机器人的种类和功能(盘点国内外协作机器人玩家及其产品对比)

Posted 2023-05-29

篇首语：时间铭记梦想的足迹，历史镌刻奋斗的功勋。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了机器人的种类和功能(盘点国内外协作机器人玩家及其产品对比)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

机器人的种类和功能(盘点国内外协作机器人玩家及其产品对比)

目前入局机器人的企业分三类，一类拥有核心技术的创新型企业，如优傲、TechMan达明、AUBO傲博等，一类是传统工业巨头，如ABB、KUKA和发那科等，一类是互联网企业，如Google、亚马逊等。

从市场参与者来看，目前，国内协作机器人市场处于市场导入期，除TechMan达明、AUBO傲博、珞石等企业外，多数企业出货量较小，尚未形成一个明晰的竞争格局。从产品价格来看，国产协作机器人价格因其本土化优势，价格要较国外便宜。2018年协作机器人市场份额如下图：

8.1 公司简介

8.1.1 UR-Universal Robot的垄断地位

位于丹麦的Universal Robots和位于美国波士顿的Rethink公司，同是协作机器人的先驱。两者发明协作机器人的时间相差不多，但是技术路线不同。UR的单臂6轴机器人在市场上很成功，每年可生产5K多台。Universal的几款机器人形式相同，只是尺寸或负载有异。

UR5六轴协作机器人是UR于2008年推出的全球首款协作机器人，有效负载5Kg，自重18Kg，臂展850mm，外接Teach Pendant控制器，支持拖动示教，UR系列机器人如图所示。它具有编程简单、安装迅速、部署灵活、安全可靠等特点，其超高的性价比让人印象深刻。UR5采用其自主研发的Poly Scope机器人系统软件，该系统操作简便，容易掌握，即使没有任何编程经验，也可当场完成调试并实现运行。正常情况下，UR机器人的安装只需2~3小时，可以安装在桌面上，也可以安装在设备上，甚至天花板上，极大限度提升了设备的使用灵活性从而提高了生产效率。结构上采用模块化关节设计，通过监测电机电流变化获取关键的关节力信息，实现力反馈，从而在保证安全性的同时摆脱了力矩传感器，生产成本大大降低，极大程度提高了市场竞争力。

在执行动作和设计编程工作上，UR所配备的示教器类似于iPad，90%以上的编程工作可以通过示教器来完成。示教板完全是图形化的界面，也是模块化的处理，会使用智能手机的人都可以操作它。其图形化的界面，包含360度的任何方向。机器人TCT中心点所找的位置也可以通过上下左右的方式来移动。如果选取自由驱动的模式，机器人可以随着操作人员的手进行拖动。机械手还可根据人手的速度和轨迹，模仿人手的动作，从而节省大量的时间。

8.1.2 ABB

协作机器人真正吸引机器人相关投资者的目光则是在2014年ABB公司推出“YuMi”之后。

YuMi（IRB14000）是ABB推出的全球第一款双臂协作机器人。YuMi的设计与研发始于2009年，2015年4月德国汉诺威工业博览会上正式面向市场发售。YuMi整体重量38Kg，单臂7轴冗余设计，有效负载0.5Kg，臂展500mm，支持拖动示教。这款机器人是一个颠覆式的创新产品。它的应用把机器人从传统的围栏中解放出来，表明机器人可以安全地与人类并肩合作。从此，协作机器人作为一个最新的机器人种类将人与机器之间的合作带入了一个新的时代。

YuMi专为消费级电子产业设计，具有极高的精度、安全性及灵活性。每只手臂均可高效模仿人类动作，既可单独作业，也可实现臂与臂的协作。其末端工具速度最高可达1.5m/s，重复定位精度高达0.02mm。由于末端速度较快，YuMi在安全性方面引入了许多独特的设计：机械臂骨骼采用轻质钢化镁材料，表面包裹了柔软的漂浮塑料。当发生意外接触或碰撞时，机械臂能在几毫秒内停止运动，同时塑料层也能很大程度上吸收接触力，起到减震防护作用。YuMi及单臂YuMi如下图：

2015年初，ABB收购位于德国慕尼黑的另一家协作机器人公司Gomtec，后者有单臂机器人Roberta。Roberta是一组模块化6轴机器人，有定制无刷电机和谐波传动，还能附加安全传感器和关节转矩传感器。承担3公斤到5公斤的重任由Gomtec机器人来完成。

8.1.3 FANUC

2015年11月的上海工博会，FANUC在中国地区正式推出全球负载最大的六轴协作机器人CR-35iA（基于传统结构的六轴协作机器人）。其自重990Kg，有效负载35Kg，臂展1813mm，外接R-30iB控制器，支持拖动示教。

CR-35iA可以说是协作机器人中的“绿巨人”。为实现高负载，FANUC没有采用轻量化设计，而是在传统工业机器人的基础上进行了改装升级。虽然在结构上与传统工业机器人极为相似，但CR-35i整个机身由绿色软护罩包裹，内置IRVision视觉系统，同时具有意外接触停止功能，这使得机器人能够很好地缓和冲击力，防止人被夹住，从而实现与人共享工作环境。CR-35iA不适合窄小的空间，也就不适合电子产品流水线，但得益于其高负载，CR-35i可协同工人完成重零件的搬运及装配工作，例如组装汽车轮胎或往机床搬运工件等。

FANUC之后进行了轻量化产品补充．以CR-35iA为基础，他们陆续推出了CR-4iA、7iA及7iA/L，负载／臂展分别为4kg/550mm、7Kg/717mm以及7Kg/911mm。整个系列产品灵活配置，能够充分满足不同工况的需求，同时保持操作上的一致性。

2019年12月，FANUC在日本国际机器人展览会上首次推出新型协作机器人CRX-10iA，此次推出的新型协作机器人具备高安全性、高可靠性、便捷使用三大特点，引领人机协作技术进入了新的时代。

作为一款小型协作机器人，CRX-10iA最大负载为10kg，可达半径1249mm，其长臂型机型CRX-10iA/L，动作可达半径达1418mm。CRX针对小型部件的搬运、装配等应用需求为用户提供精准、灵活、安全的人机协作解决方案。

机器人最高运动速度达到1000mm/s，长臂型机型还具备手臂下翻功能，在运行时可降低干涉区域，可以轻松取放位于机器人后面的零件。

8.1.4 川崎

不久前，日本川崎重工推出的新型协作机器人系统“继承者(Successor)”吸引了许多机器人业内人士。据介绍，该系统具有新开发的控制器和传感器，可通过重现工程师的动作实现远程协作，同时可与各种川崎机器人兼容。

8.1.5 KUKA

这家德国公司也是四大工业机器人厂商之一，其最早的协作机器人是LBR iiwa (意为轻量机器人，智能工业助手)。机器人有7个关节扭矩传感器，这让控制系统可检测出外部施加的力；它还像人类一样，能快速向控制器输入信息，安全控制机器运动。

LBR iiwa完全符合行业安全标准ISO 10218，以及新的人机协作标准ISO 12100和ISO 13849。通过编程，LBR可自动完成任务，但它仍能小心地靠近物体并根据条件变化进行调整，例如，如果一个工件没有适当安放，那机器人会调整其运动序列，限制或监控工作空间和及机器间或人机间的安全区域。

Kuka产品较格较贵，一般在10万美元以上，如果便宜些会更具吸引力。

LBR iiwa七轴协作机器人是KUKA与DLR于2013年联合推出的第五代轻型机械臂，该机器人于2014年11月上海工博会正式面向中国发布。LBR iiwa具有2种型号：LBR iiwa 7有效负载7Kg，自重约23.9Kg，臂展800mm；LBR iiwa 14有效负载14Kg，自重约29.9Kg，臂展820mm。2种机器人均外接KUKA Smart PAD控制器，支持拖动示教。与LBR iiwa类似的协作机器人有Schunk的LWA 4D以及KBee的Franka Emika，如下图所示。

LBR iiwa专为工业设计，具有灵活、安全、灵敏、精确等特点。机身采用全铝制材料，不但减轻了重量，还提高了安全性。流线型的外观设计体现了力与美的结合，同时消除了由棱角带来的挤压与剪切所造成的安全隐患。LBR iiwa的全部7个关节均配备了高性能的集成力矩传感器，体积小，灵敏度高．当运行中发生意外接触时，iiwa能实现立即减速，避免伤害。精度方面，所有齿轮单元均采用系统化精度设计及一流的制造工艺，这使得iiwa的重复度达到±0.1mm。通过导入力矩信号，LBR iiwa能够在路径控制中实现独特的平滑运动，这也使操作者在拖动示教过程中能够顺利将机器人摆放至最佳姿态。

8.1.6

HC10六轴协作机器人是Motoman的最新产品，也是其推出的第一款协作机器人，初次亮相于2015年12月的东京“2015国际机器人展”。HC10有效负载10Kg，臂展1200mm，外接YRC1000控制器，支持拖动示教。其他类似的协作机器人有ABB的Roberta、Schunk的LWA 4P、F&P Personal Robot的P-Rotot以及MABI的Speedy 6。

HC10在外形设计上无夹点或棱角，表面包裹了一层柔软的蓝色橡胶材料以吸收意外碰撞产生的接触力。所有关节都配备了精密的力／力矩传感器，一旦检测到与操作者的意外接触，机器人就会立即停止工作。除上述特点外，HC10的最大特色在于其具备多种工作模式。“协作模式”下，HC10将最大程度上保证操作者的安全，运行速度会受到限制；当切换至“高速工业模式”时，机械臂运行速度将大幅提升，工作效率也将达到传统工业机器人水平，因此该模式下也要采取必要的安全措施，如进行安全区域监测，设置防护栏等。为获得工业机器人国际安全标准“ISO/TS 15066”的认证，HC10正在接受评估。

8.1.7 Rethink Robotics—能否东山再起

这家波士顿公司的主力产品是双臂工业机器人Baxter，它能完成一些高阶任务，如在产品线中移除有缺陷的产品，将完成品装进盒子，进行基本的质控检查。Baxter基础价2.5万美元，基座，抓取器和软硬件服务另算，使用寿命是3年，每周可工作40小时，在劳动力市场很有竞争力。

美国当地时间2018年10月3日美国当地网站发布的一侧简讯：Rethink Robotics closes its doors，其在波士顿的母公司已经关闭，在全球各地办公室的相关员工将等待安置。这一新闻迅速引发机器人界和投资界人士的激烈讨论，随之而来的思考是，这一前瞻性甚至是颠覆性的技术是否还有向前发展的可能？市场资本是否还会对坚持追求革命性技术创新的狂热者继续抱有耐心？

为什么优傲诞生至今一直保持协作机器人领导者的位置？为什么Rethink存在了10年，倒在了协作机器人越来越成为趋势的今天？

1. Rethink的失利

2008年，美国机器人制造专家，麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室创始主任罗德尼·布鲁克斯创建了Rethink Robotics公司，他将基于行为的人工智能理论和其在MIT人工智能实验室多年的研究成果和经验应用于机器人的开发，不同于其他传统的工业机器人，他另辟道路，旨在打造一款轻量级人形机器人，该机器人可以很容易的通过训练来执行各种复杂性任务，并且可以安全的和人类一起并肩工作。当时，工业机器人都是在“围栏”里工作的，自动化流水线上不能站人，因为不安全。

2012年Rethink推出的Baxter产品，一款双臂机器人。Baxter臂长1210mm，可带负载2.2kg。目的是在更多场合完成复杂的工作，系统设计基于Linux，本身集成ROS驱动，其应用范围首先在教育行业获得了推广。Baxter弹性驱动器控制方式，可以更好的控制机械臂的执行和反馈力，从而可以更好的控制安全。自面世来Baxter登上当年《时代周刊》，被评为“年度最佳发明”。他在外观上的呆萌、可爱与传统工业机器人刚硬的形象形成鲜明对比，双臂人形的设计更是拉近了与人类的心理距离；同时，他在内部结构上进行大胆革新，运用串联弹性驱动器SEA，极大地减少机器人在发生碰撞时的力量，让机器人更安全，工作起来更加柔顺，同时，内嵌的视觉、力感、超声、红外等多种模态的传感技术的运用使得机器人真正具备了智能。

但Baxter这种方式也带来了一系列技术问题：首先，弹性驱动器的控制方式无法满足机器人运动过程中刚性，举例来说：机器人末端抓取物体后到达预定位置，机械臂需要收缩弹性力让机械臂静止，但是弹性收缩需要时间，这牺牲了节拍；其次，机器人行业目前还不需要大规模的双臂组装的工位，大多数工位单臂就可以完成，从成本上考虑双臂多出的一条手臂会带来很多资金投入。

或许Rethink也看到上述劣势，在2015年Rethink又推出了第二代智能协作机器人Sawyer。Sawyer有效载荷达4公斤（8.8磅），并具有7个自由度，伸展范围可达1260mm。无外接控制设备，所有按键及显示屏均在机器人本体上，操作灵活、简单、直观。单臂机器人在成本上获得了极大的降低，这样可以积极推广到工业中。但是Sawyer仍然采用串联弹性驱动器控制方式，这使得在工业使用中普遍关注的节拍和刚性问题仍然不能满足，和UR机器人的竞争中仍然处于劣势。而UR机器人从在2003年开始设想创立，到2007年原型机问世，走的技术路线和Rethink有很大不同，这种关键的技术路线也对公司是否能够走的长远起了关键的作用。

Rethink Robotics对协作机器人见解独到，设计新颖别致。Sawyer采用了功率和力度受限的柔性机械臂设计，每个关节都配备了高分辨率的力度传感器以及串联弹性驱动器。这不仅保证了安全，还极大程度提高了机械臂的柔顺度及依从性，使人操作起来轻松顺手。Sawyer具有极高的自适应精确度，能够在半结构化的环境中有效完成公差为0.1mm的实际应用。此外，Sawyer还拥有一个强大的嵌入式视觉系统，顶部摄像头用以获得广阔的视野，腕部的Cognex摄像头配合机器人定位系统可实现机器人的实时动态定位。Sawyer最大的特点莫过于它那张让人印象深刻的“脸”——置于基座上方的显示屏，这也是Rethink Robotics最具标志性的设计。当用户配置参数时，屏幕上会显示相关信息，当机器人开始工作时，屏幕上就会出现一双“眼睛”。这双眼睛时刻盯着当前的工作位置，配合眉毛组成丰富的表情，界面显示当前工作是否顺利。这种人性化的交互界面以最直观的方式实现了机器人工作状态的实时监控，同时为枯燥的工业生产增添了许多乐趣。在电路板测试、物料处理、包装以及生产线加载等领域均具备较强的工作能力。

Baxter和Sawyer提供了面向用户端的开源ROS系统，提供了丰富的机器人控制API和SDK，在全球人工智能研究应用端和机器人教育端得到广泛应用，是机器学习、深度学习、脑电研究、机器人视觉、双臂协同等研究应用的热门载体，包括MIT、斯坦福、清华等全球400多所高校或研究机构均有使用。

Scott Eckert提到Rethink曾尝试出售公司但是市场上找不到买家。这其中存在的原因或许是Rethink目前的技术方式，已经证明离工业客户的需求有较大距离。纵然Rethink在协作机器人领域有较多的专利技术，但这种专利技术并不能有效的用于生产时，即使即使再先进也并不能产生较大价值。

这样最终遗憾的是，Rethink试图以串联弹性驱动器的控制方式拓展协作机器人的发展方向，无可奈何的在市场和技术路线拖累下，最终宣布关闭。

2019年世界机器人大会召开之际，Rethink又有了最新消息，在行业人士或观望或质疑近一年之后，官方宣布中国湖南瑞森可机器人科技有限公司与德国Rethink Robotics GmbH达成战略协作并已完全拥有Baxter 品牌和技术，包括Intera 5 软件平台，双方将发挥各自优势，共同推广和发展Rethink Robotics相关产品和技术。HAHN Group常务董事Philipp Unterhalt提出了复活Rethink的三步走战略：

a）翻新库存和现场的2400台Rethink Robotics Sawyer机器人；

b）开发一种改进版新型Sawyer协作机器人，实现噪音更小，速度更快，精度更高；

c）开发一系列具有不同有效载荷的Rethink机器人，以满足市场需求。

在观望Rethink是否能够东山再起的同时，我们思考：机器人企业的成功需要的不仅仅是优秀的技术。美国一家研究机构 CB insights 利用大数据研究了一百多家公司后列出了创业失败的主要因素。居第一位的是产品不是市场要的（42％），也即我们说的伪需求；其次是资源耗尽了（29%），第三是没有一个好的团队（23%）；第四是遇上了更强大的竞争对手（19%)；第五是价格和成本因素（16%），也即我们所说的性价比。正如丰田研究院高级开发首席执行官James Kuffner所说：“机器人领域需要大量资金、坚定的领导力、技术力很高的员工、资源和基础设施，以及出色的产品和市场战略、完美的执行。”这些导致失败的因素教科书里也能找到，关键是如何才能最大可能的减少失败的因素、提升成功的因素。现实世界是残酷的，行业、公司、团队和时间地点的不一样也就意味着每个公司的成功之路是完全不一样的。

8.1.8 Kinova Robotics

2015年，Kinova Robotics推出其最新款6轴带3根手指机械臂JACO2。机械臂连杆部分采用碳纤维材料，整体重量5.2Kg，有效负载1.3Kg，臂展900mm，配备简易遥控装置，包括一个3自由度摇杆及7个按键。JACO2协作机器人主要用于服务行业及残疾人辅助事业。服务业方面，JACO2在移动操作、医疗、物流及研究领域都有广泛应用。轻巧精致的机械臂能够搭载于绝大多数移动平台，其能耗较低，不会影响到平台自身性能。机械臂的模块化配置及驱动器的低后坐力使其能够很好地帮助医生进行手术。机械臂能自动完成探测抓取操作或协助工人工作，提高工作效率，改善工作质量。

在辅助残疾人方面，根据全球不同地区的轮椅空间特点，JACO2可选择安装在轮椅座位支架旁的合适位置。为便于移动，多数情况下控制器会安装在轮椅的另一侧。机器人可以帮助使用轮椅的残障人士独立完成许多日常活动，如吃饭、喝水、擦脸、开门、按按钮（如电梯）、捡东西、作画等。JAC02在全球范围内销售，目前在荷兰，已有超过150用户利用协作机器人实现了独立生活。

8.1.9 Techman

来自台湾的协作机器人，从去年在国外开始亮相，今年的CIROS 2016第一次在国内大型展会上亮相。

8.1.10 Franka

令人印象深刻的低价格，以及更为智能化简单化的编程方式，官方消息是2017年春天开始出货。

8.1.11 Life Robotics CORO

日本的协作机器人公司，其产品目前只针对日本本土市场出货，独特的本体结构设计。

8.1.12 Kawada Industries

这家公司的机器人部门帮助开发过HRP人型机器人系列，并有Nextage双臂工业机器人。它的机器人不仅能操作零件，还能在一个轮型底座上移动，与另一小些的移动机器人协作。

8.1.13 MRK-Systeme

是一家德国工业机器人技术整合公司，它有两种协作软件包，能用于KUKA的5SI低负荷机器人：Safe Guiding可用于手动移动机器人，并教它如何工作；Safe Interaction可为机器人控制系统提供五种人工安全功能。

8.1.14 F&P Personal Robotics

这家瑞士公司的协作机器人主打安全和功能，有情境感知能力，包装上用的柔性材料，有控制性的力传感器，电机扭矩可被控制器控制。它的软件使用深度学习技术，可根据人类反馈提升工作能力。F&P近期推出的P-Rob 2是一体式机器臂，基底控制PC集成了传感器和软件。

8.2 国产品牌

2017年年底，市场上出现了伯朗特 28500 元的六轴机器人裸机；广州启帆 39000 元协作机器人；天太机器人 30000 元以内的 SCARA 机器人；猎豹 29999 七轴机械手；以及慧灵科技 8000 元以内的协作机械臂。其中伯朗特 2018 年出货量 5129 台，跃居国产机器人销量第一。 2018 年聚友光机作为广州启帆下探中低端领域的销售渠道之一，再次推出整机定价为 19900 元的 SCARA ；欢颜机器人在 7 月初推出出厂价为 39800元的首款协作机器人，在预定期间“买十送五”。

2014 年以前，一台普通的 AGC 可以卖 16 万元左右，现在有些企业只卖不到 4 万元。过去国内 AGV 价格普遍为十几万到一百万元不等，但如今也有企业推出了 3万以内的AGV 。长久以来，价格也被视作国产机器人的竞争优势，国产机器人低价频现一定程度上有利于国产机器人的普及。

2015年底，由北京大学工学院先进智能机械系统及应用联合实验室、北京大学高精尖中心研制的人机协作机器人WEE先后在上海工博会、深圳高交会、北京世界机器人博览会上参展亮相，表现抢眼。WEE双臂协作机器人具有高负载自重比（1:2）、全方位动态补偿控制方法、完整的力控制策略运用、先进的智能人机界面等特点。它不仅拥有独立自主知识产权，还是一台具备国际先进水平的高带宽、轻型、节能工业协作机器人，目前WEE正处于产业推广阶段。

在2015年11月的上海工博会上，我国最大的机器人产业化基地、机器人产业的龙头企业——沈阳新松自动化股份有限公司推出了国内首款高端7轴人机协作机器人。这款柔性多关节机器人具有快速配置、牵引示教、视觉引导、碰撞检测等功能，具备高负载及低成本的有力优势，能够满足用户对于投资回报周期短及机器人产品安全性、灵活性及人机协作性方面的需求。

2016年的上海工博会，大族电机携最新产品Elfin六轴协作机器人精彩亮相。机械臂采用模块化安装，装配快捷，控制简单，维修方便，成本较低。其自重21Kg，额定负载5Kg，重复精度可达±0.1mm，能够满足生产需求。作为协作机器人，Elfin可配合工人工作，也可用于集成自动化产品线、焊接、打磨、装配、搬运、拾取、喷漆等工作场合，应用灵活广泛。

商业上，我国协作机器人成品化进程相对较晚，但也取得了一些可喜的成果，如新松、大族、遨博、达明、珞石、节卡、艾力特等都相继推出了自己的协作机器人。

8.2 协作机器人产品汇总

前面说协作机器人的一大特点是低成本，但实际上现在的协作机器人还是不够便宜。最早的UR5国外售价35000美元，国内大概15~16w人民币；Rethink Sawyer在美国的售价是29000美元，国内价格较高，现在看来不会低于25万；公开售价最低的就是今年刚刚发布的Franka，但是目前看来，Franka的思路可能不是靠卖硬件赚钱，而是想通过软件来赚钱，这样的话与前两个没有太大的可比性。

那我们说的低成本，要低到多少呢？就是投资回报期ROI要在6~12个月（UR宣称它可以有6个月的ROI，但那是按照国外的工资标准来计算，在国内16w的售价，基本要1~2年）。

以前面我们说的商业领域为例，如果把机器人用于餐饮行业，目前北上广一个普通的餐厅服务人员月薪在4000左右，一年下来餐厅的总体支出在6万（含社保/公积金/其他）左右，即1万美元，因此机器人的批量售价最好控制在6万元以内（ROI = 1年）。

这个价格对于工业机器人来讲成本压力很大，但是商业市场相对于工业市场的一个非常大的优势在于，它的市场空间比工业市场大很多。对于工业机器人来讲，一年5000台的出货量已经很高了，而这个数字对于商业机器人来说，可能都不值得一提。量上去了，价格下来就很容易。现将部分协作机器人产品进行分析。

竞争对手分析：单臂协作机器人

竞争对手分析：双臂协作机器人

8.3 产品小结

对于一个产品来讲，要想在市场上站稳脚跟，性能、品牌、价格这三个方面至少要有一个具备较强的竞争力，否则很难在市场竞争中获得优势。

对于协作机器人来说，在当前市场上已经有很多竞品存在的情况下，如何定位自己的产品和目标市场是一个值得大家认真思考的问题。

由于协作机器人的巨大前景，国内外机器人企业都有产品研制和销售，并取得较好的市场反响。国产协作机器人虽然起步较晚，但是在两年中发展中陆续出现了很多的产品，在国内，尤其是针对于电子行业，国产协作机器人拥有着可期的商业化前景。

来源：伊顿王