在协作机器人正向设计上，UR20持续遥遥领先
自从十多年前优傲机器人 (Universal Robots) 的协作机器人首次出现以来，它们已经改变了许多工厂车间，这种无需传统安全防护的机器人，使小型制造商更容易实现自动化，也让很多企业开始认识到自动化的价值。
当前，协作机器人已经成为工业 4.0 和智能制造的重要组成部分，并逐步践行着工业5.0关于能源与安全方面的更多内容。作为协作机器人的创始者，优傲机器人依然在不断努力探索下一代的协作机器人的新形式。
UR20毫无疑问是这种探索的一种最新的表现形式。在2023年工博会上，传闻已久具有更高有效负载的 UR20 协作机器人在经过数月的期待后终于首次亮相。
本次优傲机器人展台上非常注重产品生态，不仅有UR20搭配UR+合作伙伴Robotiq码垛整体解决方案，还有UR机器人搭配阿特拉斯大扭矩拧紧枪，UR机器人集成第七轴转台，以及UR5e机器人搭配OnRobot的螺丝拧紧机、UR5e机器人搭配OnRobot的VGC10 电动真空夹持器等应用。
▍UR20背后的创新
创新一直是优傲机器人引以为傲的核心能力，为此我们在工博会展位上，机器人大讲堂邀约并有幸采访到了优傲机器人技术总监Anda Sun，更进一步聊了聊优傲对于协作机器人创新的理解。
优傲机器人最具创新性地无疑是UR20这款产品，作为优傲机器人全新一代平台的第一款产品，与优傲机器人的其它款协作机器人相比，这是优傲机器人希望重新定义自动化的一次创新尝试。机器人大讲堂发现，它带来的不仅仅是更长的工作范围和更高的有效负载能力，也有优傲机器人对于协作机器人软硬件创新的全面认识。
UR20的整个机器人外观曲线非常流畅，大臂处关节面积大，小臂处则更圆润，有效负载达到20 公斤，臂展为1750 毫米，但即使在进行复杂轨迹运行时，机器人依然能保持着稳定的负载。同时，UR20 与e 系列一样符合 EN ISO 13849-1、Cat. 3 PLd 和 ISO 10218-1标准，为了提升安全性，UR20也重新回到了3PE TP安全开关设计。
据Anda Sun介绍，非常值得一提的是，UR20 关节轴传动系统中的零件数量减少了50%，但关节扭矩和速度却有大量的提升，关节速度可以提升到65%，同时扭矩平均提升了25%以上，高速度工具中心点(TCP)可达2m/s，而且重复定位精度保持在了± 0.05 毫米。
这相对一些工业机型的重复定位精度更高，这对于近年来结构已经趋于稳定的协作机器人行业而言，无疑是一个颠覆式的创新。
据Anda Sun透露，UR20本质上是优傲机器人基于对协作机器人理解，重新定义协作机器人的一次尝试，这背后来源于优傲机器人对于结构上的正向设计。因此UR20没有选择继续采取市面上许多机器人企业采取的关节提升方式，而是从0开始，坚持引领性地做了一次全新创新平台开拓。
优傲机器人的工程技术人员先是对协作机器人进行了彻底的结构设计，从头重新开始完成了从设计到组装的全过程，这在外观上表现为UR20大臂为无端盖式设计，内里是UR20尝试将原先的上下连杆圆柱形结构，变更为了锥形结构，同时在从元器件的选配上，UR20从谐波减速机到无框电机全部采用了增强型设计低功耗产品。
这不仅带来了实现机身IP65防护等级，还能在径向和轴向运动时有更强大的手臂抗冲击力，保证了协作机器人高速运行的过程中的足够刚性。配合优傲机器人最新开发的软件控制系统，在输入产品的种类、重量、重心后，UR20能对于不同工况下的惯量、节拍把握更加清晰，抖动大幅缩减，搞定了长臂展的同时解决惯量过大的问题，才最终使得UR20运行更加高速、平稳，同时有着超高的重复定位精度。
当然，这种产品设计并非盲目改进。作为协作机器人的开拓者与最初结构的设计者，优傲机器人基于市场上的最新协作机器人需求，用几年时间才打磨出了这些新想法。例如优傲机器人发现，协作机器人正被用于自动化负载、速度、精度要求更高的任务，例如机器看护、码垛、拧紧、焊接、抛光和装配，与此同时，另外一个明显趋势则是制造商也关注可移动性，可以消除大型工业机器人可能需要的大型且昂贵的导轨对于许多制造商而言充满吸引力。
因为在需求不断变化的不可预测全球市场环境中，提高生产力依然一直是世界各地和各行业企业面临的主要方向与挑战。由于不确定性，大多数制造企业希望能够让机器人有更高负载、更强鲁棒性，所以UR20的20KG大负载、高精度、高速度不仅可以提高效率并提高竞争力，而且还能提高产线的可塑化应变能力与柔性。
UR20这一新产品平台也通过其在负载、工作半径等方面的优势，进一步扩大协调运动的可行性和实用性，并为自动化解决方案增加一个有价值的维度。强大且高性能的UR20协作机器人产品，意味着产线上每次运行都可以处理更多零件，尤其能够焊接更大、更复杂的零件，从而提高整体效率，帮助客户的生产节拍和货物吞吐量得到提升，打开协作机器人在更多场景的应用可能性。
除了硬件的优化，UR20在软件上也做了增强，赋予机器人更高的运动控制能力，才能保证在负载提升到20KG和速度提升30%的情况下，精度没有损失，依旧保证重复精度±0.05mm。
▍变位机协同焊接应用
这种平台型产品思维表现在应用上，焊接就是一个对于协作机器人工作范围以及需要传送带、转台等外部工具配合的典型场景，该领域在近年来需求激增，协作机器人厂商都在尝试开发出更具效率与可行性的解决方案，以更好服务相关客户。
优傲机器人本次工博会展示的案例，就直击客户生产过程中的"困局"。优傲新版控制柜增加 EtherCAT通讯接口，支持控制多个外部扩展轴；并通过最新软件URCapX，实现优傲机器人与外部轴运动的实时精准同步。
该技术使用户能够轻松实现六个机器人关节和单个外部线性轴的同步运动控制，从而在机器人工作空间的特定时间通过多个路径点实现精确的 TCP（工具中心点）轨迹执行。可以说协调运动为优傲机器人的客户开启了一个新的可能性领域，为用户提供了一种更加便捷的方式来简化操作并增强机器人应用面。
协调运动技术也为各种应用提供了新的解决方案。在本次工博会展台上，优傲机器人就展示了变位机协同焊接应用全新工艺解决方案，表现出了优傲机器人通过软硬件提升对于行业knowhow的深层次理解。
从现场所展示的案例来看，简单来说，协调运动意味着协作机器人能和外部轴或者转台等（例如旋转定位器或线性导轨）将同步移动，协调运动能力使制造商能够无需手动重新定位工件或焊接机器人，扩大了可实现的工件作业范围，拓宽了给定夹具设置中可实现的作业上限。优傲机器人通过集成实现了协作机器人与外部工具之间的协同，使用户能够更自由选择在水平第七轴、垂直第七轴和旋转定位器上集成机器人，并优化其自动化系统的循环时间、保持恒定的 TCP 并跟踪 TCP 以提高效率和吞吐量。
▍更新的软件平台，应用灵活性再提升
据了解，在硬件提升的基础上，优傲机器人即将推出在机器人控制方面的全新软件产品，一款专为机器维护任务而开发的创新软件平台。
该软件平台的名为PolyScope X，主要通过全新的可定制用户界面，为高混合、小批量机器维护自动化增加新的灵活性。借助该功能，无论是UR20机器人还是原先的E系列机器人，都可以更好地集成到 CNC 工艺中。
与其他工业机器人相比，优傲机器人推出的协作机器人在编程和操作上已经越来越简单。无论是应用工程师、机器人专家还是机器人新手，都能很快上手。因此，PolyScope X 帮助优傲机器人更加适合高品种、小批量生产，并且在世界各地的制造商都能以一种更高的灵活性来处理产线变化和日益多样化的订单。
优傲机器人除了提供优质的协作机器人产品和量身定制化的全套解决方案外，还有完善的售后服务体系以及完备的培训系统。据了解，自 2016 年以来，优傲机器人一直为客户和其他对协作机器人感兴趣的人提供机器人培训。优傲机器人学院在过去几年中越来越受欢迎，并已经在全球设有 119 个现场培训中心，有超过 200000 名机器人爱好者加入其中。
IFR数据表明，2020年协作机器人市场规模为9.796亿美元，预计将从2021年的13.582亿美元增长到2028年的163.873亿美元，2022-2028年期间复合年增长率为42.7%。另外一组Grandview Market Research 的数据显示，由于更短的产品生命周期以及小批量、高混合制造环境的日益普及，从现在到本世纪末，全球协作机器人市场将以每年32% 的速度增长。