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新年禮物——ABB發布新協作 正月沒過都是年！ABB趕著元宵給大家送了份新年禮物，全球同步推出全新GoFa和SWIFTI系列協作機器人，再加上原先已有的雙臂YUMI和單臂YUMI，ABB在協作上的產品布局變得相當有意思。本期就和大家聊聊如果評價ABB最新發布的兩款協作機器人以及ABB展示出來的產品布局。 因為所以內容均來自ABB的公開資料以及根據公開資料的猜測，若有說得不對的地方，歡迎指正。 ![]() 5 I: d5 {/ S" O- k+ w: O
! [" `7 V# {, OABB協作機器人盤點 ![]() ![]() 雙臂Yumi 作為ABB全球發布的第一款協作機器人，大家現在已經非常熟悉，這款在2015年發布的協作機器人產品，在當時確實非常驚艷，更驚艷的是早在2021年Yumi就拿到了德國紅點“Best of the best”設計大獎，人形雙手環臂的招牌動作使其與人的距離更接近了一步。 即使放到現在6年過去了，Yumi仍是可圈可點。在中國可見的協作中，Yumi也是唯一可見的量產的雙臂協作機器人。而且從設計角度來說，Yumi居然采用的是倒推的方式，一開始就往最難最全的方向走，不但是協作，還是七軸；不但是七軸，還是雙七軸；不但是雙七軸，還帶視覺；不但帶視覺，電控柜還一體；不但機電一體，還有豐富的選配件。 ![]() 所以雙臂Yumi發布后，才發布的單臂Yumi。學霸都喜歡從最難的題開始解么~~~~~
" B* V. N( [$ B0 E% { 雙臂Yumi特點：協作、雙七軸、帶視覺、機電一體，豐富的選配件。 ![]() ![]() 單臂Yumi 單臂Yumi其實就是雙臂Yumi取其一臂單獨變成一個產品，電控柜自然也與本體分離了。因為手臂結構相同，所以我們詳細看看單臂Yumi的特點。 小負載。Yumi的負載很小，只有500g，臂長也只有500mm，而且手臂不能承載，這也限制了Yumi只能用于很小的工件的裝配或分揀之類。 高精度。Yumi的重復定位精度是0,02mm，這在其他協作機器人中是很少見到的。其他的基本是0.1mm的級別。即使這幾年其他家的陸續有提高，但也基本是0.05mm或者0.03mm居多，0.02mm堪比工業機器人。 非中空。Yumi的高精度也其關節設計有關，并沒有采用協作標配的中空無框電機+中空諧波+剎車+驅動器的設計，而是采用工業機器人常用的伺服電機+直插諧波的方式。這種設計的優勢明顯，裝配相對容易，剎車牢靠，電機成本也較低（當然不要跟國產比成本）；相應的劣勢也很明顯，因為非中空，手臂里也沒有驅動器，因此像工業機器人一樣，從末端到基座，線纜的數量是疊加的，這樣一個是限制了關節的旋轉角度，另一個也給布線增加了難度。從公開的圖片中可以看到，關節間應該是采用了雙C形的布線方式，但細節上有不少工藝的設計。 ![]() 低防護等級。因為非中空的緣故，Yumi并沒有追求高防護等級，只有IP30，這也Yumi面向的應用場景一般工況良好也有直接聯系。 無力傳感器。Yumi并沒有配備關節力傳感器，而是采用電流環的方式實現力控，同時，為了更加安全，Yumi的外圍包裹了較軟的材料。許多體驗過Yumi的人都會覺得Yumi的力控體驗很好，以為有力傳感器輔助，其實除了ABB在力控的算法較好之外，另一個主要原因是Yumi很小，所用的電機減速機也小，摩擦力也小，因此動力學辨識相對更準一些。但是因為沒有力傳感器，也就無法實現精準力控，因此我們看到的Yumi的Demo一直沒有這體現。 ![]() ![]() CRB 15000 主角來了，CRB 15000 是本次ABB發布的協作之一，取名GoFa，取義Go faster, Go further than ever。接下來我們來看看CRB 15000 的特點。 外觀簡潔。CRB 15000 相比Yumi確實要弱得多（畢竟Yumi顏值爆表），但從結構與配色來說，比較簡潔。 構型上CRB 15000 并沒有采用現在市場上最多的UR構型，與Yumi的構型更相似一些，主要是J3關節旋轉軸與J4關節旋轉軸不交叉，J5、J6關節旋轉軸也不交叉，猜測除了J4關節放后面重心靠后之外，也可以比較好的避免奇異點。 負載5KG，臂長950mm。這個對UR5的針對性就很明顯了，負載相同，臂長比UR5長100mm。但是末端線速度上感覺ABB標得保守了，只有2.2m/s，而UR5是3m/s，實際應該可以更快。精度0.05mm相比UR5 0.03mm稍低一點，但是重復精度我認為不太好直接對比數據，都是參考國標，但是測試手法可能不盡相同，結果就可能不太一樣，因此不做評價。 指標燈與按鈕。指示燈與按鈕現在也算是協作的標配了，不過ABB的燈的語言稍簡單，這一點略失望（后面會再講到）。按鈕的設計ABB采用了自定義的方式，即6軸的2個由客戶自定義按鈕的功能，這個設計挺人性化。但是按鈕為什么沒有放到末端法蘭而放到6軸這點是個小遺憾，因為按鈕放到末端就可以實現單手示教編程，而放到6軸上，就可能雙手配合操作了，當然放到末端也會增加設計難度，所以不知是因為設計難度的取舍還是有其他考慮。 不大的關節范圍。不知出于什么原有，CRB 15000標稱的關節范圍只有正負180度，這與iiwa相似，iiwa的關節范圍還更小點。不知是否由于加了力傳感器更線更復雜所以布線更困難，不像UR 標正負360度。老實說UR這個標法也有點爭議，一個是像2、3關節這種標了也沒用，根本跑不到就自己打自己了，其他關節除了6軸，其他也極少會轉這么大角度，而且，最關鍵的是，萬一有個應用多個關節都要跑正負360度，不知UR的線能扛多久。所以這一點上，ABB的標法還是比較實在，不攀比。 ![]() 帶關節力傳感器。根據官方介紹，CRB 15000是帶關節力傳感器的，這表現了實現精準力控的硬件條件的已經具備了。不過目前對于這方面的展示也尚未看到。+ n+ v6 e# B1 e& m
易用性。作為協作，容易上手自然必不可少，ABB憑借這么多年的積累與強大的研發能力，這一點自然不在話下。 ![]() ![]() CRB 1100 剛看到發布會照片時愣了一下，這貨看起來也不像協作啊，而且怎么看著這么眼熟。于是去查了下ABB官網，這不正是前不久發布的 IRB 1100么！再仔細看了發布會介紹，原來如此。 這款協作采用了不同的安全策略，把速度與安全設計分離。常見的協作都是接觸式，即由本體去感知人體碰撞時的力并且及時停止，不管是電流環控制，還是力傳感器，還是電子皮膚，都是這個策略，即使是越旋疆的協作，雖然是非接觸式的電子皮膚，比接觸式的稍好一點，但還是解決不了盲點的問題，畢竟此時人與本體直接接觸或者距離很短，即使有精準的力控，萬一機器人末端拿的是鋼針而碰巧湊過去的是人的眼睛呢？而且協作機器人經常被詬病的就是其犧牲了效率與精度。 為了解決工業機器人與協作機器人中間這條鴻溝，CRB 1100 就把速度與安全分離。速度方面，保留了工業機器人的設計，即CRB 1100 其實就是IRB 1100，只不過加上了四軸上做交互的燈，以及末端的“可拆卸引導式編程裝置”，估計是個6D鼠標吧。于是CRB 1100 可以達到工業機器人級別的 5m/s 以上，IRB 1100 怎么用，它就怎么用。 而安全方面則是采用了激光掃描儀的方式。一開始看照片時，看見而且有個油菜黃的東西怎么那么像AGV的激光雷達。再一查，好吧，正是SICK的安全激光掃描儀 microScan 3。而且，前面說油菜黃也 不是隨便叫的，這可是官方叫法，是不是很有畫面感。原理也有簡單，就是通過激光掃描儀感知人體，沒人時，高速運動，有人時機器人暫停。這樣一來，既滿足了工業需求的高速，也滿足了協作的安全。 這種策略其實了不是ABB首創，之前講過Fanuc的大負載協作也采用了相似的策略，不但監測人體，表面還有緩沖材料，滴水不露，號稱最大負載的協作機器人。但是小負載的機器人中，我所知道的產品化的應該就ABB這款了。 不過這款產品從認證的角度來說，確實通過了協作相關的安全條例，是一款安全的機器人，但若是細究協作的協同合作的話，這里也有點爭議。畢竟看起來，這款其實相當于加了一個隱形圍欄，以及機器人是用鐵圍欄包起來，后來有了安全光柵，把門變成隱形的，ABB這是把圍欄整個去掉了，變成隱形的，但只要人一靠近機器人，機器人就停了，所以嚴格來說并沒有達到人與機器人共享工作空間，甚至想到協同合作的地方。 ![]() 當時這事也不能抬扛，前面講即使有精準力控萬一拿個針戳到眼睛也不得救，而CRB 1100 要是末端拿到刀不小心甩飛出去，人又剛好走過~~~~~那也沒防不勝防。要講武德，不抬扛。不過 CRB 1100采用激光掃描儀確實也有盲區，SICK這款產品最大掃描角度是275度，也就是說還有85度的范圍是激光掃不到的，這個范圍必須設計是人無法進入的，這也問題不大，本來CRB 1100 這種構型就是非對稱的設計，背面工作很少會用到，估計CRB 1100 的手冊會特別強調這塊小空間的防護，不然萬一客戶忽略了這個盲區，后果不堪設想。 ![]() ![]() Roberta 前面在介紹CRB 15000的時候賣了個關子，說他交互燈的信息有點少，只是幾個狀態，能傳達出來的信息是有限的。這是因為早在2015年的時候，除了Yumi，ABB還顯示了另一款協作機器人，Roberta。這次看到ABB亮出了協作機器人家族合照才發現少了一直以來少了一個身影。 Roberta是AB在2015年收購的一家初創公司Gomtec，當時跟Yumi展出時，大家都在評論Yumi與Roberta形成了很好的搭配，Yumi負載小，做精細動作，而Roberta負載大，價格低，可以攻另一塊市場。只是后來就沒看到Roberta的身影了，尋找Roberta的信息，鏈接都會跳到ABB的官網，然而，ABB的官網上卻沒有Roberta的一席之地，最終還是別人家的孩子。 ![]() 回到Roberta身上，該系列目前查到有3個不同的負載，4KG，8KG，12KG。要注意這個負載定義對比UR還是相當有意思，UR最早是有UR3、UR5、UR10，而Roberta每一款都比UR負載要大一點。而且在2015年，12KG負載的協作機器人還未看到，也就這兩年才有負載超過12KG的協作機器人出現。（Fanuc等這種工業機器人變種來的不算），所以ABB收購Gomtec還是非常有眼光的。 另外Gomtec本身的背景也非常厲害，雖然只有25名員工，但創始人Bernd Gombert 在德國航空航天中心工作了十來年，他的項目之一是開發LBR。是的，又是DLR，又是LBR！如果你對LBR不熟悉，沒關系，你一定知道iiwa，最強協作機器人。所以真的非常有意思，協作機器人的高端梯隊，iiwa、Franka、非夕、思靈、Roberta，都跟DLR有千絲萬縷的關系，不是校友就是徒子徒孫，影響力可見一斑。 不過在力控上面，Roberta并沒有走他校友們的路線，沒有加關節力傳感器，而是采用電流環的方案，這也大概為什么在2015時大家都說Roberta便宜。但若要精準力控，Roberta也有扭矩傳感器可選，滿足了不同客戶的需求。 重點來了，燈的問題。Roberta在末端也有交互燈，但是像是流水燈，可能通過不同的顏色以及不同的閃爍方式表達不同的狀態，相比單調的顏色變換要好看得多。 而且示教編程的交互也與其他家不同（據說用到的KEBA的系統），手臂末端并不是按鈕，而是滑動或者說拔轉的方式，具體可能得看看視頻才比較清楚，很遺憾只親眼看過一次，也沒來得及弄清用的什么結構。 總的來說，Roberta走的是親民路線，與UR一樣采用電流環，一樣有扭矩傳感器的選配適應不同需求，但是從外觀設計與本體的交互設計來看，Roberta還是走在UR前面，直到現在UR的本體上也沒有燈也沒有按鈕，所有的交互都在示教器上做。可惜這么些年過來了，UR倒是憑借豐富的配件與不斷改善的軟件交互一飛沖天，Roberta卻淡出了人們的視線。 也不知道CRB 15000 的設計是否有吸收了 Roberta的技術，反正即使是放到現在，Roberta系列的設計仍然非常有競爭力，而且個人認為即使有了CRB 15000，Roberta似乎仍能形成互補，競爭性價比上，Roberta的設計要更好一些。 4 B- f% ?6 [+ i+ C% E$ z# x
從ABB的產品看戰略 從ABB的協作家族來看，雖然本次發布的兩款產品在技術上并沒有太多驚艷的點，畢竟協作現在也不稀奇，所以從技術來說不算驚喜（這并不是在貶低這兩款產品的技術，技術含量絕對是很高的，特別是CRB 1500 關節力傳感器設計與標定，還有CRB 1100 安全策略在軟件上的實現都挺難，而是大家的ABB的期待太高了）。但從產品布局上，ABB在協作上的布局野心勃勃，讓人不得不服，不同負載，不同安全策略在不同產品上的都用上了，別人都是只選一條路，大多數也是先易后難，ABB直接把賽道都占了。小孩子才做選擇，大人我全都要！！ 這確實很ABB，客戶要什么我有什么。Yumi滿足了單雙臂的小零部件生產；CRB15000 滿足了大負載長臂展的需求（估計CRB 15000 后續應該也會變成不同負載與臂展的系列）；而CRB 1100就更實在了，滿足了大部分看中協作的安全又嫌棄協作效率低的客戶，而且按我的理解，CRB 1100的安全策略可以套用到其他工業機器人上，這樣的話，工業機器人與協作機器人之間這座橋就建立起來了，所有原來ABB工業機器人的客戶都是CRB 1100的潛力客戶，推廣起來就容易很多（當然，價格會不會是影響因素還不好說，不知道CRB 1100比IRB 1100貴多少）。 單臂、雙臂、電流環、關節扭矩傳感器、接觸式、非接觸式、六軸、七軸，協作能想到的方向ABB幾乎都上了。有市場、有人、有錢、有技術、有眼光、有魄力，縱觀業界也還沒有哪一家能像ABB這么鋪賽道。且看豪橫的ABB后續如何發力，也許借用協作機器人，能與老大拼一拼，也未可知。 期待ing~~~~~
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發表于 2021-8-28 15:49:11
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