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    業(yè)內(nèi)流傳的“松山湖的機器人企業(yè)要被VC們搶光了”其實不算空穴來風(fēng)。根據(jù)不完全統(tǒng)計，截止2021年10月，僅在國內(nèi)工業(yè)機器人行業(yè)發(fā)生了70起融資，融資金額近200億，超過了2020年全年融資額。

    值得關(guān)注的是，新的機器人浪潮中，協(xié)作機器人這一細(xì)分賽道走到聚光燈下。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計，工業(yè)機器人領(lǐng)域獲投企業(yè)前三大細(xì)分品類分別是移動機器人（29%），機器人軟、硬件供應(yīng)商（23%）和協(xié)作機器人（16%）。如果說移動機器人火熱背后是對搬運、運輸方式革新的渴求 ，那么協(xié)作機器人的崛起代表人機交互已經(jīng)從過去單純的機器+人的物理交互邁向共融模式。

    機器參與人類作業(yè)已經(jīng)有兩個世紀(jì)的歷史，社會的每一次重大跨越都離不開機器和人的協(xié)作。過去，這二者只是人操縱機器的簡單式作業(yè)，而在AI、5G、云計算和大數(shù)據(jù)成為生產(chǎn)力工具后，新一代機器人開始超越協(xié)同者的概念，和人工作業(yè)有機融合，成為人的延伸。

    如果說大型制造產(chǎn)線使用的高負(fù)載工業(yè)機器人完成人機協(xié)作職責(zé)，那么這幾年嶄露頭角的協(xié)作機器人，則代表自動化的新維度。協(xié)作機器人只有不到20年歷史，最初以“collaborative”（協(xié)作）為特色橫空出世。和純粹自動化不同，協(xié)作機器人作為標(biāo)準(zhǔn)化大規(guī)模生產(chǎn)和人力勞動的補充，足以深度套嵌于生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)。

    工業(yè)制造邁入4.0階段后，智能化、數(shù)字化成為關(guān)鍵詞。過去統(tǒng)一的粗放式生產(chǎn)模式顯然無法滿足愈發(fā)細(xì)分的客戶群和更細(xì)致的制造需求。協(xié)作機器人對產(chǎn)線的進化提供了另一種組合的可能性。從小型的3C產(chǎn)線、到中型家電產(chǎn)線直至更大型的汽車產(chǎn)線，都可以搜索到協(xié)作機器人的身影，數(shù)據(jù)顯示，2015-2025年，傳統(tǒng)工業(yè)機器人和協(xié)作機器人復(fù)合增長率分別為8.4%和56.5%，而國內(nèi)協(xié)作機器人市場年復(fù)合增速高達(dá)200%。

    智能制造席卷全球之際，協(xié)作機器人正深入制造業(yè)的毛細(xì)血管中，成為整個機器人版圖不可或缺的一塊。

    疫情則加快了“機器換人”的進程，根據(jù)3Gem Global MarketResearch & Insights報告，有84%的企業(yè)表示，將在未來十年更多地采用機器人和自動化技術(shù)，43%企業(yè)希望通過機器人技術(shù)改善工作場所的健康和安全問題。相對使用成本低、易于編程、移動方便、效率出色的協(xié)作機器人，顯然是企業(yè)開啟數(shù)字化之路的高性價比選擇。可以說，協(xié)作機器人的普及是工業(yè)智能化的關(guān)鍵起點。

    拉開工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型序幕

    協(xié)作機器人助力生產(chǎn)時間并不長，在機器人家族稱得上后起之秀。第一個真正意義上的協(xié)作機器人UR5誕生于2008年，發(fā)布者是丹麥當(dāng)時一家名不見經(jīng)傳的創(chuàng)業(yè)公司Universal Robots（優(yōu)傲機器人）。

    協(xié)作機器人從形態(tài)上就與眾不同，機械臂一人高，小巧簡潔，重量不到20公斤，可以直接和工人有肢體交互。創(chuàng)始人艾斯本.奧斯特加最初的目的，其實就是為了是“要研發(fā)一種易于安裝和使用的輕型機器人”。

    資本并不雄厚的中小企業(yè)，很快注意到這一新品類。當(dāng)時庫卡LBR iiwa單個機器人手臂要20萬美元，UR5只需要3萬美元。它并不需要隔絕的“籠子”放置，直接設(shè)置于產(chǎn)線各個環(huán)節(jié)，避免了重型機械帶來的安全隱患。

    正因為低門檻、高性價比、易操作，協(xié)作機器人開啟中小企業(yè)邁向智能化的第一步。但在國內(nèi)，這些海外品牌的協(xié)作機器人動輒售價二三十萬，仍然是難以承受的重負(fù)。直到2015年后，國內(nèi)協(xié)作機器人公司嶄露頭角，才真正開啟了國內(nèi)使用協(xié)作機器人的風(fēng)潮。如2014年誕生的節(jié)卡，在2015年推出了協(xié)作機器人JAKA系列，和海外對手平分秋色。如節(jié)卡這樣的國內(nèi)廠商壯大后，工業(yè)用戶終于能觸達(dá)“人人皆可自由使用的機器人” 。

    最初一批試水的企業(yè)也很快體驗到協(xié)作機器人對效率立竿見影的提升。一家企業(yè)在使用了數(shù)臺節(jié)卡JAKA Zu 3協(xié)作機器人后，除了提升了安全性，每月能減少16個操作工的人力成本，節(jié)省2800小時。

    而協(xié)作機器人廣泛落地的意義，遠(yuǎn)不止于短期內(nèi)的提效降本，它還意味著對生產(chǎn)制造本身的重塑。工業(yè)4.0如火如荼之下，一個被忽視的現(xiàn)實是，除了聚光燈下那些能單件大批量制造的龍頭公司，面廣量大的中小企業(yè)面臨著更迫切的革命。

    產(chǎn)業(yè)升級在當(dāng)下不僅是顯而易見的事實，更已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略的一部分。國務(wù)院參事湯敏曾總結(jié)：“未來中國，以大批量生產(chǎn)、低成本取勝的勞動密集型產(chǎn)業(yè)外遷到東南亞勢不可擋，中國唯一可以留下的就是小批量、定制化的柔性制造產(chǎn)能?！?/span>

    對于數(shù)字化能力有限的中小公司來講，如何在有限時間內(nèi)，應(yīng)對短周期、快迭代、小批量的柔性生產(chǎn)，才是最深刻的需求。一份調(diào)研顯示，規(guī)?；a(chǎn)占中國制造企業(yè)的數(shù)量不超過20%，剩余的更傾向于柔性制造。

    節(jié)卡機器人聯(lián)合創(chuàng)始人王家鵬曾將市場按產(chǎn)品周期分為四類，M1市場周期以“年度”計量，如汽車整車、鋼鐵等，M2市場的生命周期以“季度”計量，如小家電、消費電池、3C等，M3市場生命周期以“月度”計量，如成衣等行業(yè)，M4市場生命周期以“周”計量，如中小規(guī)模的金屬加工。

    事實上， M1及M2一小部分市場適用于一般工業(yè)機器人，也是現(xiàn)在主要機器人集成商有能力服務(wù)的范圍，其余M3及M4的自動化需求一直難以滿足。在金屬加工行業(yè)中，有一千臺以上加工設(shè)備的企業(yè)屬于鳳毛麟角，大部分企業(yè)的加工設(shè)備在一百臺以下。

    這些企業(yè)一年會換三到五次產(chǎn)品，根本無法承受產(chǎn)線大規(guī)模更迭的成本。而協(xié)作機器人模塊化、快速切換、高柔性、低成本的特征，給了這些快迭代行業(yè)自動化的可能性。以3C行業(yè)的打磨環(huán)節(jié)為例，常用的小六軸機器人都是“剛性打磨”，運行軌跡、位置固定，除非安裝高成本的浮動打磨頭，很難根據(jù)產(chǎn)品微小差別自行調(diào)整。但節(jié)卡的力控s版協(xié)作機器人可以根據(jù)力量大小調(diào)整機器人姿態(tài)，只需要做些簡單的編程，就可以在較大范圍內(nèi)調(diào)整打磨方向和力度。

    而這種“柔性打磨”技術(shù)誕生意義深遠(yuǎn)。它不僅只是生產(chǎn)方式的優(yōu)化，更是協(xié)作機器人突破了閾值，迎來智能化新拐點。

    協(xié)作機器人邁入“柔性智能”時代

    “規(guī)模化定制”的趨勢正在整個制造業(yè)悄然發(fā)生。不僅是M3和M4客戶，M1和M2范疇的巨頭們也感覺到生產(chǎn)力改革正在逼近的焦慮。

    在汽車行業(yè)，小批量生產(chǎn)正在成為趨勢，此前一個車型生命周期能到8-10年，但現(xiàn)在只有3-5年迭代期，這意味著汽車整條產(chǎn)業(yè)鏈都要以此為基準(zhǔn)迭代。比如在豐田生產(chǎn)車間，在生產(chǎn)轎車的工時中，他們還會穿插生產(chǎn)SUV。

    這種彈性化制造已經(jīng)成為整車生產(chǎn)的主流，也帶來新的挑戰(zhàn)。而汽車屬于離散工業(yè)，大多使用規(guī)?；笾行凸I(yè)機器人，但他們也有非標(biāo)化制造環(huán)節(jié)。在汽車行業(yè)，除了沖壓、焊接、涂裝，還有更瑣碎的零部件環(huán)節(jié)。因為適配車型不同，零件材質(zhì)、形狀、大小、重量皆有區(qū)別。

    即便對于實力雄厚的車廠，仍然無法承擔(dān)非標(biāo)類產(chǎn)線來回切換的高昂成本，能迅速二次部署的協(xié)作機器人成為汽車產(chǎn)業(yè)鏈柔性改革的核心。

    車廠、3C大廠這類重磅客戶的產(chǎn)線更加復(fù)雜、龐大，而且它們已經(jīng)完成了初步的自動化和數(shù)字化。對于這些客戶來說，它們需要的不僅是過去被動式“協(xié)作柔性生產(chǎn)”，更是主動的“柔性智能制造”，只有同時滿足穩(wěn)定可靠作業(yè)、快速切換場景和軟硬件全棧式智能化的協(xié)作機器人，才能柔性制造時代，助推他們完成生產(chǎn)力改革。

    顯而易見，這些能力都需要一家公司長期積累，但目前國內(nèi)能做到的廠商屈指可數(shù)。以作業(yè)能力來說，從2019年開始，節(jié)卡就根據(jù)客戶需求改進設(shè)備，每次整改都要調(diào)整一百多項。節(jié)卡的投資人國投招商其實在投資前，對其他協(xié)作機器人工業(yè)也進行了考察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)他們的設(shè)備不久，就會出現(xiàn)卡頓、故障、核心精度指標(biāo)不達(dá)標(biāo)等問題，與此對比，用心沉淀技術(shù)多年的節(jié)卡，目前平均無故障運行時間（MTBF）高達(dá)3萬小時。

    也正是有了堅實的基礎(chǔ)，節(jié)卡終于厚積薄發(fā)。它們已經(jīng)完成了人機協(xié)作階段，走向更艱難、也更突破性的人機共融。節(jié)卡已經(jīng)形成了豐富的產(chǎn)品矩陣，小助協(xié)作機器人主要解決人機交互和安全，力控機器人實現(xiàn)機器人自適應(yīng)控制，到最新的All-in-one共融系列協(xié)作機器人時，其端到端的解決方案已經(jīng)涵蓋視覺、力控和AI算法，恒力跟蹤最高精度達(dá)1牛頓，可以多維度感知場景。

    具備復(fù)雜度后，協(xié)作機器人才能獲得大型制造業(yè)客戶的青睞。它們需要高門檻的復(fù)雜工藝作業(yè)，包括3C行業(yè)的蜂鳴器檢測、SMT工藝，以及汽車行業(yè)的車燈涂膠等。

    這一階段，高可靠度僅是必要條件，更考驗協(xié)作機器人供應(yīng)商的是場景化能力，即如何在高度拆分需求后，迅速給出模塊化、垂直化、定制化的解決方案。

    2020年，一個標(biāo)志性事件是，節(jié)卡與豐田達(dá)成合作，成為其全球唯一的協(xié)作機器人供應(yīng)商。協(xié)作機器人在汽車制造行業(yè)邁出重大一步。

    他們的作用很快凸顯，天津豐津汽車傳動部件有限公司是首家部署節(jié)卡協(xié)作機器人的“豐田系”企業(yè)。節(jié)卡協(xié)作機器人已經(jīng)應(yīng)用至傳動系統(tǒng)的鐘形殼機生產(chǎn)線、發(fā)動機殼體清洗線，車燈裝配、車燈光導(dǎo)條檢測、座椅擰緊安裝等，而且在沖壓搬運，機床上下料，焊接、擰緊，裝配、涂膠等環(huán)節(jié)，只要搭配不同工具，就能完成不同工作，滿足汽車不同產(chǎn)線環(huán)節(jié)的需求。

    這種多樣化場景適配和無縫切換，需要協(xié)作機器人高度智能化，在多個維度匯集和分析數(shù)據(jù)。僅僅以視覺為例，節(jié)卡就有包括Lens 2D、LensVPS、3D視覺等多套軟件，并開發(fā)出了一體式的視覺工作站，可以在二維、三維同時抓取更豐富的視覺信息。

    從某種意義上，節(jié)卡作為柔性智能機器人這一嶄新品類的先行者。它保留了協(xié)作機器人固有的安全、便捷、易于部署，又在本質(zhì)上重建機器人“大腦”，以先進的視覺處理、AI技術(shù)和云計算加持，使之更智慧地處理外部場景，真正適應(yīng)快速、多變而復(fù)雜的大規(guī)模定制生產(chǎn)。

    正如通用汽車制造工程集成全球總監(jiān)Dan Grieshaber所說，協(xié)作機器人已成為汽車行業(yè)的“根本性游戲規(guī)則改變者”。2021年或許將成為協(xié)作機器人行業(yè)的分水嶺，“ALL in One”系列發(fā)布，標(biāo)志協(xié)作機器人終于具備了更智能的柔性生產(chǎn)能力。而以節(jié)卡為代表的新一代智能化的柔性協(xié)作機器人，將成為未來工業(yè)制造中 “生產(chǎn)力規(guī)則重構(gòu)者”。

    從人機交互到人機共融

   1995年，通用汽車機器中心委托美國西北大學(xué)的J.Edward Colgate和MichaelPeshkin，希望能找到“機器人能夠變得足夠安全以便和人協(xié)同工作”的辦法，而他們給出的解決方案即是協(xié)作機器人。

    在智能制造時代，人在產(chǎn)線中的作用，并不會因為機器人的加入被抹殺。工業(yè)機器人發(fā)展至今，雖然能從事標(biāo)準(zhǔn)化、流程化作業(yè)，但難以完成精細(xì)流程，因此目前并不能全面實行“機器換人”。先進制造不會純粹依賴機械或依賴人力，而是人和機器人的有機、和諧協(xié)作。

    2014年，以自動化聞名的豐田宣布將一部分自動化生產(chǎn)任務(wù)重新交付人力。在幾家最老的工廠中，他們還設(shè)立了100個完全依賴手工作業(yè)的崗位。直至2019年，豐田在美國的工廠某些環(huán)節(jié)仍然是人工和機器并行作業(yè)。在豐田汽車的油箱安裝環(huán)節(jié)，機器人負(fù)責(zé)擰緊螺釘，但油箱本體和聯(lián)接處的瑕疵、關(guān)鍵油路的泄露點和薄弱處仍然需要工人觸覺和視覺排查。

    “為什么大規(guī)模的制造往往在人多的地方，其實不是因為人比機器便宜，而是恰恰人是柔性程度最高的，人的智能化是最高的。”節(jié)卡機器人副總裁常莉曾這樣解釋人機共存的必要性。

    但傳統(tǒng)工業(yè)機器人顯然無法實現(xiàn)人機無縫配合，出于安全考慮，高負(fù)載機械和工人之間都會做隔離，如果要操縱，需要通過安全門，交互效率極低。

    協(xié)作機器人落地，讓人機協(xié)同真正成為常態(tài)。以節(jié)卡機器人為例，它不僅對力和碰撞能力進行了控制，還配置了視覺防護及碰撞防護等兩層防護，保證與人類物理接觸的安全。

    而更為關(guān)鍵的是，協(xié)作機器人加入不僅可以提升效率，它本身就是對人潛能的釋放。生產(chǎn)制造中仍然存在不少3D工作—— Dirty（臟）Dangerous（危險）、 Dull （枯燥）。比如小家電企業(yè)部分上下料產(chǎn)線還需要人工，工人們承擔(dān)枯燥重復(fù)動作，自然生產(chǎn)效率低，而且手工操作時，也不能保證力度均衡，容易降低品質(zhì)。一家小家電公司引入了節(jié)卡的JAKA Zu 7后，實現(xiàn)了自動化上下料，定制的柔性化設(shè)計可以輕柔抓取，精準(zhǔn)定位保證了持續(xù)生產(chǎn)。當(dāng)協(xié)作機器人高質(zhì)量完成這類重復(fù)性勞動時，工人可以能力集中于更精細(xì)的作業(yè)，發(fā)揮最大的潛能。

    工業(yè)4.0定義中，人工智能和數(shù)據(jù)承擔(dān)的是輔助工作。在這幅圖景中，大型設(shè)備批量化封閉式生產(chǎn)及人機共存的半結(jié)構(gòu)化產(chǎn)線將齊頭并進。

    重構(gòu)智能化產(chǎn)線

    很長一段時間，機器人只是在物理層面單向接受信息，人與機器人之間并不存在雙向共創(chuàng)式反饋。但在新的數(shù)字化轉(zhuǎn)型中，過去機器人作為“工具”已遠(yuǎn)不能適應(yīng)變化。根據(jù)埃森哲最新的《技術(shù)展望2021》報告，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中，員工將是核心推動力?！捌髽I(yè)不僅需要讓員工使用新工具，還必須積極引導(dǎo)員工像技術(shù)人員一樣思考?！?/span>

    這也是大規(guī)模柔性定制時代人機共融的實質(zhì)，他們不僅需要在物理層面協(xié)作，更需要在更高的層面形成人工、軟件、硬件一體化的網(wǎng)絡(luò)，參與整個公司的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。而協(xié)作機器人在其中承擔(dān)耦合節(jié)點的重任。

    協(xié)作機器人與人更密切地合作，需要比一般機器人擁有更強大的感知能力和執(zhí)行力，這意味著更智慧的AI算法、更深度的視覺、力覺、語音識別的融合以及更完備的云計算能力。“人機混合智能需要構(gòu)建從發(fā)現(xiàn)問題到感知、到數(shù)據(jù)、到算法，再到執(zhí)行的快速閉環(huán)過程?！?/strong>常莉表示。