协作机器人：人机合作的新时代？

　　近日，市场研究机构MarketsandMarkets发布了一份协作机器人调研报告，其中显示，2023年全球协作机器人市场规模约为12亿美元，预计到2029年将达到68亿美元，在此期间整个市场或将以34.3%的复合年增长率增长。

　　适合协作机器人的应用场景

　　据了解，协作机器人市场的快速增长主要得益于电子商务和物流两大行业越来越多地采用工业自动化设备。鉴于目前电子商务的增长速度，预计未来十年对仓储劳动力的需求将成倍增长。电子商务的迅猛崛起，导致全球仓储业务正在迅速发生变化。供应链中断、港口拥挤和“大辞职潮”等因素促使仓库和履行中心集中精力解决订单履行和物流流程无缝衔接的问题。为了适应日益增长的需求，企业开始转向自动化系统，而物流和供应链企业改善仓库运营的方法之一就是利用协作机器人。

　　在传统的仓储作业模式中，工人可能从早到晚都在从事分拣和包装等重复性的琐碎工作。对于大型仓库而言，这样的工作模式不仅会影响工作效率和生产力，还会影响工人的健康和安全。长时间执行重复性任务可能会导致工人过度劳累，甚至受伤。这些伤害会导致员工缺勤，企业也要支付工伤赔偿金。

　　但是否是所有仓储物流场景都适用于协作机器人呢？答案是否定的。

　　大多数协作机器人的最大有效载荷通常限制在15kg或以下。有效载荷的增加往往会导致机器人重复性的降低，而且由于增加了传感器，重量也会增加，因此，大多数协作机器人都用于低有效载荷应用。此外，协作机器人还被设计成以人类手臂的速度移动，这使它们能够安全地部署在人类身边。

　　基于以上原因，协作机器人的设计者必须在机器人的机械设计中考虑到性能限制因素，特别是机器人的电动关节。虽然速度限制是机器人的固有特性，但它会降低机器人的吞吐量，增加周期时间。例如，协作机器人的低速限制了其在食品和饮料领域的一些应用，因为在这些应用中，机器人可能跟不上加工生产线的速度。由此可见，协作机器人可能无法取代传统的工业机器人，在许多要求高速和增加有效载荷的工业应用中也是如此。

　　以重型制造业为例，相较于协作机器人，传统工业机器人拥有更强的有效载荷能力，因此更适合处理重型工业（如汽车、金属和机械制造）中使用的更重、更大的材料和物体，还可以处理危险、重复和繁重的应用。所以在重型工业一般更倾向于使用传统工业机器人来实现生产操作自动化。同时为了在工作环境中安全运行，与传统工业机器人相比，协作机器人的设计功率较小，因此不太适合重型应用，限制了其在重型制造业中的应用。

　　行业未来发展趋势

　　协作机器人产业链分为上游零部件、中游本体和下游集成应用三部分。上游核心零部件与传统工业机器人类似，主要掌握在外资厂商手中，由控制器、伺服电机、减速器、传感器等零部件的生产厂商组成；中游本体新兴的协作机器人厂商与传统四大家族展开竞争，负责工业机器人本体的组装和集成，即机座和执行机构，包括手臂、腕部等，部分机器人本体还包括行走结构；下游是集成应用商，负责根据不同的应用场景和用途对机器人进行有针对性地系统集成和软件二次开发，应用在各行各业。

　　据MarketsandMarkets的调研，到2029年，协作机器人产业链上下游发展将呈现不同的步调。

　　1）硬件部分将占据更大市场份额

　　在2022年的协作机器人市场中，硬件组件的贡献更大，预计在预测期内将主导市场。硬件系统由机械臂、末端执行器、控制器、驱动器、传感器、电机和电源组成，是协作机器人成本的主要组成部分。

　　近年来，末端执行器和控制器等机器人配件市场出现了激增。随着机器学习软件和安全功能越来越多地结合在臂端工具（EOAT）本身中，臂端执行器有望在未来实现更高水平的技术复杂性。在工业4.0之后，它促进了完美的通信以及卓越的数据优化和收集。此外，随着可持续性在机器人臂端加工（EOAT）行业的广泛传播，进一步推动了协作机器人市场的发展。除了末端执行器外，协作机器人采用视觉系统的需求也有所增加，以方便远程监控位于偏远和难以到达的位置的工业操作。因此，对每个硬件部分（如机械臂、控制器和末端执行器）的个别需求有助于增加对协作机器人硬件的总体需求。

　　2）组装和拆卸应用将占协作机器人市场的重要份额

　　组装和拆卸应用领域在2022年占据了协作机器人市场的第二大份额，预计在预测期内将以最高的复合年增长率增长。组装和拆卸应用包括螺丝拧紧和螺母紧固等子类型。与传统的手持式拧螺丝系统相比，协作机器人具有更高的可重复性（可低至0.1毫米），可提供正确的扭矩和深度，可与工人并肩工作，并可轻松与视觉系统集成，因此是组装和拆卸应用的理想选择。

　　电子行业推动了对机器人螺丝刀的需求，主要原因是智能手机和硬盘等电子产品重量轻。在螺母拧紧应用方面，汽车行业广泛采用协作机器人来拧紧大中型工件的螺母，如汽车装配过程中的流体承载部件和传动部件。

　　3）物流行业的协作机器人市场将呈现显著增长

　　物流终端用户领域的协作机器人市场预计将在预测期内大幅增长。物流中使用的协作机器人最常用于拾取和放置物品。它们通常被部署在大型仓库或履行中心，在这些地方，货物的准确、一致和快速移动是具有挑战性的。在仓储和执行过程中使用协作物流机器人，可以大大提高生产率，减少浪费的动作，节省劳动力，并提高设施的整体安全性。

　　协作机器人可用于订单分拣和履行流程，还可以在仓库过道中导航，找到所需物品，并将其交付给人工操作员进行验证和包装。这种协作方式提高了分拣准确性，最大限度地减少了错误，并加快了订单处理时间。此外，协作机器人可以通过定期盘点来协助库存管理。配备传感器和摄像头的协作机器人可以扫描条形码、RFID标签或可视标记，以识别和清点货架或存储区的物品，帮助保持准确的库存记录。

　　4）亚太地区的协作机器人市场预计将以最快的速度增长

　　在预测期内，亚太地区的协作机器人市场预计将以最高的复合年增长率增长。亚太地区的主要国家，如中国、印度、日本和韩国，在采用协作机器人方面拥有巨大的潜力。推动亚太地区协作机器人需求的一些主要驱动因素有工业化、数字化、劳动力短缺、人口老龄化以及对自动化技术的需求不断增长等。