协作机器人定义、特征、分类及特点有哪些？

协作机器人凭借其独特技术特点，在非工业领域的广泛应用和发展前景展现出了 巨大潜力。

一、协作机器人定义

协作机器人，英文名为 Cobots（Collaborative Robots），是一种设计用于与人类在共 同工作空间中安全地进行直接交互或合作的机器人。协作机器人是工业机器人领域新的分 支，与传统的工业机器人相比，协作机器人更强调安全性、易用性和灵活性，它们能够适应 各种工作场景，通常价格更低，体积更小，对人类来说更安全。

协作机器人具有安全、易用、灵活的特征，主要表现为：  安全性：协作机器人配备有先进的传感器技术和控制算法，如力矩传感器、视觉系 统等，使其能够实时感知环境变化和与人体接触，并根据接触情况做出相应的安全 响应，以防止对人类造成伤害。  易用性：协作机器人往往具有直观的用户界面和编程方式，使得非专业的操作员也 能方便快捷地对其进行设置和操作，降低了使用门槛。  灵活性：相比于传统固定在某个工作站上的工业机器人，协作机器人通常更轻便且 布局更为灵活，可以快速重新部署于不同的生产任务中，适应小批量、多品种的柔 性化生产需求。 基于以上特征，协作机器人极大地促进了人机之间的交互和合作，不仅提升了生产线效 率，还能在诸多应用场合中替代或辅助人类执行重复性、精确度要求高或者对人体有害的工 作。随着我国产业智能化升级不断深入，协作机器人已广泛应用于汽车零部件、3C 电子、精 密加工、新能源等工业领域，并不断向商业零售、医疗、教育、农业等领域拓展。

二、协作机器人分类

近年来，随着下游应用的不断拓展以及技术的不断突破，协作机器人产品类型也开始向 多元化发展。根据机器人负载、轴数以及结构的不同，可以将协作机器人分为以下类型： （1）根据负载划分 根据负载不同，通常能将协作机器人分为轻负载（负载＜7kg）、中负载（7kg≤L＜12kg）、 大负载（12kg≤L＜20kg）、超大负载（L≥20kg）。 从应用来看，目前轻负载协作机器人凭借较高的性价比以及在 3C 电子、教育科研、商 业零售等行业中较高的适用性占据主要市场地位。中大负载协作机器人则多用于装配、螺丝 锁付、包装、搬运、物流、消防救援等场景中。超大负载主要应用于物料搬运、码垛、机器看护、大扭矩螺丝拧紧，机床上下料、包装、焊接等场景。近年来，锂电、光伏、仓储物流 等行业的快速扩张，超大负载协作机器人的需求开始日益提升。随着超大负载协作机器人入 局者的增加，应用场景的不断拓展，基于成本优势，将在部分场景对多关节机器人形成替代。

（2）根据轴数划分 根据轴数划分，协作机器人可以分为四轴协作机器人、六轴协作机器人以及七轴协作机 器人。四轴协作机器人的形态主要有协作 SCARA 机器人和桌面四轴协作机器人两种，四轴协 作机器人在具备协作机器人高精度、轻便、安全可靠、操作简便等优点的同时，还具有一定 成本优势，被广泛应用与轻量级工业制造的生产环节以及科研教育、医学检测、化学分析、 样品处理等场景。 六轴协作机器人最为常用，其运动方式类似于人类手臂的运动，被广泛应用于各个行业 中。机器人的自由度与其轴数相关，六轴协作机器人已经具备完整的自由度，能够到达空间 中的任意点，具有较好的通用性。这种高灵活性使得六轴机器人被广泛应用与打磨、装配、 螺丝锁付、检测、分拣、医疗手术等环节中。

 相对于六轴协作机器人而言，七轴协作机器人增加了“腕关节”，能够允许机器人避开某些特定的目标，同时能够改变末端执行器的位置，使末端执行器能够更稳定地到达特定位 置，从而提高协作机器人的整体灵活性。 大部分厂商以 6 轴协作产品为主，7 轴协作产品主要以珞石机器人、大族机器人、中科 新松、非夕机器人、思灵机器人、睿尔曼等厂商为代表。布局四轴产品的厂商较少，越疆机 器人、慧灵科技系其中主要代表。

（3）根据结构划分 根据结构划分，协作机器人可以分为单臂协作机器人和双臂协作机器人。 单臂协作机器人是最常见的形式，这种设计具有布局灵活、控制相对简单的特点，适用 于各种需要与人类进行互动的轻型作业任务，例如装配、拾取和放置、质量检测等。 双臂协作机器人拥有两个相互独立或协同工作的机械臂，能提供更高的灵活性和功能性。 它们通常用于更复杂的任务，比如需要双手协调操作的应用场景，能够模拟人类双手的工作 模式，实现更高程度的自主性和适应性。双臂设计允许在有限空间内完成多自由度的动作， 并具备处理更大范围工作空间的能力。

3.协作机器人特点

一、产品特点

协作机器人与传统工业机器人具有不同的设计理念和产品定位，区别于传统工业机器人 追求“高速度、高精度、高负载”的特点，协作机器人更多地追求轻量化、柔性、快速部署 及安全协作性，在工业场景中展现了巨大的潜力，不仅提高了生产效率和安全性，还促进了 产业升级和工作环境的改善。 协作机器人在设计上强调安全性，通常配备有先进的传感器、力控技术以及紧急停止机 制，能够感知周围环境和人类工作者的存在，从而在发生接触时立即减速或停止，减少伤害 风险。这一点使得它们可以直接在无防护栏的生产环境中与人并肩工作。 协作机器人由于其轻量化设计和紧凑的结构，不仅便于搬运和安装，还能在有限的空间 内高效运作，这对于需要灵活调整产线布局或经常变换生产任务的现代工厂尤为重要。它们 能够快速适应生产线的变动，减少因设备重新配置导致的停工时间。

协作机器人通过其轻便性、灵活性以及快速部署的能力，不仅优化了生产流程，增强了生产的适应性，也为实现更加智能化、个性化的制造模式提供了强有力的支持，是现代智能 制造体系中不可或缺的一环。 在当前市场需求日益多样化、产品生命周期缩短的背景下，柔性化生产成为企业竞争力 的关键。协作机器人以其高度的灵活性和可编程性，完美匹配了这种生产模式。无论是多品 种、小批量的生产，还是快速的产品迭代，协作机器人都能有效支持，帮助制造商快速响应 市场，降低库存成本，提高整体运营效率。

二、技术特点

1、安全性设计 协作机器人在设计上强调与人类并肩工作的安全性，通过集成传感器（如力传感器、触 觉传感器）和先进的算法监控交互过程中的力量和动作，确保在与人接触时能迅速减速或停 止，防止意外伤害。为保证人机协作安全性，协作机器人对感知、控制和力矩限制要求较高， 企业实现协作机器人安全性的技术途径主要有以下方式： （1）“力矩传感器+视觉”，如节卡的小助协作机器人具备碰撞检测的功能，并搭载视觉传感器，因而具备人机协作必须的安全性； （2）搭载“力传感器”，如优傲机器人 URe 系列产品，作为“力传感器+协作机器人” 的创新性解决方案，更可对停止的速度和距离进行设置，进一步强化了协作机器人的安全性； （3）“非接触式安全皮肤”，如越疆协作机器人产品，采用非接触式安全皮肤覆盖在机 器人本体，从而实现碰撞前感知并主动避障，具有覆盖面积大、感知距离远（15cm）、响应 速度快（10ms 响应、100ms 内实现急停）、抗干扰性强、人机协同速度高等优势。 2、易用性编程 为保证人机协作操作方式便捷、简易，协作机器人企业正引导其编程方式可视图形化， 并可支持无线实时、离线式编程。用户可以通过可视化图形界面、手动拖动或通过手势操作 等途径来控制协作机器人，在降低了机器人操作难度的同时，也可节省人力成本并一定程度 上提升工作效率。

3、协作机器人凭借其独特技术特点，在非工业领域的广泛应用和发展前景展现出了 巨大潜力。主要包括以下几个方面： Ø 体积小巧，适应性强：相比传统工业机器人，协作机器人往往体积更小、重量更轻，占 用空间小，易于在狭小或特定的环境中部署，比如餐厅厨房或医院手术室。 Ø 人机交互界面：拥有直观的人机交互界面，便于操作员监控状态、调整参数或直接指导 机器人行为，加强了人与机器之间的沟通效率。 Ø 可拓展性和模块化设计：协作机器人支持各种传感器、工具端和软件的集成，可根据具 体应用场景进行定制化扩展，满足多样化任务需求。这一特性促进了它们在非工业领域 的广泛应用和创新。 Ø 成本效益：随着技术进步和规模化生产，协作机器人的成本逐渐降低，投资回报周期缩 短，使得更多商业和服务机构能够负担得起，进一步推动了其市场普及。

在商业领域，协作机器人可以承担重复性高、劳动强度大的工作，如餐饮业中的食物准 备、送餐服务，零售业的商品盘点、顾客服务等，显著提高效率并优化顾客体验。在医疗领 域，除了辅助手术，它们还能用于物理治疗、药品配送、消毒清洁等，减轻医护人员负担， 提升医疗服务质量。在教育领域，则能作为教学辅助工具，提供个性化学习支持，或用于 STEM （科学、技术、工程和数学）教育中的实践操作教学。 随着技术的不断成熟、应用场景的持续挖掘以及用户认知度的提升，协作机器人在非工 业领域的渗透率将持续增长，成为推动社会各领域智能化转型的重要力量。