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(xié)作機器人，再加上原先已有的雙臂YuMi和單臂YuMi，ABB在協(xié)作上的產(chǎn)品布局變得相當(dāng)有意思。

本期就和大家聊聊，如果評價ABB最新發(fā)布的兩款協(xié)作機器人以及ABB展示出來的產(chǎn)品布局。

本文內(nèi)容均來自ABB的公開資料以及根據(jù)其資料的猜測，若有說得不對的地方，歡迎留言指正。

ABB協(xié)作機器人盤點

雙臂YuMi

作為ABB全球發(fā)布的第一款協(xié)作機器人，大家現(xiàn)在已經(jīng)非常熟悉，這款在2015年發(fā)布的協(xié)作機器人產(chǎn)品，在當(dāng)時確實非常驚艷，更驚艷的是早在2011年YuMi就拿到了德國紅點“Best of the best”設(shè)計大獎，人形雙手環(huán)臂的招牌動作使其與人的距離更接近了一步。

即使放到現(xiàn)在，6年過去了，YuMi仍是可圈可點。在中國可見的協(xié)作中，YuMi也是唯一可見的量產(chǎn)的雙臂協(xié)作機器人。而且從設(shè)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(xié)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(fā)布后，才發(fā)布的單臂YuMi。學(xué)霸都喜歡從最難的題開始解么……

單臂YuMi

單臂YuMi其實就是雙臂YuMi取其一臂單獨形成一款產(chǎn)品，電控柜自然也與本體分離了。二者手臂結(jié)構(gòu)相同，下面我們詳細(xì)看看單臂YuMi的特點。

小負(fù)載。YuMi的負(fù)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等。

高精度。YuMi的重復(fù)定位精度是0.02mm，而其它品牌的協(xié)作機器人基本是0.1mm的級別。即使這幾年其它家產(chǎn)品的精度陸續(xù)有提高，但也以0.05mm或者0.03mm居多，0.02mm堪比工業(yè)機器人。

非中空。YuMi的高精度也與其關(guān)節(jié)設(shè)計有關(guān)，其并沒有采用協(xié)作標(biāo)配的中空無框電機+中空諧波+剎車+驅(qū)動器的設(shè)計，而是采用工業(yè)機器人常用的伺服電機+直插諧波的方式。

這種設(shè)計的優(yōu)勢明顯，裝配相對容易，剎車?yán)慰浚姍C成本也較低（當(dāng)然不要跟國產(chǎn)比成本）；相應(yīng)的劣勢也很明顯，因為非中空，手臂里也沒有驅(qū)動器，因此像工業(yè)機器人一樣，從末端到基座，線纜的數(shù)量是疊加的，這樣一個是限制了關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)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，其關(guān)節(jié)間應(yīng)該是采用了雙C形的布線方式，但細(xì)節(jié)上有不少工藝的設(shè)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，這也與YuMi面向的應(yīng)用場景一般工況良好也有直接聯(lián)系。

無力傳感器。YuMi并沒有配備關(guān)節(jié)力傳感器，而是采用電流環(huán)的方式實現(xiàn)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的力控算法實現(xiàn)得較好之外，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(xué)辨識相對更準(zhǔn)一些。但是，因為沒有力傳感器，也就無法實現(xiàn)精準(zhǔn)力控，因此我們看到的YuMi的Demo一直沒有這一體現(xiàn)。

CRB 15000

主角來了！CRB 15000 是本次ABB發(fā)布的協(xié)作之一，取名GoFa，取義Go faster, Go further than ever。接下來，我們看看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(jié)構(gòu)與配色來說，比較簡潔。

構(gòu)型上CRB 15000 并沒有采用現(xiàn)在市場上最多的UR構(gòu)型，與YuMi的構(gòu)型更相似一些，主要是J3關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸與J4關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸不交叉，J5、J6關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸也不交叉，猜測除了J4關(guān)節(jié)放后面重心靠后之外，也可以比較好的避免奇異點。

負(fù)載5KG，臂長950mm。這個對UR5的針對性就很明顯了，負(fù)載相同，臂長比UR5長100mm。但是末端線速度上感覺ABB標(biāo)得保守了，只有2.2m/s，而UR5是3m/s，實際應(yīng)該可以更快。精度0.05mm相比UR5 0.03mm稍低一點，但是重復(fù)精度個人認(rèn)為不太好直接對比數(shù)據(jù)，都是參考國標(biāo)，但是測試手法可能不盡相同，結(jié)果就可能不太一樣，因此不做評價。

指標(biāo)燈與按鈕。指示燈與按鈕現(xiàn)在也算是協(xié)作的標(biāo)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）。對于按鈕的設(shè)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(shè)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(xiàn)單手示教編程，而放到6軸上，就可能雙手配合操作了，當(dāng)然放到末端也會增加設(shè)計難度，所以不知是因為設(shè)計難度的取舍還是有其他考慮。

不大的關(guān)節(jié)范圍。不知出于什么緣由，CRB 15000標(biāo)稱的關(guān)節(jié)范圍只有±180°，這與iiwa相似，iiwa的關(guān)節(jié)范圍還更小點。不知是否由于加了力傳感器更線更復(fù)雜，所以布線更困難，不像UR 標(biāo)正負(fù)360度。

老實說，UR這個標(biāo)法也有點爭議，一個是像2、3關(guān)節(jié)這種標(biāo)了也沒用，根本跑不到就自己打自己了，其它關(guān)節(jié)除了6軸，也極少會轉(zhuǎn)這么大角度。最關(guān)鍵的是，萬一有個應(yīng)用多個關(guān)節(jié)都要跑±360°，不知UR的線能扛多久。所以這一點上，ABB的標(biāo)法還是比較實在，不攀比。

帶關(guān)節(jié)力傳感器。根據(jù)官方介紹，CRB 15000是帶關(guān)節(jié)力傳感器的，這表現(xiàn)了實現(xiàn)精準(zhǔn)力控的硬件條件的已經(jīng)具備了。不過目前對于這方面的展示也尚未看到。

易用性。作為協(xié)作機器人，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(fā)能力，這一點自然不在話下。

CRB 1100

剛看到發(fā)布會照片時愣了一下，這貨看起來也不像協(xié)作啊，而且怎么看著這么眼熟。于是去查了下ABB官網(wǎng)，這不正是前不久發(fā)布的 IRB 1100么！

再仔細(xì)看了發(fā)布會介紹，原來如此。

這款協(xié)作采用了不同的安全策略，把速度與安全設(shè)計分離。常見的協(xié)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(huán)控制，還是力傳感器，還是電子皮膚，都是這個策略；即使是非接觸式的電子皮膚，比接觸式的稍好一點，但還是難以解決盲點的問題，畢竟此時人與本體直接接觸或者距離很短，即使有精準(zhǔn)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(xié)作機器人經(jīng)常被詬病的就是其犧牲了效率與精度。

為了解決工業(yè)機器人與協(xié)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(yè)機器人的設(shè)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(dǎo)式編程裝置”，估計是個6D鼠標(biāo)吧。于是CRB 1100 可以達(dá)到工業(yè)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，看見有個油菜黃的東西，怎么那么像AGV的激光雷達(dá)？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(yè)需求的高速，也滿足了協(xié)作的安全。

這種策略其實不是ABB首創(chuàng)，之前講過FANUC的大負(fù)載協(xié)作也采用了相似的策略，不但監(jiān)測人體，表面還有緩沖材料，滴水不露，號稱最大負(fù)載的協(xié)作機器人。但是小負(fù)載的機器人中，我所知道的能實現(xiàn)產(chǎn)品化的應(yīng)該就ABB這款了。

不過這款產(chǎn)品從認(rèn)證的角度來說，確實通過了協(xié)作相關(guān)的安全條例，是一款安全的機器人，但若是細(xì)究協(xié)作的協(xié)同合作的話，這里也有點爭議。畢竟看起來，這款產(chǎn)品其實相當(dāng)于加了一個隱形圍欄，以前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(yán)格來說并沒有達(dá)到人與機器人共享工作空間，甚至想到協(xié)同合作的地方。

當(dāng)時這事也不能抬扛，前面講即使有精準(zhǔn)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(qū)，SICK這款產(chǎn)品最大掃描角度是275°，也就是說還有85°的范圍是激光掃不到的，這個范圍設(shè)計必須是人無法進入的，這也問題不大，本來CRB 1100 這種構(gòu)型就是非對稱的設(shè)計，背面工作很少會用到，估計CRB 1100 的手冊會特別強調(diào)這塊小空間的防護，不然萬一客戶忽略了這個盲區(qū)，后果不堪設(shè)想。

Roberta

前面在介紹CRB 15000的時候賣了個關(guān)子，說它交互燈的信息有點少，只是幾個狀態(tài)，能傳達(dá)出來的信息是有限的。這是因為早在2015年的時候，除了YuMi，ABB還展示了另一款協(xié)作機器人——Roberta。這次看到ABB亮出了協(xié)作機器人家族合照才發(fā)現(xiàn)一直以來少了一個身影。

Roberta是ABB在2015年收購的一家初創(chuàng)公司Gomtec的產(chǎn)品，當(dāng)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(fù)載小，做精細(xì)動作，而Roberta負(fù)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(wǎng)。然而，ABB的官網(wǎng)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(fù)載，4KG，8KG，12KG。要注意這個負(fù)載定義對比UR還是相當(dāng)有意思，UR最早是有UR3、UR5、UR10，而Roberta每一款都比UR負(fù)載要大一點。而且在2015年，12KG負(fù)載的協(xié)作機器人還未看到，也就這兩年才有負(fù)載超過12KG的協(xié)作機器人出現(xiàn)。（FANUC等這種工業(yè)機器人變種來的不算），所以當(dāng)年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(chuàng)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(fā)LBR。

是的，又是DLR，又是LBR！如果你對LBR不熟悉，沒關(guān)系，你一定知道iiwa，最強協(xié)作機器人。所以真的非常有意思，智能協(xié)作機器人梯隊中，iiwa、Franka、非夕、思靈、Roberta，都跟DLR有千絲萬縷的關(guān)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(guān)節(jié)力傳感器，而是采用電流環(huán)的方案，這也大概是為什么在2015時大家都說Roberta便宜。但若要精準(zhǔn)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，可以通過不同的顏色以及不同的閃爍方式表達(dá)不同的狀態(tài)，相比單調(diào)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(jù)說用KEBA的系統(tǒng)），手臂末端并不是按鈕，而是滑動或者說拔轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)。

總的來說，Roberta走的是親民路線，與UR一樣采用電流環(huán)，一樣有扭矩傳感器的選配適應(yīng)不同需求，但是從外觀設(shè)計與本體的交互設(shè)計來看，Roberta還是走在UR前面，直到現(xiàn)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(shè)計是否有吸收了 Roberta的技術(shù)，反正即使是放到現(xiàn)在，Roberta系列的設(shè)計仍然非常有競爭力，而且個人認(rèn)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(shè)計要更好一些。

從ABB的產(chǎn)品看戰(zhàn)略

從ABB的協(xié)作機器人家族來看，雖然本次發(fā)布的兩款產(chǎn)品在技術(shù)上并沒有太多驚艷的點，畢竟協(xié)作現(xiàn)在也不稀奇，所以從技術(shù)來說不算驚喜（這并不是在貶低這兩款產(chǎn)品的技術(shù)，技術(shù)含量絕對是很高的，特別是CRB 1500 關(guān)節(jié)力傳感器設(shè)計與標(biāo)定，還有CRB 1100 安全策略在軟件上的實現(xiàn)都挺難，而是大家的ABB的期待太高了）。

但從產(chǎn)品布局上，ABB在協(xié)作機器人上的布局野心勃勃，讓人不得不服，不同負(fù)載，不同安全策略在不同產(chǎn)品上的都用上了，別人都是只選一條路，大多數(shù)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(chǎn)；CRB15000 滿足了大負(fù)載長臂展的需求（估計CRB 15000 后續(xù)應(yīng)該也會變成不同負(fù)載與臂展的系列）；而CRB 1100就更實在了，滿足了大部分看中協(xié)作的安全又嫌棄協(xié)作效率低的客戶，而且按個人理解，CRB 1100的安全策略可以套用到其他工業(yè)機器人上，這樣的話，工業(yè)機器人與協(xié)作機器人之間這座橋就建立起來了，所有原來ABB工業(yè)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(dāng)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(huán)、關(guān)節(jié)扭矩傳感器、接觸式、非接觸式、六軸、七軸，協(xié)作能想到的方向ABB幾乎都上了。有市場、有人、有錢、有技術(shù)、有眼光、有魄力，縱觀業(yè)界也還沒有哪一家能像ABB這么鋪賽道。且看豪橫的ABB后續(xù)如何發(fā)力，也許借用協(xié)作機器人，能與老大拼一拼，也未可知。

原文標(biāo)題：ABB協(xié)作機器人家族技術(shù)大解析

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