協作機器人（又稱“cobot”）正在讓工業5.0落地生根。這些交互式機械臂滿足了人們對制造技術不斷增長的需求，不僅能優化自動化作業流程，還能增強人機關系。工業4.0主要依賴大數據和物聯網等復雜解決方案，而工業5.0則將復雜的技術直接交到操作員手中。

在這種趨勢下，協作機器人與人類并肩工作，而傳統工業機器人則與同事隔離。協作機器人擅長在共享空間內工作，自動執行重復性任務，如“取放”、打托盤、精細的裝配操作以及需要路徑規劃的操作。

在新冠疫情期間，制造商突然面臨熟練工人短缺的問題，因此協作機器人的受歡迎程度激增。對自動化充滿好奇但尚未實施具體解決方案的工廠選擇了易于編程且可快速部署的協作機器人作為自動化應急措施。

面對前所未有的情況，協作機器人為勞動力短缺提供了經濟高效的解決方案，在確保工人安全的同時，實現了快速產出和靈活的自動化。由于協作機器人具有諸多優勢，包括提升工人技能和生產效率、確保員工安全以及簡化復雜的應用和編程，因此獲得了進入生產流程的機會。

提升工人技能和生產效率

協作機器人體現了工業5.0中人機協作的理念，二者結合為制造商提供先進的運營能力。工廠只需少量員工即可提高產品質量與產能，使管理人員能夠將更多的人力資源用于更具戰略意義的工作。這對于工作變動頻繁、吞吐量低的工廠尤為有利，因為協作機器人的靈活性和可操作性能夠顯著提高運營效率。

例如，一個組裝管道配件的工廠需要大量人力，在將每個管子連接到另一個組件之前，在管子的螺紋上涂上密封劑。這個基本工序用于確保各部件之間的水密連接。工廠需要處理數千個不同尺寸、厚度和組合的管道。

引入協作機器人來承擔這項任務的重要部分，工廠就可以重新安排工人崗位，提高整個流程的效率以及價值創造能力。雇主指派一些操作員監督協作機器人，確保其在螺紋上精確涂覆適當厚度的粘合劑。其他操作員則直接與協作機器人分工合作，手動涂覆不適合用管道夾具固定的管道。管理人員還幫助另一部分工人提升技能，讓其承擔更具戰略意義的任務，例如為協作機器人編程以重新部署或加強質量檢查。

整個過程的成功主要取決于對涂層工藝有深刻了解的專家級操作員，他們負責為協作機器人編程并監督協作機器人的操作。以前由大量人工執行的日常任務演變為由少數操作員協助完成，從而提升了人力價值，并改善了產品質量和產能。

確保員工安全

傳統的工業機器人是另一種類型的同事，它們在力量和強度方面都超過了普通工人。過去出于安全考慮，制造商將工業機器人與工人隔離開來，從而消除了合作的可能性。如今，為了符合行業標準，協作機器人配備了先進技術，以確保在共享環境中與工人安全互動。

例如，協作機器人的每個軸關節中戰略性地集成了關節扭矩傳感器，以便在人機交互中提供反饋信號。當操作員與協作機器人一起工作，或者在協作機器人附近工作時，這些傳感器對于保障操作員的安全起著重要作用。比如，如果有人與協作機器人發生意外接觸，扭矩傳感器將檢測到這種接觸并立即降低協作機器人的力量和速度水平。協作機器人的位置和順從性控制使其能夠處理精密的組件，而不會發生擠壓和剪切危險。

不過，未來技術的整合可能會在增強協作機器人交互性的同時引入新的安全問題。人工智能的引入可以為操作員提供寶貴建議，但同時也為未經授權訪問個人或機密業務數據等網絡威脅打開了大門。

總之，雖然協作機器人在功能和效率方面具有顯著優勢，但要想安全地融入人類工作環境，還需要不斷的技術進步。

簡化復雜的應用和編程

與之前的工業機器人解決方案相比，協作機器人為制造商提供了更加方便使用且易于編程的自動化解決方案。協作機器人的先進硬件和軟件使從小型生產線到大型制造工廠的各種設施都能輕松應對復雜的應用和編程。

對于機器人來說，從箱子里取出隨機位置的特定物品是一項極具挑戰性的任務。雖然這對于人類來說輕而易舉，但對于機器人來說卻是巨大的“智力”挑戰。工程師們為協作機器人配備了頂置攝像頭，用于捕捉箱子內物品的圖像。攝像頭系統采用先進的機器學習技術和算法，識別箱子內目標零件的精確位置，并將位置數據傳送給協作機器人。然后協作機器人使用夾具或其他末端執行器從箱子里取出零件，并將其轉移到下一個位置。

協作機器人的開發目前也朝著簡化復雜的編程邁進了一步，使操作員更容易使用工業自動化解決方案。傳統上，機器人及其應用的復雜性需要由專家級技術人員進行專業編碼。相比之下，工程師設計的協作機器人可由任何操作員編程，從而實現快速部署。協作機器人使用基于樹結構的編程語言，在直觀的用戶界面上使用拖放系統，從而支持輕松編程并縮短部署時間。操作員可以通過被稱為示教器（圖4）的人機界面對協作機器人進行編程和維修。

例如，操作員可以利用“Commander”示教器來創建程序。該示教器由KUKA公司開發，是一個只有手掌大小的壓敏盒，安裝在協作機器人身上。操作員需要抓住“Commander”示教器，設定機械臂位置，并選擇多個點，為所需應用規劃好路徑。當機器人需要沿著路徑執行焊接或涂膠操作時，就很方便。將來對協作機器人編程可能根本不需要寫代碼。操作員利用圖標和模板系統就可以執行預編程的功能，使部署過程更加高效、直觀。

結語

協作機器人是工業5.0的一種變革性技術，可用于提升員工技能、提高產品質量和產能、保障員工安全并簡化硬件和軟件問題。通過將協作機器人引入工廠環境，制造商可以將工人調整到更具戰略意義的崗位，進一步優化生產。為確保合作安全，協作機器人配備了先進的安全技術。

而且，通過利用新的硬件和軟件技術來應對復雜的應用挑戰，并使任何操作員都能進行編程，協作機器人也表現出了出色的易用性。隨著工業5.0技術的發展，制造商正在尋求更智能的自動化解決方案以增強人機關系，而協作機器人將繼續以安全性、適應性和易用性吸引用戶。