人機協作機器人是“設計用于在定義的協作工作空間內的與人直接交互的機器人”。人機協作機器人在工作過程中與工人和其他機器人形成伙伴關系，能夠識別物理接觸的可能性并規劃回避動作。人機協作機器人需要具有易于訓練和操作的特點，并能夠與其他機器人和人類合作。

　　目前制造業機器人應用以傳統工業機器人為主，通常售價偏高，功能單一，其重新編程復雜，且為了保證安全，需要與人隔離，從而限制了其在中小型制造企業的應用。而人機協作機器人除了具備傳統機器人具有的速度和精度指標外，還具有碰撞檢測“本質”安全以及快速編程、快速學習、快速部署的能力和投資回報快等突出特點，因此也被稱為新一代智能工業機器人。人機協作機器人可靈活快速地在不同應用場景中切換，像人一樣完成任務，特別適合小批量、多批次的柔性化生產，可完成目前90%傳統自動化方案不能完成的工作，從而提高生產的靈活性、降低成本、提高效率和推動創新。

　　當前世界各先進國家紛紛制定研究計劃，開展人機協作機器人的相關研究工作。以美國為例，2017年初，在匹茲堡成立了由卡內基梅隆大學牽頭建設的ARM(Advanced Robotics Manufacturing)計劃，計劃開展具有自主編程與人機協作功能的新一代機器人技術研究，構建具有自適應和可重構的柔性自動化生產線，目標是使美國始終處于先進制造業的領導地位，從而促進經濟增長。

　　產業發展現狀分析

　　傳統工業機器人技術成熟，80%的市場份額被安川、FANUC、ABB和KUKA等國際機器人巨頭所占據，國內廠商在成本、技術、性能、規模等方面與國外優勢企業存在巨大差距，僅僅占有少量的市場份額，難以打破現有行業競爭格局。

　　人機協作機器人作為機器人行業全新的發展方向，其技術體系與傳統機器人有較大的差異，傳統工業機器人廠商也都處于研發階段，還未能推出成熟產品。目前占有人機協作機器人市場80%的份額的丹麥機器人廠商優傲機器人公司(Universal Robots，簡稱UR，如圖1所示)屬于創業型公司，正在打破由“四大家族”壟斷的工業機器人市場格局。

　　圖1 丹麥優傲機器人公司

　　未來20年我國對人機協作機器人的市場需求將達到100萬臺/套以上，市場規模在1000億元以上。面對如此大規模的未來市場，我國也已將人機協作機器人列入國家相關發展戰略，大力推動其相關技術研發、標準制定和產業化工作，這使得我國有望在未來的國際機器人產業競爭中搶占先機。

　　人機協作機器人需攻克的關鍵技術

　　（1）人機協作機器人的安全設計

　　當前機器人產品設計缺乏有效的統一標準，通常是產品設計結束后，才開始考慮產品的安全性能，往往需要修改產品設計，從而造成了研發周期嚴重滯后和成本增加。開展人機協作機器人的安全設計方法研究，可為企業在設計開展階段提供安全設計指導，提高產品開發的成功率，縮短研發周期，節約研發成本。

　　（2）人機協作機器人的人機安全協作與操作技術

　　人機安全協作與操作是人機協作機器人的主要功能與特點之一，要求機器人在拖動示教和運行過程保證操作人員的安全，需要提出相關的風險評估方法，評估的內容不僅包括機器人系統本身，還包括工作空間等所處的周圍環境。

　　（3）人機協作機器人系統的故障診斷與運行維護技術

　　現有的機器人缺乏在線故障診斷，長期運行維護成本高。通過研究人機協作機器人故障診斷技術，可有效地檢測機器人各關鍵部件的運行狀態、機器人及控制系統的運行狀態，對于可能發生的故障進行提前預警，從而延長機器人的使用壽命，減少生產線的故障停機時間。

　　（4）基于人機協作機器人的柔性生產線系統集成技術

　　智能制造的未來是構建具有可重構及自適應性的柔性生產線系統，傳統的機器人由于應用不靈活、編程復雜而無法勝任。通過攻克人機協作機器人系統集成技術，可規范人機協作機器人與末端作業工具、生產線其他自動化設備和各種傳感器的物理與信息接口，為柔性生產線系統設計與集成提供技術支撐。

　　未來市場分析及推廣應用前景

　　人機協作機器人未來具有比傳統工業機器人更加廣泛的應用市場。從機器人發展以及市場需求來看，能與工人進行“對話”的人機協作機器人其發展空間要遠高于傳統意義的工業機器人。與傳統的工業機器人相比，人機協作機器人安全、易用、實用，特別適合小批量、多批次的生產場合，尤其是機器人主體采購之后的后續投資所占比重遠低于傳統工業機器人，這些優點使得人機協作機器人被越來越多的用戶所接受，其應用前景廣泛。

　　能與人進行更多的互動、溝通，人機協作機器人更具“智慧”，更能夠適應現實世界的多變性，靈活快速地在不同應用場景中切換，像人一樣完成任務。不同規模和行業類型的制造商都能享用部署便捷、易于采用和靈巧多樣的自動化解決方案，提高生產的靈活性，降低成本和推動創新。

　　從應用領域看，人機協作機器人主要應用在3C、汽車電子、金屬加工等行業生產線上，用于大量重復的人工裝配、測試等工位，這些領域要求機器人成本低、應用靈活、與人協作安全，傳統機器人與傳統自動化難以應用。

　　未來5-10年，隨著人工成本的增加及小批量多品種柔性定制生產的需求，人機協作機器人將會得到爆發性的增長。國際知名投行巴克萊銀行預測，預計到2020年，人機協作機器人的年銷售量將達到15萬臺，接近目前傳統工業機器人的市場份額，而到2025年，這個數字將達到70萬臺，遠遠超過傳統機器人的市場銷量。

　　我國已開展我國人機協作機器人的關鍵技術研究與系列產品研發，建議制定相關的標準，加快國產機器人產業發展，促進我國機器人企業占領千億級的人機協作機器人市場，使我國制造業機器人核心裝備不再受制于人，對于提高我國人機協作機器人產品和市場的競爭力具有重大作用和重要市場價值。