20 分鐘出結果”的高效率醫學檢測服務。指標要求指標要求1 1 避免樣本污染 指標要求指標要求2 2 精準、高效、無誤 機器人用量機器人用量 1臺Elfin E05 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 靈活:靈活:Elfin E05 協作機器人在狹小的分子診斷 POCT 一體機里面,能夠代替醫護人員,非常靈活地進行樣本接收、存儲、分類、處理、檢測等一系列操作,避免樣本污染等風險,釋放人力去做更有價值的工作。精準:精準:Elfin E05 協作機器人重復定位精度達到0.02mm,在全程封閉不開蓋的檢測倉里,做到比人工更有耐心、更精準、更穩定。高效:高效:該分子診斷 POCT 一體機
315、最多可達 32 個檢測通道、32 個獨立反應模塊,滿負荷運行情況下,Elfin E05 協作機器人每天可以準確處理 2300多份檢測樣本,滿足自動化、高通量的樣本處理要求。易用:易用:基于直觀易懂的圖形化編程功能,無需專業的機器人工程師,也能快速掌握編程技巧,部署調試方便快速。高潔凈度:高潔凈度:Elfin E05 協作機器人的表面、關節及其它部位進行了特殊的處理,經由第三方權威機構的專業測試,不論靜態、還是高速作業狀態下,都能達到“IOS 5 潔凈室”標準的要求,能夠廣泛地適用高潔凈度的醫學檢測環境。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 142/165 案例二案例二 案例名稱案例名稱 手術機
316、器人(協作機器人在神經外科手術中的應用)手術機器人(協作機器人在神經外科手術中的應用)客戶所屬行業客戶所屬行業 醫療行業 企業需求點企業需求點 神經外科手術中,急需手術機器人的加入與輔助,以更好地完成手術,幫助患者減輕病痛。面臨挑戰面臨挑戰 在醫療行業,神經外科是一門具有高難度、高風險和高強度屬性的學科,神經外科手術對安全性、準確性的要求更高,在醫療技術發展的同時,也更急需手術機器人的加入與輔助。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 人工智能技術、睿米RM-50手術機器人 應用工藝環節應用工藝環節 手術輔助 解決方案解決方案 遨博攜手柏惠維康聯合開發,通過人工智能技術提升機械臂的精確性和穩定性
317、,使得國產機械臂在高難度的腦部微創手術中亦運轉自如,精確穩定的同時有效降低成本。1 1、遠程醫療,提升基層醫療水平遠程醫療,提升基層醫療水平 睿米RM-50 手術機器人可結合 5G 實現遠程醫療,繼而促進先進醫療資源下沉基層,提升基層醫療機構的診療能力。2 2、精準穩定,助力患者快速恢復精準穩定,助力患者快速恢復 手術機器人視野更加開闊,手術操作更加精準,有利于患者傷口愈合,幫助減小創傷面和失血量,進而減輕疼痛。項目成效及效益體現項目成效及效益體現 1、遠程醫療,提升基層醫療水平;2、精準穩定,助力患者快速恢復。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 143/165 案例三案例三 案例名稱案例名
318、稱 機器人遙操機器人遙操B B超測試系統超測試系統 客戶所屬行業客戶所屬行業 醫療設備 企業需求點企業需求點 精準的接觸力控制 面臨挑戰面臨挑戰 傳感器的準確性、零點穩定性及溫度穩定性 項目應用核心技術點項目應用核心技術點 傳感器結構設計技術、生產工藝控制技術 應用工藝環節應用工藝環節 病人的B超檢測,使用機器人完成,能夠代替醫生。解決方案解決方案 B超檢測是主要的醫學診斷和常規體檢技術之一,長期以來都是檢驗師操作B超設備,同時觀察B超影像,勞動強度高,工作負擔大。目前國內對應醫師缺口大,高水平檢驗醫師培養周期長。本項目把高級檢驗醫師的經驗和智能移植到力控B超機器人,替代人工,在傳染病區具有特
319、別重要的意義。項目用六維力傳感器與機械臂結合,按照醫師的作業程序、手法和力度掃描關注的器官,難度是柔性基地上的恒力控制,對力傳感器的剛度和穩定性有很高的要求。指標要求指標要求1 1 冷啟動零點漂移0.5N 指標要求指標要求2 2 熱啟動零點漂移0.2N 機器人用量機器人用量 每臺機器人用一套傳感器 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 庫柏特機器人已經采購近百套六維力傳感器,完成了臨床醫學實驗,已經通過國家醫療器械注冊認可,即將推廣應用,已經獲得效益數千萬。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 144/165 案例四案例四 案例名稱案例名稱 膝關節醫療手術機器人膝關節醫療手術機器人 客戶所屬行
320、業客戶所屬行業 醫療 企業需求點企業需求點 骨科手術過程中,對機器人進行拖動快速定位,手術過程中,形成虛擬邊界,通過力控對關節型腔進行磨削。面臨挑戰面臨挑戰 低耦合、高精準度、極低的溫漂、高可靠性、傳感器高帶寬、精確至0.1N的高精度打磨力控制。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 高精度解耦算法、高帶寬高精度微小應變信號調理采集、溫漂補償控制、六維同步校準。應用工藝環節應用工藝環節 術前快速定位,術中虛擬邊界墻,柔性力控磨削關節型腔 解決方案解決方案 針對醫療行業高性能要求,傳感器依托團隊在航天及中科院多年的飛行器高精度測力技術采用全正向設計的結構及解耦算法,保證了極小的耦合串擾(優于0.0
321、6%)。高性能應變調理采集電路保證了高帶寬、低噪聲的數據。自適應溫度補償算法,確保了長時間范圍內極低的溫漂。指標要求指標要求1 1 精度0.1%FS,準度0.3%FS 指標要求指標要求2 2 零漂0.1%FS/小時 溫漂0.01%FS/傳感器用量傳感器用量 每臺工作站1-3套 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 全面提升醫療手術機器人使用便捷程度,降低操作人員門檻,提升手術系統安全性,有效提高手術效率。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 145/165 案例五案例五 案例名稱案例名稱 醫療植入物力控打磨方案醫療植入物力控打磨方案 客戶所屬行業客戶所屬行業 醫療 企業需求點企業需求點 目前生
322、產線使用人工打磨或者五軸磨床,效率低、成本高、品質可控性差,需要進行自動化改造,提高產能。面臨挑戰面臨挑戰 醫療植入物尺寸精度要求高、表面光滑度要求嚴苛 項目應用核心技術點項目應用核心技術點 Wrist六維力傳感器+力控軟件包(基礎算法+打磨工藝包)應用工藝環節應用工藝環節 醫療植入物表面打磨處理 解決方案解決方案 采用藍點觸控Wrist六維力傳感器+力控軟件包(基礎算法+工藝包)核心技術,實現打磨力度實時高精度調整;數據上云,生產狀態實時掌控。指標要求指標要求1 1 打磨品質穩定,表面粗糙度優于0.05,尺寸誤差0.08mm 指標要求指標要求2 2 匹配周期短,簡單易用,能夠完成復雜曲面高精
323、度打磨 傳感器用量傳感器用量 每臺工作站1套 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 首臺測試交付周期僅三周,客戶生產質量、效率明顯提升,產能提升近7倍;基于客戶行業影響力,已完成業內其他企業的批量復制。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 146/165 第第八八節節 新零售新零售行業行業 案例一案例一 案例名稱案例名稱 無人零售店做店主無人零售店做店主 客戶所屬行業客戶所屬行業 新零售行業 企業需求點企業需求點 “新零售”一直是近些年炙手可熱的詞,而在疫情的影響下,無人新零售更是站上風口。隨著消費多樣化,信息技術更新迭代,無人新零售也從售賣單一產品上升為多種類產品售賣,集成系統日趨復雜,分揀
324、任務也更為繁重。在此背景下,協作機器人能夠憑借安全協作、部署便捷等特點成為代替人工運營新零售商店的最佳選擇。面臨挑戰面臨挑戰 該項目是某零售公司與中科新松聯手打造的國內首家機器人免稅店。但在項目實施過程中,遇到了很多挑戰。首先,與工業場景不同,新零售行業面對的客戶人數眾多,考慮到客戶操作習慣不同,機器人需要具有極高的安全保障系統來確??蛻舻陌踩?。此外,由于免稅店貨品種類眾多,包裝大小不一,來貨位置不定,機器人很難憑借定位編程抓取。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 機器人安全性、3D視覺引導抓取功能 應用工藝環節應用工藝環節 付費下單-機器人按訂單取貨-放到出貨口 解決方案解決方案 多可協作
325、機器人的主動安全與被動安全系統能夠最大限度滿足免稅店機器人安全問題。在來貨抓取方面,采用了“機器人+視覺”的解決方案,可實現無序無規則智能精準取貨。同時,得益于多可協作機器人系統支持二次開發能力,免稅店從下單到得貨,效率高,速度快,客戶體驗十分滿意。指標要求指標要求1 1 滿足無人售賣功能 指標要求指標要求2 2 不能對人造成傷害 機器人用量機器人用量 10+臺 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 目前,無人零售免稅會員店在武漢火車站、武漢萬達、凱德 1818 等處均可體驗。在機器人的賦能下,客戶免稅會員店可 24 小時不間斷營業,讓消費者在短短十幾秒時間內就能取到自己心儀的全球高端美妝商品
326、,一度成為當地的網紅商店。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 147/165 案例二案例二 案例名稱案例名稱 美妝盲盒抓取美妝盲盒抓取 客戶所屬行業客戶所屬行業 新零售 企業需求點企業需求點 用協作機器人代替人工完成接單、取貨、出庫等售賣操作 面臨挑戰面臨挑戰 1、人口紅利減弱,產業升級加速,勞動力成本、運營成本較高;2、尤其是在后疫情時代,“無接觸式”的服務需求顯著上升;3、各類零售企業同質化現象越來越嚴重,急需智慧升級。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 遨博i10協作機器人(取貨技術)、遨博i3協作機器人(打包技術)、與APP對接技術。應用工藝環節應用工藝環節 抓取 解決方案解決方案
327、 遨博與生態合作伙伴軟體機器人跨界攜手 HARMAY 話梅,為 HARMAY 話梅量身打造科技高端的智能展示立體倉,將科技與美妝完美融合。HARMAY 話梅武漢天地店共配置了 4 臺遨博 i10 取貨機器人、4 臺提升機、4 臺遨博 i3打包機器人,出入庫口與 APP 對接,物資出庫全程自動化作業,實現從下單、抓取、出庫等全場景無人操作。消費者掃碼下單盲盒,遨博 i10 取貨機器人接收到后臺指令后,通過末端搭載的 3D 視覺相機掃描盲盒外部的條碼,確定盲盒所在位置,準確分選出消費者所選的目標盲盒,運送至服務臺。服務臺處,遨博 i3 打包機器人正拿出準備好的包裝袋,等待盲盒的降落,打包送入消費者
328、手中。整個過程快速高效,不到一分鐘,消費者便能拿到心儀之物。機器人用量機器人用量 4臺遨博i10取貨機器人、4臺遨博i3打包機器人 2023 年協作機器人產業發展藍皮書 148/165 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 1、物資出庫全程自動化作業,實現無接觸式服務;2、工作效率提升,售賣過程快速高效,不到一分鐘,消費者便能拿到心儀之物。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 149/165 第第九九節節 機器人機器人行業行業 案例一案例一 案例名稱案例名稱 焊接機器人控制焊接機器人控制 客戶所屬行業客戶所屬行業 機器人 企業需求點企業需求點 客戶的協作機器人應用在汽車制造領域,其主要應用有碼
329、垛包裝、螺絲鎖縛、車窗涂膠、機床上下料等場景,是以人工智能、自動控制、移動通信、計算機及網絡等先進技術為基礎支撐,其方案主要通過高精度視覺傳感器+工控機的模式打造一個集智能感知、安全可靠、靈活易用的機器人控制平臺,讓各類協作機器人能夠實現差異化功能擴展,并滿足復雜的應用環境。面臨挑戰面臨挑戰 安全性問題:安全性問題:確保機器人與人安全協作的技術和措施需要不斷創新和完善。技術限制:技術限制:目前在感知、理解和決策能力方面仍存在一定的技術限制。如何提升機器人的智能水平,使其能夠更好地理解和適應復雜的工作環境,是一個亟待解決的問題。項目應用核心技術點項目應用核心技術點 康士達控制器在智能化工業設備中
330、的高可靠性技術,機器手臂的實時性系統優化技術以及圖形圖像處理技術。應用工藝環節應用工藝環節 汽車鑄件焊接 解決方案解決方案 康士達邊緣控制器U12TK基于Intel 12代酷睿低功耗平臺Alder Lake P采用7nm制程。提供強大的CPU及GPU運算能力,完全滿足3D相機數據采集處理,實時建模定位,以及實現機械手壁的實時控制。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 150/165 指標要求指標要求1 1 人力節省50%指標要求指標要求2 2 效率提高3倍 機器人用量機器人用量 1臺/機器 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 1、焊接定位精度滿足客戶需求;2、實現了機器人替代工人,提高效率,
331、解決了專業工人缺乏的困難;3、提高協作機器人的感知、理解和決策能力,實現更智能化的協同工作。案例二案例二 案例名稱案例名稱 諧波減速器在小型協作機器人的應用諧波減速器在小型協作機器人的應用 客戶所屬行業客戶所屬行業 機器人 企業需求點企業需求點 需要更小體積,更高扭矩、更高精度,可定制的諧波減速器進行小型協作機器人的開發。解決方案解決方案 1 1、量身定制更小體積的產品結構量身定制更小體積的產品結構 基于小型協作機器人的關節結構的需求,在滿足精度、壽命的情況下,對柔性軸承、柔輪、剛輪、交叉軸承重新設計,讓產品結構更加緊湊,從而實現整體縮小諧波減速器的尺寸;2 2、中空設計讓產品更加輕量化中空設
332、計讓產品更加輕量化 通過諧波減速器內部的特殊結構,使整個諧波減速器中孔擴大,更方便機器人整體結構的設計,從而實現機器人更加輕量化。3 3、輸出方式非標定制,實現產品的多樣化需求輸出方式非標定制,實現產品的多樣化需求 通過三大解決方案的思路,為客戶提供了整體重量更輕,結構更小的諧波減速器,同時使整個關節的轉動慣量更小,也可以配合的更小電機,從而幫助客戶實現整個小型化協作機器人的開發。2023 年協作機器人產業發展藍皮書 151/165 機器人用量機器人用量 年產1000臺 項目成效及效益體現項目成效及效益體現 實現了負載1kg的小型協作機器人的開發 案例三案例三 案例名稱案例名稱 一體化關節模組
333、在服務型協作機器人的應用一體化關節模組在服務型協作機器人的應用 客戶所屬行業客戶所屬行業 服務型協作機器人 企業需求點企業需求點 基于開發更具性價比的服務型機器人,需要供應商提供能夠滿足大負載、小體積的性能需求,同時滿足價格要求的一體化關節模組。解決方案解決方案 1 1、強大的供應鏈、核心零件自研自產的能力,提供更具價格優勢的產品強大的供應鏈、核心零件自研自產的能力,提供更具價格優勢的產品 基于在諧波減速器產品積累的供應鏈管理能力的積累,完成了一體化關節模組供應鏈整合,核心零件包含:伺服驅動器、電機端絕對值編碼器、輸出端絕對值編碼器、無框力矩電機、制動器、精密諧波減速機等均已實現自研自產,大大降低了關節模組的制造成本。2 2、自主研發,滿足大負載,小體積,高精度的產品要求自主研發,滿足大負載,小體積,高精度的產品要求 憑借大負載、小體積諧波減速器產品的成熟應用,獨立自主研發能夠滿足客戶需求