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释放机械助力 协作机器人成长态势确定
 

【作者: 王岫晨】2019年08月13日 星期二

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近年来,协作机器人(Cobots)市场呈现了快速成长的态势。这主要是因为协作机器人技术产生了典范式转变,陆续问世的协作机器人在更多不同领域得到超??想像的应用实例。此外,协作机器人的价格也大幅下降,这导致这些机器人的投资和成本效益可快速回收。正因为更多产业对於协作机器人的需求大幅增加,并且由於应用领域扩大和成本下降,预计这种趋势将在未来几年将继续成长。



图一 : 全球每万员工的机器人数量,台湾工业界还有很大的增加空间。换句话说,商机无限。(source: Universal Robots提供)
图一 : 全球每万员工的机器人数量,台湾工业界还有很大的增加空间。换句话说,商机无限。(source: Universal Robots提供)

协作机器人常见用来处理包括材料选择、小零件装配、CNC机器管理、成型操作、测试和检查、胶合、分配、焊接、包装、驱动和抛光等。使用协作机器人的主要产业包括汽车、电气、电子和半导体、塑料和聚合物、制药和化学、食品和饮料、航空航太和国防、金属和机械加工等,目前甚至在一般饮品店中也可见到用於手摇饮的包装过程。


不同产业需求快速成长

全球协作机器人市场规模在2018年约为6.491亿美元,预计将从2019年到2025年将以44.5%的复合年成长率增加。协作机器人目的在於共享的工作空间中与人类进行协同作业。可以发现中小型企业(SMEs)的日益普及,以及对制造过程自动化的投资需求,是推动协作机器人成长的关键因素。目前常见到在智能产线的零件装配和电子产品装配等领域,与人类一起协同作业的机器人需求正不断大增。


图二 : Universal Robots大中华区总经理苏璧凯认为,台湾作为电子零件制造重镇,对於机器人的需求也名列前茅。
图二 : Universal Robots大中华区总经理苏璧凯认为,台湾作为电子零件制造重镇,对於机器人的需求也名列前茅。

协作机器人在开放环境中,与员工有效合作的能力,使得产业中的安装数量持续增加。这些协作机器人采用更先进的感测器、软体和终端工具(EOAT)设计,有助於防止员工受伤。而技术的发展也使机器人的技术进步显着。最初,这些机器都十分昂贵,并且只具备有限或受限的功能,例如只具备固定轴或固定旋转角度。然而,随着技术的进步,新一代机器人可以透过更低的价格,有效地执行惊人的任务。此外,由於总体支出的最隹化和生产率的提高,它们也有快速的投资报酬率(ROI)。


越来越多人关注亚太区协作机器人的质量与精确度。随着对自动化、人工智能的采用,亚洲市场预测将有快速成长的巨大潜力。

在工业环境中部署机器人,将使工作场所发生的伤害和事故的数量减少。此外,它还提高了产品的品质,并增加各种业务的利润。统计和调查都证实了采用协作机器人的企业可实现更大的产品利润率。由於协作机器人的优势,和从协作机器人的部署中获得更有吸引力的投资回报,使得协作机器人正经历了不同产业的巨大需求。预计协作机器人将在汽车、电子、包装和装配、物流和机床加工等应用中,实现更快的成长。



图三 : 许多自动化厂商将协作机器人结合无人车,让机动性大幅提升。
图三 : 许多自动化厂商将协作机器人结合无人车,让机动性大幅提升。

目前包括亚马逊等零售商和电子商务巨头,都已经采用了协作机器人技术。这些电子零售商的物流作业,在整个供应链中发挥着重要作用,因此积极采用协作机器人来帮助他们的仓库工作人员。由於物流部门对协作机器人越来越感兴趣,使得设备制造商正在物流系统内部导入协作机器人,进而减少技术支出并提高机器人能力,以满足客户的严格要求。


拾取和放置功能重要性日增

根据有效的载荷能力,协作机器人市场依据施力程度分为5公斤、10公斤,以及10公斤以上等不同级别。在2018年,具有5公斤有效载荷能力的协作机器人占有最大的市场比重,这归功於机器本身的灵活性、轻量机身和其容量,以满足低重量的协作过程,如放置、拣选和测试等。放眼未来,由於市场需求能够动作更精确、可靠并处理更大负重的大型任务,因此预计10公斤以上有效载荷的协作机器人也将显着成长。


若依据应用领域,可进一步分为装配、拾取和放置、处理、包装、质量测试、机器管理、胶合和焊接等。在2018年,装配部门占有了最大的市场比重,这是由於协作机器人能够将重复和简单的工作,以及更复杂的装配工作相结合。



图四 : 过去只有在传统制造业中才能看到机器人,现在路边的手摇店就有其踪迹。
图四 : 过去只有在传统制造业中才能看到机器人,现在路边的手摇店就有其踪迹。

值得注意的是,拾取和放置的协作机器人正不断被采用,市占比重也越来越高。这些协作机器人用於垂直的拾取和放置应用,并在处理库存时可提升准确性。拾取和放置用的协作机器人重量轻、体积小,可以在有限的空间内部署。


观察协作机器人最重要的应用市场包括汽车、食品和饮料、家具和设备、塑料和聚合物、金属和机械、电子、以及制药等。汽车产业在2018年占约24%的市场比重,由於协作机器人具有降低生产停工成本和减少占地面积等关键因素,预计未来占有率将可??进一步成长。越来越多的自动化设备开始注重节省时间和降低成本,这是推动汽车产业采用机器人来处理材料设备的关键因素。而随着新金属和化学品的推出,将可提供更低成本效益和更轻的重量,市场将持续以创新为导向,来达到更低的制造成本。


欧洲是重要市场

欧洲是协作机器人重要的市场,2018年占据约37%的整体市场比重,这主要归功於协作机器人在电子、物流和检验等不同领域的大量应用。此外,协作机器人技术的区域成长还可以归功於各种优势,例如增加协作机器人的采用,并提高工作场所自动化程度,来提供更高效率的最隹制造环境。


越来越多的人也关注亚太地区协作机器人的质量与精确度,透过增加协作机器人的部署,将能够产生更高品质的产品、提高效率、减少浪费并使产品标准化。此外,随着对自动化、人工智能的采用以及其他技术的重视,亚洲市场预测也将有快速成长的巨大潜力。


图五 :  Epson将机械手臂搭配无人搬运车,可进行活动现场饮料发送,展现机械手臂的多元应用可能。
图五 : Epson将机械手臂搭配无人搬运车,可进行活动现场饮料发送,展现机械手臂的多元应用可能。

目前协作机器人的市场供应商包括ABB集团、 DENSO机器人、 爱普生机器人、 Energid Technologies、 F&P Robotics AG、 Fanuc、 库卡、 MRK-Systeme GmbH、 Precise Automation、 Rethink Robotics、 Robert Bosch GmbH、 Universal Robots、 安川电机株式会社、 MABI AG、 Quanta Storage、Techman Robot、 Franka Emika GmbH、 AUBO RoboticsComau SpA等。为了在市场上获得竞争优势,这些供应商会建立彼此合作夥伴关系,以扩展他们的产品组合。例如2018年,KUKA就透过其子公司KUKA Robotics Korea,与现代重工控股的机器人部门(现代机器人部)门建立了策略合作夥伴关系,未来将协助现代重工扩展韩国地区的产品组合。


协作机器人成长快速

目前有许多协作机器人的供应商都正致力将协作机器人推广到全球更多的应用领域,协助各规模企业增加竞争优势。Universal Robots大中华区总经理苏璧凯指出,全球工业机器人市场目前正稳健成长。根据国际机器人联盟(IFR)公布的 2018 年世界机器人报告(IFR World Robotics 2018, Industrial Robots 2018)指出,未来预计将保持稳定15%的成长,而协作机器人是其中成长最快的市场。


美国市场研究顾问The Insight Partners预估2025年时,协作型机器人的市值将成长为目前的1.5倍,总市值将高达约90亿美金。印度市场研究顾问Markets and Markets同样预估2025年市值将有1.5倍的成长,总额则约为123亿美金(不同研究机构对协作机器人定义稍有出入,预估数值可能有些微落差)。


台湾半导体产业需求强劲

苏璧凯认为,目前工业机器人重点发展聚焦在汽车工业、电子制造及金属零件三大产业,而中国是现今全球最大的市场;但台湾作为电子零件制造重镇,对於机器人的需求也名列前茅。根据IFA数据,2017年台湾工业机器人的市场排名为全球第六,光是2017年就导入了7,300台。以2018年机器人使用密度而言,台湾也位列全球第八。因此,协作机器人在台湾半导体产业拥有很大的成长空间。


事实上,自动化并不仅仅局限於传统制造业,而是适用於所有产业。综观 Universal Robots目前客户产业别,从电子零件、金属零件、汽车工业,到生医药厂、科研机构,甚至是食品、家具、玩具等制造商应有尽有。在应用端上,协作机器人较传统工业机器手臂更具弹性,其快速设定、能在较小空间中作业、且经安全评估後,能与人协作无须装设保护栅栏等特性,都能协助企业快速适应自动化生产流程,进而助力企业迅速回收成本。而协作机器人具备的弹性,使其不只能应用在大型企业,更可满族全球中小企业的多元商机。



图六 : 双臂协作机器人可同时多工运作,效率更加倍。
图六 : 双臂协作机器人可同时多工运作,效率更加倍。

面对快速变动的市场环境,苏璧凯认为以人为本、更弹性化的生产流程,绝对是未来的工业趋势。不论企业规模,许多企业主都已意识到,必须导入能适应生命周期越来越短的制造设备。许多企业也正着力於减少厂房空间,降低工作的复杂性以提升生产效率,人与机器共同协作将是所有产业的发展趋势。


台湾企业的协作机器人多元应用

台湾企业导入协作机器人的应用十分多元,以塑胶射出厂商百泰齐(BTC)为例,为了解决人才短缺及订单趋向多元客制化的问题,百泰齐导入协作型机器人,以协助企业转向更弹性的生产流程。


除了制造业外,台湾特有手摇餐饮业也有导入协作型机器人的实例。为了使员工能专注於饮品开发,Babo Arm珍珠手作自动化茶饮采全自动化制作,从取杯、装冰块、入茶、摇杯,到放入封膜机及递给客户,全都由协作型机器人单独完成。


结语

从传统的汽车工业、电子制造及金属零件,到中小型企业,甚至现在的一般消费性茶饮店,都可见到协作机器人导入的身影。特别是对於一般的消费茶饮店,此项应用的意义重大,因为过去只有在传统制造业中才能看到机器人,现在路边的手摇店就有其踪迹。而预计未来,人们也将可看到越来越多人与机器人共享空间的案例,协作机器人将越来越深入人们的生活之中。


机器人技术六大趋势


由於自动化步伐的加速,特别是机器人设备,在过去十年之间大大影响了制造业,这些发展并没有出现逆转或放缓的迹象。我们可以先观察目前正在发生的机器人技术六大趋势,这些在不久的将都将持续影响制造产业。


趋势一:重型机器人手臂增加。重型机器人手臂可以保持工作流程平稳运行,防止人为疲劳或拉伤造成的意外伤害。根据市场分析师预测,到了2026年,对重型机器人手臂的需求将成长至147亿美元。在这段时间里,作业场合将会有更多机会使用到这些类型的机器人。


趋势二:对Cobots的依赖更高。制造业的工作人员习惯於与人类一起工作,目前趋势是与人类一起工作的协作机器人(cobots)大举进军制造业与其他商业场合。Cobots有一个特色:轻巧和效率,可以在工作场所或工厂区域之间进行移动。在过去,工厂周围人员不断移动,容易导致工作人员与这些车辆发生碰撞会造成各种伤害,协作机器人的出现,将可大大减少这个问题的发生。


趋势三:感测器使大型机器人对人类更安全。除了在工作人员之间安全工作的协作机器人之外,更大更强力的机器人通常必须留在封闭的围篱内工作,而人类工作人员则必须保持安全的距离。这些现况可能会在未来五年内发生变化,这要归功於那些让大型机器设备对工作人员更安全的感测器元件。许多厂商开始将大量感测器放置在机器人周围,如此一来机器就可以透过软体来构建周围环境的工作模式。


趋势四:应用於更危险的环境。机器人制造商正不断推出能够因应危险环境的机器人。例如手工焊接、接近有毒气体和强烈烟雾的,或者在具有易燃蒸汽的工厂环境中工作。在接下来的数年内,这些机器人将在工业制造环境中得到更广泛的应用,这可以为人类做更安全的工作。


趋势五:更软性的机器人。具有更柔软元件的机器人已经成为未来发展新趋势。在机器人上使用塑料或橡胶等材料覆盖,可以承受更多运动的压力,此时机器对人类的意外接触会产生较小的危险。


趋势六:改进的机器人外骨骼。在不久未来,将会有第一个电池供电的全身工业机器人外骨骼问世(据称将在2020年)。它可为装载者佩戴者提供20比1的强度力道提升。随着机器人外骨骼在更多环境和应用中进行测试,并证明它们适合特定目的,未来采用率将迅速提升。


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