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協(xié)作機器人在設(shè)計上有低壓、輕量化需求，因此通常將伺服驅(qū)動器內(nèi)置于關(guān)節(jié)，于關(guān)節(jié)內(nèi)完成底層電氣設(shè)備連接，以簡化整機走線，降低配套設(shè)備重量，該類設(shè)計被稱為一體化關(guān)節(jié)。   工業(yè)機器人多采用伺服電機（傳動+傳感）+電氣柜（模塊化驅(qū)動器+控制器）的設(shè)計架構(gòu)，零部件高度標準化、模塊化。協(xié)作機器人采用一體化關(guān)節(jié)（傳動+傳感+集成驅(qū)動器）+控制器的設(shè)計架構(gòu)，概念本身高度模塊化，但實際上一體化關(guān)節(jié)的設(shè)計卻存在嚴重的零散化、非標化問題。   協(xié)作機器人一體化關(guān)節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，除驅(qū)動器、電機、減速器、制動器、（單個）編碼器等基礎(chǔ)零部件外，通常內(nèi)置更多傳感設(shè)備，例如雙編碼器構(gòu)造、力矩傳感器甚至附加彈性件的SEA設(shè)計配合力覺、功能安全性、低剛度下的運動精度等需求。   而這些零部件往往來自于不同領(lǐng)域、不同廠商，機器人或關(guān)節(jié)設(shè)計廠商往往難以在各領(lǐng)域具備成熟的專業(yè)條件，卻需要對各零散零部件進行集成甚至定制，使得本體集成設(shè)計成為了前期研發(fā)的重點和難點，影響了面向應(yīng)用的核心競爭力。   因此可以預(yù)期，為了真正降低一體化關(guān)節(jié)的設(shè)計成本，模塊化、標準化會成為必然趨勢。而如何對各零部件進行模塊化集成，如何構(gòu)建標準化產(chǎn)品，能夠既滿足不同協(xié)作機器人產(chǎn)品的共同需求，又滿足差異性需求是一個關(guān)鍵點。   我們特邀Synapticon德國芯控中國區(qū)技術(shù)負責(zé)人唐陳誠先生做客「機器人大講堂直播間」，分享協(xié)作機器人一體化關(guān)節(jié)技術(shù)現(xiàn)狀與展望。

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設(shè)計架構(gòu)：從工業(yè)機器人到協(xié)作機器人

在了解工業(yè)機器人到協(xié)作機器人設(shè)計架構(gòu)的轉(zhuǎn)變之前，首先看一下各自設(shè)計目的的不同。工業(yè)機器人使用場景主要是在隔離的工作空間，與人獨立作業(yè)；而協(xié)作機器人的設(shè)計初衷就在于人機協(xié)作：在指定工作空間與人協(xié)同作業(yè)。

協(xié)作機器人誕生之初是為了輔助中小型企業(yè)轉(zhuǎn)型自動化生產(chǎn)，主要面對生產(chǎn)品種繁多、生產(chǎn)量小的產(chǎn)線。工業(yè)機器人主要為剛性生產(chǎn)線設(shè)計，在重復(fù)的高精度軌跡下連續(xù)工作，難以進入需要時常調(diào)整生產(chǎn)的小型產(chǎn)線。因此引入?yún)f(xié)作機器人概念，通過與人協(xié)作實現(xiàn)靈活部署和柔性制造，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的進一步覆蓋。

由于目的、應(yīng)用場景的不同，協(xié)作機器人和工業(yè)機器人在設(shè)計架構(gòu)上有本質(zhì)的區(qū)別，首先體現(xiàn)在電氣安全，協(xié)作機器人一般采用48v及以下的低電壓設(shè)計；其次在碰撞力學(xué)方面，相對工業(yè)機器人要輕量化許多，具有高自重比的特點。

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