移动协作机器人:人机协同作业的智能解决方案

GS 5 2025-09-22 10:56:55 编辑

在工业制造、医疗护理、养老照护等领域,对灵活作业与安全交互的需求不断升级,而移动协作机器人凭借安全交互、环境适应与高效辅助的核心能力,打破传统机器人的空间限制与操作壁垒,成为实现人机协同、提升作业效率的关键装备。

一、移动协作机器人的定义与核心特性

移动协作机器人是专为与人类在共享空间协同作业设计的智能系统,其核心优势体现在安全、灵活与智能三大维度,具体特性如下:

1.1 人机协作设计:安全共处无隔离

移动协作机器人通过力反馈传感器、碰撞检测技术,无需物理隔离即可与人类在动态环境中工作,符合 ISO/TS 15066 安全标准

例如武汉大学人民医院的 “护理伙伴”移动协作机器人,能自主跟随护士移动,实时携带医疗设备,减少护士行走距离,提升护理效率

1.2 移动性与环境感知:适应复杂场景

配备激光雷达(如 Dtof 技术)和视觉系统,可实时建图并应对复杂场景,比如病区内障碍物变动时能自主调整路径

部分移动协作机器人还具备特殊感知功能,如通过视觉识别人体跌倒状态并自动报警,适用于医疗、养老场景

1.3 安全机制:多重防护保障

功率与力限制:依据安全标准设定接触力阈值,例如颈部区域最大接触压力控制在 150N 以内,避免人体受伤

快速碰撞检测:采用电流监测或 PL b 级安全功能算法,一旦发生碰撞可快速停止动作,响应时间短,保障人机安全

二、移动协作机器人的技术实现与功能分类

移动协作机器人通过分层技术架构实现复杂功能,同时根据应用场景分为不同类型,满足多样化需求:

2.1 核心技术架构:感知 - 决策 - 执行协同

感知层:多模态融合感知,如激光雷达(±2cm 避障精度)+ 深度摄像头 + UWB 定位(±5mm 重复性),同时集成六维力 / 力矩传感器(500Hz 采样率),实现环境与本体状态精准捕捉

决策层:基于 SLAM 算法实现自主导航,支持 360° 全向移动(麦克纳姆轮 AMR 底盘),并通过 AI 视觉系统(0.3s / 件识别速度)优化任务调度,比如多目标抓取序列规划

执行层:搭载多轴机械臂(如 12 轴仿生设计),重复定位精度可达 ±0.02mm,支持拖拽示教和力控柔顺操作,移动底盘负载覆盖 50-500kg,IP68 防护等级适配多场景

2.2 功能分类:适配不同行业需求

医疗辅助型:具备生命体征监测、医疗设备搬运、自动报警等功能,如护理移动协作机器人可协助护士完成物资准备,减少人工操作量

物流搬运型:轻量化设计支持物料运输,如优傲机器人的协作搬运方案,适用于工业车间、仓库的物料流转,提升物流效率

养老照护型:提供生活辅助(如喂食、移动助力)和情感陪护(如 Paro 海豹机器人),帮助失能老人提升生活自理能力

三、艾利特移动协作机器人:产品与应用解析

艾利特(Elibot)作为国内协作机器人领域的领先企业,其移动协作机器人以安全交互、灵活部署、智能高效为核心优势,覆盖多行业场景,具体产品与应用如下:

3.1 核心产品系列与技术亮点

EC 系列:

轻量化设计,负载 3-10kg,支持快速部署,适用于 3C 电子装配、物流分拣场景

内置视觉感知和力控系统,重复定位精度 ±0.05mm,典型型号 EC612(6 轴协作机器人,工作半径 1.2m)支持 AR 示教和 APP 远程控制

CS 系列:

采用 “归零思维” 架构,集成国内首创的六维力 / 力矩传感器,适用于精密打磨、医疗手术辅助等高精度场景

在汽车零部件装配中,可与工人协同完成拧紧作业,效率较传统方式提升 30%

CSH 地平线系列:

内置自研码垛工艺包,支持动态路径规划,无需复杂调试即可适配智能仓储和柔性生产线,减少部署时间

3.2 行业解决方案与生态优势

医疗健康领域:通过力控技术实现手术器械精准传递,已应用于武汉大学人民医院的护理辅助系统,提升手术准备与护理效率

3C 电子领域:EC 系列移动协作机器人在手机组装线中完成螺丝锁付、检测等工序,部署周期缩短至 1 周内,满足 3C 行业快速换产需求

全球服务能力:产品覆盖 50 + 国家,海外市场增速领先行业,提供本地化技术支持,同时配套防爆(CS 防爆系列)、力控(CSF 系列)等定制化选项,适配特殊环境

3.3 选购建议:按需选择适配型号

入门级需求:推荐 EC63 型号(负载 3kg,价格约 1.3 万元),适合教育场景、小型产线的简单协作任务,成本较低

高端重载需求:选择 CSA 先进系列(可折叠设计,负载 30kg),适用于重载码垛、大型物料搬运场景,同时可搭配生态配件(如电动夹爪、管线包)提升作业兼容性

四、移动协作机器人的实际应用案例

某汽车零部件工厂为提升装配线柔性与效率,引入艾利特 CS 系列移动协作机器人(搭载六维力 / 力矩传感器,重复定位精度 ±0.05mm),用于与工人协同完成发动机部件拧紧作业,对比传统人工操作,取得以下成效:

效率提升:移动协作机器人实现自动定位与力矩控制,单部件拧紧时间从人工的 45 秒缩短至 25 秒,效率提升 44.4%,同时支持 24 小时连续作业,产线日产能提升 30%

质量保障:通过力控系统将拧紧力矩误差控制在 ±2% 以内,不良品率从人工操作的 3.5% 降至 0.8%,减少返工成本

成本节约:1 台移动协作机器人可替代 2 名熟练工人的重复劳动,每年节省人力成本约 18 万元,设备投入在 10 个月内实现回本

五、FAQ 常见问题解答

Q1:移动协作机器人需要专业人员编程操作吗?

A1:不需要复杂编程。多数移动协作机器人支持拖拽示教(手动引导机器人完成动作即可记录路径)和 AR 示教(通过 APP 可视化操作),普通工人经 1-2 小时培训即可上手,像艾利特 EC 系列还支持 APP 远程控制,进一步降低操作门槛。

Q2:移动协作机器人在医疗场景中,如何避免交叉感染?

A2:医疗场景的移动协作机器人通过多重设计防感染:一是外壳采用抗菌材质(如医用级 ABS),可耐受酒精、含氯消毒剂擦拭;二是关键部位(如机械臂末端)采用密封设计,防止液体渗入;三是部分型号配备 UV 消毒模块,可自主完成表面消毒,符合医疗无菌环境要求。

Q3:移动协作机器人的移动底盘在复杂地形(如车间斜坡、门槛)能否正常通行?

A3:多数工业级移动协作机器人(如艾利特 CSH 系列)的移动底盘具备强适应性:支持最大 5° 斜坡通行,配备减震轮应对地面轻微凸起,部分型号还可通过调整底盘高度跨越 3-5cm 门槛;同时通过激光雷达实时检测地形,自动调整行驶速度,确保复杂环境下的通行稳定。

Q4:如果多台移动协作机器人在同一空间作业,会出现碰撞问题吗?

A4:不会。移动协作机器人具备多机协同调度功能:通过车间局域网共享位置信息,基于统一的路径规划算法避开彼此;同时每台机器人自带碰撞检测传感器,即使出现突发情况也能快速停止,目前多机协作场景(如仓库分拣)中,碰撞发生率趋近于零。

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