协作机器人“大负载“的未来之争，谁在先行？

    以往，协作机器人因其轻量化、灵活性高的特征，主要被客户用来处理对负载要求不高的任务，所以相对于大负载协作机器人来说，低中负载场景中协作机器人的应用已经在前几年便获得了高速的增长。

但随着协作机器人的应用越来越广泛，协作机器人开始从低中负载领域，向大负载领域演进。

一方面，面对复杂且对安全性要求高的场景，客户越来越希望有更高负载的协作机器人来代替人工或者传统的工业机器人。

另一方面，在 SCARA 机器人与工业小六轴机器人的“围剿”下，竞争激烈的市场倒逼协作机器人厂家去拓展新的应用场景，而大负载成为了协作机器人厂家的新策略。

中科新松总经理李法设在接受高工机器人调研时表示，从负载的趋势来看，从低中负载逐渐向大负载演变主要是受到市场需求的驱动；同时，现在市面上的协作机器人厂家技术也越发成熟，推出来的产品无论是从机构设计还是算法，或者到整个供应链，成熟度越来越高，为大负载的出现奠定了基础。

为什么是“大负载”

协作机器人发展至今，性能正在不断地向工业方向靠拢，技术发展呈现“工业协作化”、“协作工业化”的趋势。

“未来协作机器人的增长点仍然在工业领域”已成为行业共识，目前市场上协作机器人的主流玩家们正在寻找工业上的增长点，其应用场景也越来越丰富，覆盖3C、汽车、半导体、金属加工、医疗、新零售、物流等多个场景。

但在开辟新的领域时，协作机器人厂家们也不约而同地面临着各种难题。最直接的就是，当协作机器人的负载变大时，性能便会大打折扣，例如效率和稳定性。要保证人员和机器的安全，协作大负载便会被设定在较低的速度下运行。

在李法设看来，一方面从安全性的角度看，当机器人与人或其它设备发生碰撞时，协作机器人就会停止运行，这属于基于力感知的被动安全响应机制；另一方面，协作机器人其实是从与人完全隔离的工业机器人，逐渐发展到人机相互协作的产品，大负载协作机器人可以借助多模态的传感器等来主动对环境进行充分的感知，以实现主动安全响应。

“负载的增加影响的不仅是安全性，还有机器人的抖动和精度等问题，协作机器人厂家在进行大负载产品的设计时，不仅要有全局优化的设计理念，也要在软件及控制算法层面保证机器人的综合性能。”

同时，协作机器人厂家在刚开始研发大负载协作机器人产品的时候，由于协作机器人刚度偏弱，故而必须在增大负载和扩大臂展之间权衡。

李法设介绍，首先臂展越长，对关节的负载也会越大，同时需要输出的功率或者力矩也会越大；其次，随着臂展的增加，极其考验协作机器人在轻量化设计时的刚度变形问题；再者，臂展的增加会使机器人更加柔性化，会增加机器人控制的复杂度，从而影响机器人的性能。

但在实际的场景中，搬运的物体不仅需要大负载的机器人，同样也需要机器人拥有较长的臂展。例如，在码垛的场景中，需要搬运的箱子外形尺寸比较大，使用标准协作机器人存在臂展过短、部署受限等痛点，拥有大负载、长臂展的协作机器人则可以解决上述问题。

可喜的是，随着技术的迭代，协作机器人的负载范围也越来越广泛，从3kg向 25kg 演进；臂展也越来越长，从618mm 拓展到2000mm，两者之间的“生存矛盾”亦得到良好的解决，大负载协作机器人频繁地出现在人们的视野中。

以大负载产品起家，走出差异化道路

纵观市场上的协作机器人玩家，在成立初期，大部分玩家瞄准的是中小负载产品，在技术的成熟和场景的需求下，慢慢瞄准大负载产品。

中科新松则是基于特定的客户场景需求，从大负载产品起家，慢慢过渡到中小负载产品，走出了一条差异化道路。

李法设回忆，中科新松在2017年便已经看准大负载协作机器人的需求。在彼时的半导体行业，中科新松发现在芯片后道生产工序中，上下料的载具基本是在15kg以上，这就需要机器人具备足够的负载能力的同时也具备安全性。

基于这个需求，中科新松在2017年开始进行大负载协作机器人的研发，2018年中科新松的20KG大负载协作机器人开始量产，后面又持续推出14kg负载的产品。2022年，看到以码垛为主的场景对重型物料的搬运需求越来越旺盛，便开始25kg负载产品的研发，直至2023年2月，中科新松25kg负载的产品面世。

据了解，中科新松推出的GCR25-1800，是DUCO多可协作机器人G系列中负载最大的一员，有效工作半径1800mm。该产品一经推出，便受到了业内的广泛关注。

从本体重量来看，GCR25-1800采用高集成度模块化设计，在降低研发和制造成本的同时，尽可能地减少本体重量，自重只有61kg，比20kg负载产品自重轻近10%。

李法设分析，从用户角度来说，本体自重下降的时候，除了小惯量保证人机协作安全，容易部署，同时能够保证较高的能源利用率，这是很多协作机器人厂商一直追求比较高的负载自重比的原因。

GCR25-1800可抓取25kg物品，拥有1800mm长臂展，完美适用于重型物料的搬运、码垛等应用；配套了全新的控制柜，体积相比原控制柜控降低30%，使得GCR25具有极高的灵活性，更适合狭窄空间使用。

李法设介绍，在研发大负载协作机器人时，中科新松首先会做全局优化设计的考量，以此实现工作空间、作业节拍、轻量化等多个设计目标。李法设认为，一体化关节的设计至关重要，在满足功能设计的基础上，还要满足散热、电磁干扰、防护等级、振动、装配工艺、可维护性等性能指标，会涉及到电机、驱动器和减速机等零部件，所以在设计的时候需要考虑到产业链协同。

为实现中科新松产品的轻量化以及集成化，解决高功率密度的机电控一体化关节高度集成的技术难题，中科新松的一体化关节的集成包含机构综合、电子电气综合、机电控综合、通讯设计以及热设计等关键技术，建立了电机矢量控制模型、全闭环控制模型、电磁仿真模型、关节动力学模型以及热力学动态模型等，实现 最大可达3000W 驱动功率。

工作节拍方面，GCR25-1800相比20kg负载的协作机器人节拍提升20%，重复定位精度可以达到±0.05mm，最后，GCR25-1800的操作软件加载了最新版DUCO CORE操作系统，可集成视觉操控等功能，提升人机交互体验。

李法设透露，GCR25-1800已经在码垛、重型物料的搬运场景实现了批量应用。

DUCO Cobot 多可协作机器人矩阵

当前，在中科新松核心技术的加持以及全局优化设计的考量下，中科新松已经拥有完善的 DUCO Cobot 多可协作机器人矩阵，负载范围已经全面覆盖25kg-3kg，臂长范围涵盖2000mm-618mm。丰富的负载和臂长选择，可轻松应用于汽车、能源、半导体、3C、食品药品、教育科研等多个行业，为客户提供更多产品选型和更精准的成本控制，实现效益最大化。

大规模落地来临？

相较于工业机器人，协作机器人的轻量化设计，让其安全性更高，且部署难度小。

比如在部署方面。在面向场景部署时，不同的场景有不同的操作对象，协作机器人使用前不需要像传统工业机器人一样重构整条产线，可直接对接现有产线。使用中，传统工业机器人出现故障时，可能导致整条产线的停工。但协作机器人如果损坏，则可以现场快速更换另一台产品，减少现场部署和调试的成本。此外，协作机器人还可以和AMR结合，拓展应用边界，摆脱固定在同一个地方的束缚。

可以说，协作机器人的出现，扫除了传统工业机器人与产线工人之间人机协作的障碍，满足生产制造的自动化需求。

近年来，随着协作机器人的玩家越来越多，协作机器人行业开始从无序逐渐走向有序，进入了一个新的发展阶段。

“相较于工业机器人的发展，协作机器人的发展还处于爬升期。”在李法设看来，协作机器人尚未达到真正大规模的阶段。

对此，李法设认为，可以从以下几个维度出发，加快协作机器人的发展速度。

一是价格。目前协作机器人的价格已经相对较低，但随着场景的不断细分，未来的协作机器人产品也可能会根据不同的场景逐渐分化出不同的产品，其价格也会有差异。从某种程度上而言，价格的下沉，一定会扩大或者激发更多新场景。

二是场景。协作机器人智能化的提升，将有助于协作机器人的使用场景进一步拓展，不仅可以适用于工业场景，也适用于商业、新民用以及家用等领域，这些新场景的开拓为协作机器人带来更大的想象空间。

高工机器人产业研究所（GGII）数据显示，预计到2026年，中国协作机器人销量将突破10万台大关，市场规模将突破100亿元。

GGII认为，预计未来几年，随着技术的进步和产品价格的下行，协作机器人的接受度将获进一步提升，真正实现量产应用的厂商逐年增加，市场竞争日趋激烈。

“以往谈论得较多的是各家都有哪些产品，现在各家关注得更多的是场景开拓。”李法设判断，协作机器人的竞争已经走向了下半场。

接下来，中科新松将会从两方面出发，持续提高自身竞争力。

一方面，持续的深入场景。面向场景精心打磨产品，让产品和场景需求的匹配度更高；另一方面，抓住出海的机遇，加快海外市场的拓展。目前新松已经在欧洲和东南亚等地区设立了子公司。

李法设表示：“从中科新松的角度看，我们不仅希望在海外进行销售，还希望与当地的合作伙伴共同实现本地化的‘全球化’，更好的响应海外客户的需求，加快中科新松海外市场推广的速度。”