雷鋒網(wǎng)按：本文作者韓峰濤，珞石科技（工業(yè)機器人供應商）產(chǎn)品總監(jiān)。

協(xié)作機器人是當前工業(yè)機器人領域一個非常熱門的研究方向，國際機器人大廠陸續(xù)推出了多款協(xié)作機器人產(chǎn)品，國內(nèi)也有很多廠商已經(jīng)或者準備進入這個領域。對于這樣一個傳統(tǒng)機器人行業(yè)里的“新興領域”，我們可以抓住哪些機遇，又面臨著什么挑戰(zhàn)呢？

本文整理自8.6~8.7日在廣州舉辦的 “協(xié)作機器人-前沿與挑戰(zhàn)” 學術研討會演講稿，略有增減，不足之處歡迎各位朋友指正。

每一頁Slide的文字介紹位于圖片的下方。

▲ 首先介紹一些協(xié)作機器人的背景。

▲ 協(xié)作機器人近幾年才開始獲得廣泛關注，但實際上協(xié)作機器人的概念首次提出是在上世紀90年代。

我們知道世界上第一臺工業(yè)機器人是部署在GM的工廠，協(xié)作機器人的起源同樣與GM有關。在1995年GM Motor Foundation贊助了一個項目，試圖找出讓機器人變得足夠安全的方法，以便機器人可以和工人協(xié)同工作。之后在1996年，西北大學 (伊利諾伊州)的兩位教授（J. Edward Colgate and Michael Peshkin）首次提出了協(xié)作機器人的概念（cobot）。

之后幾年，出現(xiàn)了很多在運動學結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)機械臂不太一樣的協(xié)作機器人，但最終沒有獲得大規(guī)模發(fā)展。個人更傾向于把歐洲在2005年開始的SME計劃作為協(xié)作機器人正式興起的起點，SME計劃的很多成果是使用傳統(tǒng)工業(yè)機器人完成的，與現(xiàn)在流行的協(xié)作機器人更為接近。

▲ 經(jīng)過幾年的發(fā)展，市場上已經(jīng)出現(xiàn)了很多款協(xié)作機器人，上圖列舉了幾種主流的產(chǎn)品。

UR5是世界上第一臺協(xié)作機器人，由丹麥的Universal Robot公司在2009年推出，這是第一設計目標就是協(xié)作的工業(yè)機器人產(chǎn)品。

Franka，令人印象深刻的低價格，以及更為智能化簡單化的編程方式，官方消息是2017年春天開始出貨。

Techman，來自臺灣的協(xié)作機器人，從去年在國外開始亮相，今年的Ciros 2016第一次在國內(nèi)大型展會上亮相。

Life Robotics CORO，日本的協(xié)作機器人公司，其產(chǎn)品目前只針對日本本土市場出貨，獨特的本體結(jié)構(gòu)設計。

Rethink Baxter市場表現(xiàn)很差，到今天為止出貨量應該在1000多臺，后續(xù)推出的單臂Sawyer硬件配置很不錯，但在國內(nèi)的售價有點高。

來自德國的Gomtec Roberta，去年4月份被ABB收購，這樣一來ABB除了Yumi之外，又多了單臂協(xié)作機器人產(chǎn)品線，加入了主流協(xié)作機器人的市場競爭。

▲ 協(xié)作機器人作為新興的、備受關注的機器人種類，其具備很多優(yōu)點，概括起來主要有三個：安全，低成本以及易于上手的使用方式。使用協(xié)作機器人的地方，基本上不再需要系統(tǒng)集成商（System Integrator）的角色，大部分場合可以做到即插即用，非常好的符合中小企業(yè)的需求。

但是協(xié)作機器人并不是萬能的，它只是現(xiàn)有機器人產(chǎn)品線中一個新興的細分品類，具有很多傳統(tǒng)機器人無法比擬的優(yōu)勢，但是也有不少缺點。比如說，為了降低碰撞造成的損失，整個機器人的速度和重量必須被限制在一定范圍內(nèi)，所以協(xié)作機器人的速度普遍都很慢，負載也比較低，較小的自重導致剛性比傳統(tǒng)機器人差很多，重復定位精度一般比傳統(tǒng)機器人要低一個數(shù)量級。

如果要用一句話來概括協(xié)作機器人的應用范圍的話，那就是：

Human class，human-scale task in a human environment .

來自Baxter的廣告詞，寫的非常貼切。

▲ 簡單了解完協(xié)作機器人的背景，接下來看一下協(xié)作機器人帶給我們的機遇。

▲ 在讓機器人更安全（二）- 協(xié)作機器人的興起 - OnionBots - 知乎專欄 中我們介紹過，協(xié)作機器人的主要目標客戶是中小企業(yè)（ SMEs），目前全球共擁有超過600萬家中小企業(yè)，提供了全世界接近70%的制造能力，基于如此龐大的潛在用戶基數(shù)，整個協(xié)作機器人工業(yè)市場的增長預期是非常高的。

根據(jù)巴克萊的預測，到2025年，全球協(xié)作機器人的銷售額將從2015年的1.16億美金，增長到114億美金，增幅超過100倍，這幾乎相當于2015年全球工業(yè)機器人整機市場的銷售額。

但是我認為協(xié)作機器人的表現(xiàn)將會超過這個預測，原因是協(xié)作機器人不光可以用在工業(yè)領域，更大的增長動力來自于非工業(yè)領域，或者說商業(yè)領域（具備實用價值的消費級機械臂短期內(nèi)還不太現(xiàn)實）。在不久的將來，非工業(yè)領域的銷量就會獲得巨大增長。

協(xié)作機器人在工業(yè)領域的增長方向是比較清晰的，在這方面有很多市場分析報告，感興趣的知友可自行Google，接下來我們主要講一下非工業(yè)（商業(yè)）領域的市場。

▲ 我們所說的商業(yè)領域其實包括了很多細分方面。協(xié)作機器人用于商業(yè)領域，也是ToB的一種，但市場規(guī)模會比工業(yè)領域大很多。

目前研究和產(chǎn)品化比較多的是物流倉儲和醫(yī)療兩個領域。

例如倉儲物流領域中的揀貨環(huán)節(jié)，目前主要有兩種方案：一種是貨架移動而揀貨員不動，以亞馬遜的kiva Amazon Robotics 系統(tǒng)為代表；另一個思路是保持貨架不動，而使用移動機器人+機械臂來代替工人完成移動揀貨的功能。例如右上角的IAM Robotics，使用了FANUC的LR Mate 200系列輕型機器人搭配3d視覺系統(tǒng)來做貨架分揀，在電商如此發(fā)達的今天，這是一個非常有潛力的市場。

再一個是醫(yī)療康復機器人、義肢機器人，由于協(xié)作機器人比較安全，加上機械臂模仿人類手臂的靈活特性，非常適合用在這些場合。

▲ 除了以上兩個領域，還有很多機器人在生活中的嘗試，都取得了不錯的效果，但是由于傳統(tǒng)機器人安全性較差，在使用時有很多限制，而協(xié)作機器人的出現(xiàn)，將在很大程度上加快機器人的普及。

例如視頻/電影拍攝，2014年的一部電影《地心引力》，由于要實現(xiàn)失重情況下的大范圍快速旋轉(zhuǎn)拍攝，傳統(tǒng)方式存在很多局限，因此很多鏡頭就是Bot&Dolly這家公司使用工業(yè)機器人來完成。還有左上角的Bolt系統(tǒng)，使用了史陶比爾的機器人，也有很多可參考的成功案例。但是這些都是面向大型商業(yè)廣告和商業(yè)電影市場的，價格昂貴且使用不方便。目前還沒有面向小型工作室的機器人低成本攝像系統(tǒng)，存在著很大的市場空間。

再有一個比較成功的案例是用作商業(yè)展示，例如右上角是MESO為 BMW xDrive做的一個互動展示系統(tǒng)，其中使用了ABB 120來作演示的主角，相比單純的播放視頻，互動性更好，大家如果感興趣可以去搜一搜。

其他的諸如按摩，餐飲等等，都是很不錯的應用方向，協(xié)作機器人可以非常好的滿足這些需求。

協(xié)作機器人帶給我們的巨大機遇當然不止以上提到的幾個領域，生活中還有無數(shù)個可以用到機器人的環(huán)節(jié)有待我們?nèi)グl(fā)掘。

▲ 之所以認為協(xié)作機器人如此重要，是因為協(xié)作機器人的出現(xiàn)為我們提供了一個讓機器人走入普通人生活的可能性。

機器人行業(yè)其實和計算機行業(yè)有很多類似的地方，一開始計算機主要用于科研機構(gòu)以及大型公司，直到70年代出現(xiàn)了微處理器和較為簡單的BASIC編程環(huán)境，再加上整機成本大幅下降，個人電腦才慢慢走上歷史舞臺。

而現(xiàn)在的協(xié)作機器人就類似于40年前剛剛起步的個人電腦，雖然還有很多不完美的地方，但是代表了一個新的開始，從協(xié)作機器人開始，普通人將越來越多的接觸到先進的機器人技術，并從中獲益。

▲ 一個新興市場中，機遇與挑戰(zhàn)并存是一個必然的狀態(tài)。

▲ 首要挑戰(zhàn)就是人才缺乏，這體現(xiàn)在了產(chǎn)品研發(fā)的整個鏈條中：

研發(fā)團隊：系統(tǒng)架構(gòu)，運動控制，伺服驅(qū)動，機械/硬件設計，安全功能開發(fā)等。

產(chǎn)品團隊：產(chǎn)品定義，競爭策略，用戶體驗，工業(yè)設計等。

生產(chǎn)團隊：加工、組裝，供應鏈體系建設，質(zhì)量控制等。

請注意這里強調(diào)的是團隊，機器人是一個涉及很多專業(yè)的交叉學科，只在某些方面做得好，是無法做出好的機器人產(chǎn)品的。

本來國內(nèi)以前搞機械臂的人就不多，創(chuàng)業(yè)潮一來，人才更加難找。

優(yōu)秀人員的匱乏導致優(yōu)秀的團隊建設進展緩慢，進而影響產(chǎn)品的研發(fā)速度。

▲ 國內(nèi)機器人核心零部件一直是個大問題，我們常說的控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、減速器三大零部件的國產(chǎn)化一直沒有得到很好的解決。

這個問題在協(xié)作機器人產(chǎn)品中更為突出，因為協(xié)作機器人使用了很多傳統(tǒng)機器人沒有使用的零部件，例如直驅(qū)電機，模塊化的編碼器，關節(jié)力矩傳感器，安全控制器等等。

以電機為例，傳統(tǒng)機器人使用交流伺服系統(tǒng)，國產(chǎn)的交流伺服雖然性能比不上國外產(chǎn)品，但至少有勉強可用的替代產(chǎn)品。而協(xié)作機器人大部分使用中空直流電機，這個在國內(nèi)就很難找到合適的產(chǎn)品。如果選擇外資品牌，例如科爾摩根的直驅(qū)電機，同樣扭矩下，直驅(qū)電機的價格大約在交流電機的3~4倍，使用這樣的零部件成本是肯定無法降低的，國產(chǎn)機器人就失去了“價格”這個可能是最大的競爭優(yōu)勢。

再比如安全控制器，市面上也有不少現(xiàn)成的安全控制器，但多是以面向流程工業(yè)的安全PLC為主，絕大部分只能處理數(shù)字IO信號。這些安全控制器不但價格昂貴（5k+，比整個控制器的硬件成本還貴），并且無法實現(xiàn)機器人某些專用的安全功能，例如速度限制，力矩限制，空間限位等。

類似的問題還有很多，由于協(xié)作機器人關節(jié)的集成度很高，很多看似不起眼的小部件都會影響最終的產(chǎn)品定型和量產(chǎn)。

▲ 對于一個產(chǎn)品來講，要想在市場上站穩(wěn)腳跟，性能、品牌、價格這三個方面至少要有一個具備較強的競爭力，否則很難在市場競爭中獲得優(yōu)勢。

對于協(xié)作機器人來說，在當前市場上已經(jīng)有很多競品存在的情況下，如何定位自己的產(chǎn)品和目標市場是一個值得大家認真思考的問題。

▲ 前面說協(xié)作機器人的一大特點是低成本，但實際上現(xiàn)在的協(xié)作機器人還是不夠便宜。上圖右側(cè)給出了三款主流機器人的售價，最早的UR5國外售價35000刀，國內(nèi)大概15~16w人民幣；Rethink Sawyer在美國的售價是29000刀，國內(nèi)價格較高，現(xiàn)在看來不會低于25w；公開售價最低的就是今年剛剛發(fā)布的franka，但是目前看來，franka的思路可能不是靠賣硬件賺錢，而是想通過軟件來賺錢，這樣的話與前兩個沒有太大的可比性。

那我們說的低成本，要低到多少呢？就是投資回報期ROI要在6~12個月（UR宣稱它可以有6個月的ROI，但那是按照國外的工資標準來計算，在國內(nèi)16w的售價，基本要1~2年）

以前面我們說的商業(yè)領域為例，如果把機器人用于餐飲行業(yè)，目前北上廣一個普通的餐廳服務人員月薪在4000左右，一年下來餐廳的總體支出在6w（含社保/公積金/其他）左右，即$10k，因此機器人的批量售價最好控制在6w元以內(nèi)（ROI = 1年）。

這個價格對于工業(yè)機器人來講成本壓力很大，但是商業(yè)市場相對于工業(yè)市場的一個非常大的優(yōu)勢在于，它的市場空間比工業(yè)市場大很多。對于工業(yè)機器人來講，一年5000臺的出貨量已經(jīng)很高了，而這個數(shù)字對于商業(yè)機器人來說，可能都不值得一提。量上去了，價格下來就很容易，想一想20年前的大哥大多少錢，現(xiàn)在的手機多少錢。

▲ 現(xiàn)有的協(xié)作機器人已經(jīng)足夠簡單好用了嗎？我覺得不是，如果你使用過UR，或者Sawyer，你會發(fā)現(xiàn)他們提供的圖形界面只能完成一些簡單的Pick&Place任務，稍微復雜的工作還是會涉及到使用機器人語言進行編程。

隨著協(xié)作機器人應用領域的不斷擴展，為了讓更多的人可以使用機器人，提供更簡單直觀，功能更強大的編程方法是一個必然的趨勢。

目前業(yè)內(nèi)有幾家公司在進行這方面的嘗試，例如日本的MUJIN，他們提供了一種簡單快速的3D環(huán)境重建方法，以及一種針對復雜環(huán)境進行自動軌跡規(guī)劃的技術，可以極大的降低機器人部署時間和工作量。

另外，前一段時間發(fā)布的Franka也有自己的一套圖形化編程環(huán)境，根據(jù)官方資料，這是一套非常完備的圖形化編程系統(tǒng)，通過組合不同的基本元素，用戶可以在不具備任何專業(yè)知識的情況下編寫非常復雜的機器人程序。

機器人在靈活性和智能性方面還很不好用，如何降低機器人的使用門檻，讓機器人更好用，是一個很好的切入點和創(chuàng)業(yè)方向。

▲ 很多媒體喜歡用“彎道超車”這個詞，好像我們在傳統(tǒng)工業(yè)機器人落后了，就可以憑借協(xié)作機器人翻身，這是一個非常不現(xiàn)實的想法。

前面我們說過，由于供應鏈和技術積累的原因，國內(nèi)協(xié)作機器人產(chǎn)品化的難度實際上比傳統(tǒng)機器人還要高，如果把中國龐大的市場需求當做車道，那我們的車在哪里？沒有一個好的或者至少是靠譜的產(chǎn)品，我們拿什么超車？

上圖右側(cè)給出了目前業(yè)界一些著名公司的成立時間，不考慮他們之前的技術積累，僅從這一點上，我們就已經(jīng)落后十年了。

那我們就沒有機會了么，當然不是，我對國產(chǎn)機器人還是充滿信心的。近幾年選擇從國外著名實驗室、高校以及公司回國的人才越來越多，帶來很多新的思想和技術，這對國內(nèi)機器人產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)快速發(fā)展打下了一些技術基礎。

此外，我們國內(nèi)的勞動力市場由人口紅利轉(zhuǎn)到了工程師紅利，相對于國外技術公司較高的運營成本，國內(nèi)公司的總體運營成本要低很多。

再一個，市場的突破并不一定是技術領先，創(chuàng)新的市場策略同樣可以帶領公司成功突圍。

我一直堅信中國機器人的未來一定是由國產(chǎn)機器人主導，因此希望大家多交流，多學習，端正心態(tài)，樹立信心，共同把中國機器人的事業(yè)做大、做強。

That's all.

雷峰網(wǎng)原創(chuàng)文章，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。詳情見轉(zhuǎn)載須知。