协作机器人首先让人们置于人们

远离亚洲电子枢纽的硅谷和世界远离亚洲电子枢纽，有很多灵魂的一点启动正在制作波浪。在伊利湖的东部，一家由丹麦移民启动的公司正在布法罗市中心的所有地方建立移动电脑。

在Bak USA，五项技术人员坐在半月形的工作站大楼划线台和平板电脑。只是一个手臂的长度，一个螺丝刀托机器人在组装上合作。你有一个三岁的初创公司，百员员工和一个机器人。什么是赔率？随着人体机器人协作（HRC）的出现，他们正在成长。中小型企业正在注意。

我们马上就意识到这家公司不是磨坊主。比克家族有着独特的愿景。让地球上的每一个人都能接触到移动技术。而雄心勃勃的。但这家初创公司正以千禧一代的社会责任品牌为榜样，一次为一个社区规划道路。还有一些重量级的合作伙伴，包括微软，英特尔和Esri。

技术人员和一个双臂机器人在这家位于纽约州布法罗的消费电子初创公司合作制造计算机。(美国Bak公司提供)

Bak USA致力于高质量和低成本，为K-12教室生产二合一笔记本电脑，相信每个学生都有权获得高科技学习机会。他们也为每天的工人制作粗糙的平板电脑，无论他们是在工厂，在建筑工地，还是我们穿蓝色衣服的男人和女人。

一直以来，Bak USA坚信要照顾好自己的“工人阶级”。以人为本的商业模式意味着他们始终把员工放在首位。

一个非常规的公司做什么？他们领养了一个机器人。不仅是他们的第一个机器人，而且是他们在生产车间实现的第一个高度自动化。不仅仅是机器人。一个没有安全“笼子”的机器人通常与传统的工业机器人有关。颠覆性技术乘以2。

科博特战役
这是Bak USA的新前沿。他们总是先把人民放在第一位。现在他们正在将机器人引入混合。事实证明，他们有一些帮助播种发射。

EWI经营的布法罗制造工程是由纽约国家发展倡议建立的工程咨询组织。Bak USA将它们带入船上，帮助启动评估其开箱即用的解决方案的生产流程。

孩子，他们是不是跳出了盒子。

“没有什么是不可能的，”Bak USA高级制造总监马特•马洛伊(Matt Malloy)表示。“我们研究了从AMR (自主移动机器人）将通过建筑物驱动零件，将无人机飞到会掉落部分。“

它是布法罗制造工作，介绍了合作机器人或Cobot的想法。

马洛伊说：“我们把做生意的每件事都看了一遍，然后说我们在哪里能产生最大的影响？”我们有一个领导团队，非常支持说我们是这个行业的新人，我们想产生影响，我们想让每个在这里工作的人都做对，我们想让人们的工作令人兴奋，有趣和舒适，所以我们愿意探索。这是一家公司的利益，它在技术上和社会上都非常坚定地支持自己的目标。”

Bak USA的社会使命是他们所做一切的背后。他们希望把技术人员从一项具有人体工程学挑战性的任务中解救出来，同时提高生产效率，以便继续为年轻人和劳动力制造高质量、价格合理的电子产品。

“如果你能想象一整天都在用移动设备大小的小螺丝，”马洛伊解释说，“试着用你的指尖握住它们，把它们放在螺丝刀的顶端，然后把它们放进去，得到正确的扭矩。这是一个艰难的过程。”

川崎duAro双臂SCARA机器人的部署是为了减轻负载。经过几个月的测试，该系统现在已全面投产。

生产过程需要技术人员围着机器人坐成半圆形。每个技术人员自始至终都在自己的工作站内构建一个计算机设备。当设备准备好拧紧时，技术人员启动一个快速过程，将设备运送到机器人。机器人插入螺丝钉并将其推入，然后将设备送回技术人员处，以便在需要时进行额外组装。

由于可能有五个技术人员在任何给定时间将设备馈送到机器人，因为机器人在一个设备中忙于安装螺钉，则另一个设备在提示中转动。同时，技术人员可以建立下一个设备。

双臂Cobot上的每个手臂都配有视觉相机和扭矩反馈电动螺丝刀。机器视觉用于确认在组件中的螺钉的放置。它还有助于确定用于不同设备的螺钉尺寸。螺旋馈线将螺钉呈现给机器人。

双臂式Scara机器人配备有螺丝刀和每个臂上的视觉相机，通过将技术人员插入和驱动螺钉进入计算机组件来帮助生产技术人员。(美国Bak公司提供)

虽然机器人肯定比人类执行同样的操作要快，但马洛伊说这并不是关键考虑因素。

“更重要的是，这一步是没有人想做的。”

美国Bak研究了其他的协作机器人系统。他们选择duAro机器人是因为它的精度、小的外形和固有的安全性，以及其他考虑因素。

“由于它是如何移动的，Duaro是一个很好的契合。这是一个双臂COBOT，这使得它非常好，“马洛伊说。“您可以立即使用两个设备或以各种方式运行。控制器和传感器和系统的反馈很大。系统本身填充，所以即使它确实碰到了你，就像一个靠着你的垫子。“

人们第一，安全第一
duAro机器人的设计与协调ISO 10218和ANSI / RIA 15.06机器人安全标准位于密歇根州Wixom的川崎机器人（美国）公司的产品和高级工程总监萨米尔·帕特尔（Samir Patel）说：“为了协同运作，请记住这一点。”。

“为了达到最高的安全水平，”帕特尔解释说，“川崎有一个名为Cubic-S的硬件和软件包，它可以监控每个手臂的工作空间和速度。”

据帕特尔介绍，低功率电机功率低于80瓦，加上柔软的缓冲身体和速度、力和工作区监控，使duAro能够安全地与人类合作。碰撞检测功能可以在不太可能发生碰撞的情况下瞬间停止机器人的移动。

Bak USA最初担心安全问题，主要是因为新技术。他们与外部公司合作，帮助评估安全性，并为员工提供培训课程。马洛伊说，他们可能是出于安全考虑而走火入海。

“现在，为了更安全，我们在每个工作站前面都有光幕。我们在每个工具后面都有安全垫，所以没有人可以靠近它，即使它是一个协作机器人。我们有双接触点进行安全控制，因此任何人都不能用手挡道装卸设备。”

如果有人或物打破光幕或触发安全垫，机器人会立即停止。

马洛伊说:“布法罗制造工厂已经为我们开发了这样一种系统，它的重置速度很快。”“根据我的经验，每当连锁或这类事情被触发时，让它回到运行状态总是一个复杂的过程。在这里，他们花了很多心思使其安全和易于使用，易于故障排除。”

易用性是我们经常听到的cobots的主题。对许多人来说，“教学”已经取代了编程。

易于教学
川崎为duAro的编程提供了三个选项。引导式示教功能允许您抓住机器人的一只手臂并将其移动到所需的点，然后将该点记录在编程板上。对每个点重复这些步骤以教授完整的路径。

第二种方法是使用一台与duAro机器人控制器无线连接的安卓平板电脑，以关节、基座或工具坐标对机器人进行慢跑。第三种方法适用于高级用户编写复杂的应用程序。一台笔记本电脑可以连接到duAro控制器上，使用川崎的高级基于文本的AS语言为机器人编程。

平板电脑用户界面为协作机器人编程提供直观的触摸功能(由川崎机器人（美国）公司提供）

在体验了引导式示教功能的直观性之后，Malloy说他无法想象必须用示教挂件来教机器人，这是大多数传统工业机器人的编程方式。

Duaro的一个优点是可以教导两个臂以独立执行不同的任务，或者它们的运动可以协调以在一起执行任务。Kawasaki的Patel提供了电子制造中常见的例子。

“在许多电子装配应用中，在装配前必须固定母件以进行精确定位。使用duAro，一只手可以将母零件固定到位，而另一只手可以进行装配应用，如螺钉紧固或粘合。”

手臂也可以协调以承载更大的负载，例如印刷电路板。由于机器人的同轴设计，两臂共用一个轴，关节1，因此它们可以完全从机器人的前面旋转到后面。每只手臂可以处理2公斤的有效载荷。协调，他们可以携带4公斤。Bak USA根据其生产要求，独立或以协调方式使用双臂功能。

为Cobots准备劳动力
Bak USA成功采用协作机器人的原因在于他们的员工很早就参与进来。甚至在开始这个项目之前，他们就让自己的技术团队参与进来。

马洛伊说：“我们与布法罗制造厂密切合作，让他们与我们的技术人员合作，了解我们的工艺流程，哪些可行，哪些不可行。”我们提出了一些典型的问题，比如为什么要增加一个机器人，这对我的工作意味着什么？但在整个过程中，我们让每个人都参与其中。

“我们有多个场合让他们参与其中，即使在让人们用Cobot拍照也很简单。当它到达这里时，人们很兴奋。他们使用它的第一天，人们在问，下一个何时到来？你甚至无法想象人们面临的笑容第一次看到这件事跑步和令人兴奋的五个人是这样做的。“

揭幕确实是一家公司的庆祝活动。看着它展开。

该计划非常成功，Bak USA有两个有关订单的Duaro机器人。

马洛伊说:“我们制作的第一天就超出了我们的预期。“然后我们很快就打破了内部记录。我们现在正在调试我们的第二个和第三个系统。”

在过去的12个月中，Bak USA的规模几乎翻了一番，新增了48个工作岗位。另外两个机器人将增加使用这些系统的技术人员的数量。

“我们在制造地板上有更多的人。我们现在有足够的人运行所有三个系统。我们还在招聘。“

共同自动化的未来
至于未来，Bak USA计划花一些时间改进现有的系统。马洛伊说，他们从这个过程中学到了很多东西，特别是他们可以为系统添加什么或改变什么，使其更好。

“我们刚开始的时候只是手工操作。没有协同自动化。现在，我们正在重新考虑如何设计我们的产品，以考虑这些自动化设计功能。”

这是Bak USA最大的挑战之一，你可能会感到惊讶。

“duAro非常好用。系统集成工作得很好，”马洛伊说。“但事实证明，一些看似更琐碎的事情，比如试图在移动时固定住螺丝刀末端的一颗非常小的螺丝钉，对我们来说是最具挑战性的事情之一。”

但美国Bak得到的最大教训是什么?

“现在，每个人都在说，如果工作不在别的地方，那么它们就会被机器人夺走。我们想证明事实并非如此。我们想向业界展示，这样做可以让你增加自动化，同时也可以创造就业机会，创造一个良好的工作环境。学到的最大的积极教训甚至不是技术，而是我们向自己证明了你可以做到这一点。”

像Bak USA这样的案例证明，它不需要是全部或没有。自动化和人可以共存。人类和机器人可以安全地一起工作。不只是同事，还是合作者。

协同自动化也正在进入汽车总装领域，这是一个通常高度人工的领域。使用FANUC CR-35iA协作机器人(如图)，其有效载荷为35公斤，Esys自动化开发了一个协作机器人系统，将聚氨酯应用于汽车后半部玻璃。

合作机器人将聚氨酯应用于汽车后部玻璃，而无需传统的操作员和机器人之间的安全保护，有效节省宝贵的占地面积。（由ESYS自动化提供）

客户要求机器人氨基甲酸乙酯应用的一致质量，但缺少足够的占地空间，以容纳在操作员和机器人之间具有传统安全防护装置的封闭单元。Esys能够将占地面积减少一半，并创建了一个由操作员与协作机器人携手工作的流程。看它在行动。

现在看这些倒转的六轴协作机器人来自奥博的机器人与他们的人类同事在这条阀门测试生产线上并肩工作。人和机器人可以共存，即使机器人是颠倒的。

这六轴COBOTS，双臂疤痕，甚至更大的35千克有效载荷机器人都是所有协作动力和力量限制机器人（PFLR）。这些类型的专业工业机器人具有其速度和它们可以发挥的力量的固有限制，以及他们可以处理的有效载荷。在大多数情况下，这些机器人可以在不需要安全围栏或其他外围安全装置的情况下与人类密切合作。

然而，人体机器人协作是不适用于PFLR的合作。高有效载荷和高速机器人可以进入动作。你只需要创造性思考.

RIA关于协作机器人最终用户应用程序的新白皮书概述了部署在各种公司的几种协作机器人应用程序。获取下载。

重型机器人，更多的合作者
一家初创公司正在开发技术，使人类和高性能机器人更容易共存和协作。

“我们相信人类和机器人有着非常互补的优势，通过让他们协同工作可以取得很多成就，”马萨诸塞州剑桥市Veo Robotics，Inc.的联合创始人兼工程副总裁Clara Vu说在整个制造过程中，人类的灵巧性、判断力和灵活性可以有效地与机器人的力量、速度、精度和可重复性相结合。

“动力和力限制机器人显然是重要的一步，但它们只解决了问题的一部分，”乌说。“我们看到一些客户带着一些应用来找我们，比如，他们希望机器人拿起一个沉重的部件，并在工人对其进行操作时将其放在特定的位置。”

VU对一个可以利用标准工业机器人令人难以置信的电力，速度和倍数精度的系统来说，vu也有很大的需求，但能够与人合作工作。Veo的Cofounds将他们的景点设置在点击这种需求上。

成立于2016年，该启动从西门子风险投资（现为Next47）获得了种子资金。去年10月，他们在GV（以前谷歌创业）和Lux Capital的一个资金中跑了1200万美元的地面。

Veo试图通过帮助机器人更好地感知周围环境，并能够“理解”工作单元中发生的事情来弥合人与机器人之间的鸿沟。观看Veo系统的演示以装配白色物品的高负载工业机器人的人类协作应用程序为例。

“例如，我们的系统不同于设置激光扫描仪，并将其连接到功能安全单元，我们的系统了解工作单元中发生的事情，了解机器人本身在做什么。我们在3D中实现了这一点，这使得系统更加灵活，能够对有人伸出一只手做出反应，而不是走进工作间。”

软件用户界面的屏幕截图，持续监控人-机器人协作工作区的安全操作(由Veo Robotics公司提供）

Veo的系统是一个软硬件结合的解决方案。武解释道。

“我们的系统硬件由定制的、安全额定飞行时间(ToF)传感器组成，这些传感器将数据发送到运行我们的计算机视觉和机器人控制算法的高性能嵌入式计算机。计算机位于工作单元中，直接与机器人控制器通信。”

该系统设计用于任何主要制造商的任何机器人。它将配备四个深度ToF相机，Veo预计将覆盖大多数制造业的workcell应用程序，不过Vu表示，他们正在为更复杂的环境构建最多可配置八个相机的系统。

“我们的系统可以通过现场跟踪机器人、工件和人员，并根据这些物体所在的位置知道情况是否安全。”

更重要的是，如果摄像头的视图因为任何原因被遮挡，系统会默认为最安全的位置。该系统只有在确保机器人的移动是安全的情况下才允许机器人移动。

Veo已经使用了许多合作伙伴，包括汽车制造商及其第一供应商。它们还在查看材料处理，金属制造和设备制造中的应用，人类和机器人仍然倾向于分离的区域。

“今天，当一个制造工程师设计一个过程时，他们会想这是一个手工过程还是一个自动化过程？”Vu说我们真正希望他们能够做到的，以及我们看到的全面需求，是说这个过程中的哪些要素应该由人来完成，哪些要素应该由机器人来完成。”

这是人体机器人合作的本质。应用每个各自的独特优势，并将其带到最佳解决方案中。共同机器人在工厂地板上以有趣的方式揭示自己。

外骨骼背心
什么可以比你在身体上穿的机器人更具协作？外骨骼拥有与人类最亲密的关系之一。唯一超越这一合作级别的设备是机器人医疗器械，在身体内部工作（RIA将于今年晚些时候覆盖外科机器人）。去年12月，我们探索了康复机器人的境界外骨骼正在改变人们的生活。

现在我们来看看工业空间的外骨骼。福特汽车公司的装配线工人正在穿上EksoVest，这是一种由位于加利福尼亚州里士满的Ekso仿生学公司制造的上身外骨骼。

你可能不会认为外骨骼是机器人，尤其是像EksoVest这样的无动力外骨骼。但世界各地的研究人员一直在探索其他驱动方式，这些方式通常更经济、更轻、更安全，而且是无动力的。

ABI Research在他们关于机器人外骨骼的报告中包括了无动力外骨骼，预测到2025年市场将达到18亿美元。工业外骨骼预计将代表一些最强劲的增长。

Ekso为工业领域制造无动力外骨骼，为康复应用制造动力外骨骼。Ekso为无动力外骨骼提供了一个很好的例子，尤其是上半身支撑（稍后将对此进行更多介绍）。

Ekso的用户体验经理克莱尔·坎宁安（Claire Cunningham）说：“从根本上说，外骨骼必须是协作的，因为你要把一个设备放到人体上，如果它们不能协同工作来完成预期的任务，人类就会拒绝这个设备。”。

“我们想补充和支持用户完成他们的任务，而不是禁止他们，”她解释说尤其是EksoVest，专为全天使用而设计。我们有人在汽车生产线上每天穿8小时，所以舒适性是最重要的。这是一个真正艰巨的挑战，以推动力量进入人体，并使其舒适的同时。”

eksovest旨在提升和支持工人的手臂，以协助从胸部高度到开销工作的任务。背心重量在5公斤以下，但你感觉不到增加的重量，因为它分布在身体的不同区域。它每只手臂高达6.8千克。

一个外骨骼帮助支持工人的上身，而他执行重复的高空作业钻车底汽车面板(由福特汽车公司提供）

“当你穿着它时，你不必思考它，”Cunningham说。“髋关节带将设备的大量重量转移到用户的臀部和骨盆中，这可以采取该负载。还背包带和臂袖带通道来自致动器和弹簧系统的力，然后以非常战略的方式将其转移到臂中。您可以在手中持有高达15磅的工具（6.8千克），并将全天支持。“

可穿戴协同机器人
埃克索很快指出，他们的背心不是一个电梯和携带辅助设备。这并不是要给你超人的力量，一个关于许多外骨骼的普遍误解。

“这是一台马拉松设备与电力提升设备，”坎宁安解释道。“这将有助于你的耐力，你将在几天后真正注意到这种福利。你将有更多的能量，你的手臂会不那么疲倦，你会感觉更好。我们与此设备的目标是防止在您整天工作开销的工作中常见的伤害。“

当你开始举起你的手臂时，机械执行器启动，开始为你的手臂提供一点动力。应用包括任何类型的重复性高空作业，如汽车装配线上的车身底板钻孔或排气系统安装。这种背心也可用于建筑环境中，工人们正在执行架空管道和电气工程、工业油漆、隔音板天花板安装和工业砂光。

福特已经试用了不到一年的EksoVest，并对该设备的所有不同版本进行了beta测试。坎宁安说，与福特公司的合作为了解外骨骼在工作中的作用提供了有益的见解。看看福特的EksoVest.

“我们已经从福特和其他飞行员那里得到了反馈，并将其应用到设计变更中。现在我们正致力于向市场销售这些背心。”

EksoVest可以进行个性化设计。软的产品，包括腰带，袖口和背包背带有不同的尺寸。您还可以通过调整执行器内的弹簧来改变提供给用户的力的大小。

“我们也可以互相独立调整执行器，”eksovest项目领导工程师凯文Dacey解释道。“例如，如果有人在车线上钻了另一方面的底板，他们可以一手钻，另一方面，它们通常是处理螺母和螺栓，因此它们可能需要更多的力在驾驶员手臂上和较少的力量另一个胳膊。“

显然有一些智能化到这个设备中，但它纯粹是机械的。与当今的工业机器人不同，这是被动装置。没有电机。没有电。

“并不是所有的外骨骼都需要电力或电池供电，”达西说。“机械设计更实惠，更耐用。在工业空间，这些工人穿着背心，每天8小时，一周5天。他们不想每天晚上都要记得充电。”

坎宁安解释说:“与下肢相比，调动上肢所需的力量要少得多。”“我们的康复外骨骼是一个机电设备，需要巨大的扭矩将人从坐到站起来。为上肢外骨骼提供机电动力几乎是多余的。”

机器人外骨骼仍然是一个新的领域。坎宁安说，这个领域在不断发展。

“你将看到更多的机械外骨骼，因为它们的价格更便宜。随着价格的降低，将会出现可访问性。机械外骨骼是日常生活的解决方案。我们预计，在未来10年里，每个家庭都会有外骨骼。你的diy可以在当地的五金店买到。在不久的将来，这种合作机器人关系将成为一种机械关系。”

机械、机电、液压、仿生。机器人有各种配置。就像我们一样。

队友
在机器人领域呆久了，你就会开始有不同的看法。你看到了考验和失败，挫折和成功，你的眼睛睁得大大的。你在惊叹进步的同时，也开始更加清晰地理解前方充满挑战的道路.

你敏锐地意识到人体和心灵的惊人能力。更令人惊讶的是，您发现自己凭借帮助您欣赏真正独特的人类拥有，并每天都能理解。我们的创造力，想象力，感知，灵敏度，同情和批判思想的令人难以置信的能力。

机器人怎么能竞争？他们不应该。我们作为一个团队更强大。

本文中的RIA成员：
Aubo机器人
Esys自动化
川崎机器人（美国）公司。
维奥机器人公司。