众所周知，协作机器人是工业机器人的一种创新品类，一度凭借安全、人机协作为优势强势出圈，并以操作简单、灵活性强、投资回报快等优势，快速应用于3C电子、半导体、汽车、教育科研等行业。
在打磨、装配等部分场景中，对于负载、精度、速度等方面的应用作业要求并不算高，多家协作机器人也快速上量。但随着越来越多协作机器人企业希望扩大产品的应用范围，国内制造业转型升级程度加深，协作机器人负载低、速度慢、重复定位精度低的特点在制造业实际应用过程中逐渐成为问题。
一般来说，要提升机器人负载能力必然导致自重的提升，运行速度的加大则会导致关节扭矩的提升，并影响安全性。因此，当前市面上主流的协作机器人负载主要在10公斤以下，这与覆盖面非常广，负载从0.5公斤到几百公斤的工业机器人有很大区别。
如何在保持协作机器人轻量化、安全性优势的基础上，突破负载、速度等方面的桎梏成为国内外机器人制造商需要迫切解决的问题。在需求的倒逼下，工业协作机器人的雏形开始逐渐形成，并随协作机器人制造商的接力研发渐成气候。
自2015年以来，ABB、发那科、优傲等多家机器人巨头接连推出工业协作机器人，只是，新品类的推出往往需要耗费巨大人力、物力、财力，同时还需面对市场对于新产品的不确定性反应，因此截至目前推出工业协作机器人产品的企业并不多。关于到底什么叫工业协作机器人，尚没有形成共识。
一方面推出行业内工业协作机器人的企业少之又少，另一方面，提出新概念的每一家企业基本都是机器人行业的巨头，几乎在一定程度上是机器人行业发展的风向标，很难采取统一标准。因此，机器人大讲堂尝试从几家制造商推出的工业协作机器人产品共通点中探寻其未来发展方向。
1.发那科
机器人大讲堂了解到，工业协作机器人的提出，最早可追溯到2015年。
四大机器人巨头之一的发那科在2015年协作机器人概念刚兴起之际，就推出一款自重990公斤、负载35公斤的全新协作机器人CR-35iA，成为当时世界上负载最大的协作机器人。CR-35iA运动半径可达1.813米，可以在没有安全围栏隔离的情况下与人类在同一个空间工作，既兼具协作机器人安全、灵活的特性，同时在负载方面更加偏向大负载的工业机器人，实现了对协作机器人的超越。虽然在体型大小与自重方便与协作机器人相比仍有较大差距，但这可以被看作是发那科早期在工业协作机器人方面的摸索。
随着制造业转型升级需求的转变，发那科关于工业协作机器人的摸索方向也渐渐清晰。在提升协作机器人负载的同时，发那科也注意到了协作机器人在工作速度方便的弱势和在体型大小方便的优势，于是在2019年尾的日本国际机器人展览会上，发那科首次推出了具备高安全性、高可靠性、便捷使用三大特点的新型协作机器人CRX-10iA，其最大负载高达10公斤、工作半径1.249米（其长臂型机型CRX-10iA/L，动作可达半径达1.418米）、最高运动速度达到1米/秒。
这一产品后续经过扩充升级，于2022年推出成为发那科的CRX协作机器人系列，其最大负载扩充至5-25公斤，可达半径扩充至0.994-1.889米，可应用于装配、涂胶、检测、焊接、码垛、包装、机床上下料等多种应用场景。至此，可以看出发那科已有了在协作机器人负载与工作范围方面进行升级的明确方向，但尚未提及工业协作机器人的概念。
直到2022年末，发那科推出了CRX系列，称其为“工业”协作机器人，旨在紧抓制造业转型升级新机遇。发那科围绕协作机器人在安全和易用两个产品特点的基础，通过提升产品的稳定性和可靠性，推出兼具稳、准、易、省的四大特性的CRX全系列“工业”协作机器人，可应用于小型部件的搬运、装配等应用场景，既可满足工业用户对空间、安全、柔性有更高要求的协作机器人需求，也可为其他客户提供一款高可靠性的协作机器人产品。
2.ABB机器人
今年2月份，ABB隆重发布全新SWIFTI CRB 1300工业级协作机器人，ABB的这一动作，许多人认为或将对协作机器人行业产生直接冲击力。但其实早在2021年初，ABB其协作机器人产品系列便新增全新工业协作机器人，并推出运行速度每秒5米、负载4公斤、快速精准的SWIFTI。
在当时，ABB认为，其提出的工业协作机器人概念，兼具协作机器人安全性能、易用性和工业机器人运行速度、精度、稳定性，意在弥补协作机器人和工业机器人之间的差距。
这一技术逻辑决定了ABB推出的工业协作机器人CRB 1100 SWIFTI是在其比较知名的工业机器人IRB 1100工业机器人基础上开发而来，CRB 1100 SWIFTI 机器人负载为4公斤，最大工作范围可达580毫米，操作简单安全，主要为了支持制造业、物流等各领域的应用场景提高生产效率，同时帮助更多企业实现自动化。ABB协作机器人全球产品经理张晓璐就曾表示：“SWIFTI可凭借速度和距离监控功能，实现更快速的安全协作，弥补了协作机器人和工业机器人之间的差距。但具体如何弥补，在哪些场景能够使用，ABB一直在进行探索。
3.UR机器人
2022年中旬，协作机器人鼻祖优傲机器人推出了首款面向下一代的工业协作机器人产品UR20，正式提出并推广工业协作机器人这一概念，优傲透露出将推出新一代工业协作机器人系列的想法，在行业内迅速引发热议。
据机器人大讲堂了解，优傲机器人推出的新品UR20亮点大致可归纳为三点：有效负荷高达20公斤实现优傲产品新突破、关节零件数减少50%降低协作机器人复杂性、关节速度和关节扭矩提高性能再提升。与其他 UR 协作机器人产品相比，UR20采用了全新设计，实现了有效载荷20公斤、本体重量64公斤、伸展距离1.750米、重复精度± 0.05 mm，在负载能力、作业范围等多方面UR20实现了突破创新。
自此，优傲机器人定下了工业协作机器人小体积、低体重、高负载、大工作范围和高定位精度的总发展基调。
推出全新SWIFTI，ABB剑指未来机器人市场
我们以ABB最近推出的产品为例，可以挖掘出一些ABB对工业级协作机器人的全新理解。
2023年初，ABB隆重推出的全新SWIFTI CRB 1300工业级协作机器人，称其在负载和速度方面进行了持续优化。
我们通过对比ABB以往推出的协作机器人参数，很轻易便能发现SWIFTI CRB 1300在机器人有效负载、工作范围、运行速度、重复定位精度、防护等级等多个方面都进行了改善升级。
具体来看，如果以ABB针对高负载需求推出的GoFa CRB 15000协作机器人作为参照对象，SWIFTI CRB 1300则在本体重量仅提升不到3倍的情况下便实现了多方面倍数级提升。其中，有效负载提升2倍、工作范围提升近1.5倍、重复定位精度提升5倍、防护等级由放防粉尘堆积和防水溅提升为防粉尘进入和可于短时间内耐浸水
如果以ABB推出的第一款工业协作机器人SWIFTI CRB 1100作为参照对象，可以发现，SWIFTI CRB 1100在兼顾协作机器人的轻量化优势的同时，在重复定位精度与运行速度方面进行了尝试，试图向工业机器人高精度、高速度的强项优势靠拢。
综合而言，SWIFTI CRB 1300作为ABB开发工业协作机器人的第二次尝试，不仅在协作机器人轻量化方向进行了深度尝试，还在协作机器人高安全性、高易操性和工业机器人高精度、高速度、高负载方向进行了第二次开发，实现了协作机器人安全性、灵活性、易操作性与工业机器人高负载、高速度、高负载的有效结合。
值得一提的是，在安全性方面，SWIFTI CRB 1300在保持协作机器人无需安装保护围栏或其他物理屏障即可确保人机协作的优势的同时，集成了安全激光扫描仪与ABB的SafeMove Collaborative安全软件和交互状态显示灯等额外保护措施，可直观显示机器人工作状态，并通过激光扫描仪检测实现操作区域内有工作人员机器人自动减速活停止，工作人员离开后，机器人重新启动并恢复全速运行。
不同于工业机器人需通过复杂编程方可进行设置，使用SWIFTI CRB 1300的用户借助手持示教器和SafeMove软件插件即可快速完成安全工作区域和其他安全功能的设置。
多家巨头青睐，工业协作机器人定义为何？
以ABB为案例分析后，我们再次回归到协作机器人与工业协作机器人的概念，通过参数进行横向对比。
在对比之前，我们再次回顾一下协作机器人与工业机器人的差异。协作机器人虽自工业机器人拓展而来，但两者在性能和强项上却各有千秋，其差别主要在易用性、安全性、作业精度&速度与负载&自重四大方面。
在易用性方面，工业机器人安装到工厂到实现正常运行需采用代码式编程，用户编程门槛较高，需进行专门的课时培训。协作机器人则一般可通过无线示教、图形化编程、拖拽示教等方式将部署过程简单化。
在安全性方面，一般来说，传统工业机器人在工作时，受限于技术和历史原因，为了保证安全必须采取安全围栏等措施把人类排除在工作区域之外，而协作机器人自问世便是以安全而闻名，通过控制系统的安全完整性来保证安全。出于安全考虑，协作机器人的运行速度也大多较低，控制在工业机器人运行速度的1/2，甚至是1/3.
在作业精度方面，为了减少机器人运动时的动能，协作机器人大多采用一体化关节设计，控制上呈分布式控制架构，因此协作机器人大多重量较轻，这便导致机器人的整体刚性不足，作业精度与工业机器人相比具有数量级差距。
在臂展长度方面，协作机器人臂展一般小于1.2米，主要区间分布在0.6m-1.2m，加之其轻负载的特点，这便将应用场景限制在装配、检测、拧螺丝等轻加工领域，而工业机器人臂展一般在0.62m-2.5m，负载少则可达几十千克，重则可达数吨，因此其常被应用于焊接、喷涂、搬运码垛等领域。
那么站在这一概念上，我们融合三家的产品做了一个表格：
可以发现，在协作机器人领域，工业协作机器人目前只推出了概念，尚未形成完整定义，但综合发那科、优傲、ABB几家发布的工业协作机器人产品参数与一般协作机器人和工业机器人的数据来看，几家头部机器人制造商在工业协作机器人的设计思路上均很默契的选择了在加长臂展的同时，提升工业协作机器人自重比、运行速度、重复定位精度和防护等级、安全设计。
正如ABB推出SWIFTI CRB 1300时所希翼的，未来，工业协作机器人或将有望填补工业机器人和协作机器人之间的空白，满足不用行业日益增长的自动化需求，在电子、医疗健康、消费品、物流和食品饮料等高增长领域进行市场拓展。
柔性？超轻量？协作机器人路线渐趋分化
在协作机器人市场的助推下，协作机器人制造商数量渐趋增长、发展渐趋旺盛，协作机器人行业也呈现出渐趋细分化的趋势。只是工业协作机器人凭借被多家机器人巨头助推而更早的引发了行业的注意。
例如，早在2020年工业协作机器人概念尚未火热之前，珞石机器人便推出了新一代柔性协作机器人xMate六轴，试探协作机器人发展新方向。又例如，早在2018年便成立的睿尔曼智能，自成立起便专注于研发超轻量仿人机械臂。再例如，同样成立于2018年的长广溪智造，推出“新一代车规级高速协作机器人”，探索自己独特的产品路径。
不同于优傲等机器人巨头提升协作机器人负载和运行速度，打造工业协作机器人的思路，珞石机器人在在力控技术方面做了着重研究。其推出的xMate六轴重负定位精度可达±0.03mm，力控精度可达0.5N，xMate灵敏力反馈特性及特有的碰撞检测、一指触停功能，无需安装防护栏，实现安全人机协作。
xMate柔性协作机器人为珞石面向工业领域推出的六轴柔性协作机器人，采用全状态反馈的直接力控制技术，在确保位置高精度的同时兼顾高动态力控与柔顺控制能力。此外，得益于xMate柔性协作机器人无控制柜的一体化和每个关节内置高精度扭矩传感器具备直接力控能力的设计，xMate柔性协作机器人的部署得以更加灵活。也因此，珞石的xMate柔性协作机器人得以快速拿到IEC60601医疗准入资格并进入医疗领域，在关节置换手术、遥操作远程超声、肿瘤穿刺单元等医疗场景落地，和超10家研发手术机器人的头部医疗企业达成合作。
与珞石不同，睿尔曼智能则是选择了一条看似与工业协作机器人发展方向相悖的道路，渐渐向服务、消费与工业等行业靠拢，尝试打造出能适应人类环境的具备协作安全能力的超轻量仿人机械臂。
在协作机器人的便捷性、灵活性方面，睿尔曼智能不断提升。目前在工业协作机器人着重发展的自重比方面睿尔曼智能已处于领先地位。通过全部核心零部件的创新研发，睿尔曼智能将控制器集成于机械臂内部，推出了自重仅7.2公斤（含控制器），负载能力却高达5公斤的超轻量仿人机械臂，负载自重比高达1:1.44的超轻量仿人机械臂解决了巡检机器人移动底盘对升降平台配重、体积、走线等要求超高的问题。
得益于产品的突出性能，睿尔曼智能的产品在医学实验室、机床加工、新餐饮新零售、物流仓储以及机器人教育等多个领域均已实现实际应用。未来，随着机器人技术的发展，睿尔曼智能的机械臂或许也将作为人类助手，出现在人们的日常生活中，协助人类完成家居清洁等工作。
成立于2018年的长广溪智造，针对协作机器人行业普遍面临的痛点，研发并推出可量产且性能强劲的推出“新一代车规级高速协作机器人”，并先后获得了中国机器人CR、欧盟CE、半导体SEMI S2等认证。长广溪智造所推出的“新一代车规级高速协作机器人”作为业内唯一通过IATF16949:2016国际汽车质量管理标准生产的协作机器人，工具端最高速度比同类产品快10-20%，刚性为同类产品2-3倍。
作为车规级“工控+工艺”智造开创者，长广溪智造已构建IATF16949:2016国际汽车质量管理体系，并结合中国移动5G+工业互联网技术联合打造了车规级“机器人智造机器人”国际前沿智能制造生产模式。长广溪智造所推出的“新一代车规级高速协作机器人”已为一汽大众、红旗、宝马、中国移动、华为等多个领域行业代表客户提供机器人创新解决方案、产品以及服务。
结语
协作机器人终将走向何方？这一点我们或许尚未可知。但非常肯定的是，随着市场需求倒逼与协作机器人研发企业层出不穷，协作机器人正在由工业机器人下细分小类走向成熟，拥有自己的细分类别。
于工业机器人中诞生、实现人机协作的协作机器人或许也将随企业的思路发散走出制造业和工业、走向医疗、走向消费、走向人们的生活，也可能最终和工业机器人殊途同归。
然而，只是不管协作机器人未来走向哪，其安全、易部署的特性，必然将为机器人行业发展添上浓墨重彩的一笔。
