20世紀(jì)70年代，隨著學(xué)術(shù)界越來越多的老師和學(xué)生對(duì)機(jī)械臂展開研究，80年代伊始工業(yè)機(jī)械臂開始進(jìn)入迅猛發(fā)展的階段。

　　桌面式協(xié)作機(jī)器人因此得到實(shí)驗(yàn)室的青睞。第一款被學(xué)術(shù)界廣泛采用的機(jī)械臂是PUMA，它第一次把機(jī)械臂做到了非常輕便的狀態(tài)。PUMA整個(gè)手臂重約十幾公斤，這對(duì)于科研院校來說不是一個(gè)很大型的設(shè)備，它可以較為輕易的去完成搬運(yùn)等動(dòng)作，并且也不會(huì)產(chǎn)生過大的空間占用，能方便學(xué)生和老師進(jìn)行機(jī)械臂的各類研究。PUMA整體負(fù)載大概在2-3kg，整個(gè)臂展約400-500mm，并且還有很多種不同的型號(hào)，這被譽(yù)為桌面式機(jī)器人的發(fā)端。

　　但桌面式機(jī)器人并沒有得到廣泛推廣應(yīng)用。從80年代開始，機(jī)械臂就開始細(xì)分為三大類：第一是工業(yè)機(jī)械臂。第二是學(xué)術(shù)機(jī)械臂，第三才是小型桌面機(jī)械臂。工業(yè)領(lǐng)域?qū)Υ笮图奶幚硇枨笳剂松巷L(fēng)，因此桌面式機(jī)械臂反而沒有得到更多重視，更多以更輕量化的姿態(tài)在實(shí)驗(yàn)室工作。

　　國(guó)產(chǎn)機(jī)器人新的機(jī)會(huì)

　　近幾年，隨著教育、3C電子、5G設(shè)備等市場(chǎng)需求蓬勃發(fā)展，小型精密件生產(chǎn)加工的需求越來越旺盛，這些行業(yè)生產(chǎn)線既對(duì)占地面積有限制，同時(shí)對(duì)速度、精度等提出了新的要求，因此機(jī)器設(shè)備桌面化和輕量化逐漸重新開始流行。

　　傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人雖然具備高精度高效率的特性，但空間狹小往往是進(jìn)入3C電子行業(yè)遇到的最直接的問題。每個(gè)工位之間的距離非常小，操作空間非常窄，使得3C電子行業(yè)的裝配和上下料作業(yè)往往只能應(yīng)用更小的機(jī)器人。

　　客戶追求效率和精度，對(duì)機(jī)器人節(jié)拍有很高要求，同時(shí)希望投資回報(bào)率能達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，這樣既能快速收回成本，又能夠完美替代人工，這就對(duì)桌面式機(jī)器人提出了新的挑戰(zhàn)。

　　市場(chǎng)新的需求和【埃夫特(688165)、股吧】的考量不謀而合。埃夫特工程師們一直在研究市場(chǎng)需求，考慮怎么走出國(guó)產(chǎn)機(jī)器人扎堆上下料/搬運(yùn)等簡(jiǎn)單應(yīng)用沖銷量的怪圈，在高維度提升國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的行業(yè)影響力和競(jìng)爭(zhēng)力，升維幫助客戶創(chuàng)造價(jià)值和提升競(jìng)爭(zhēng)力。

　　傳統(tǒng)的上下料/搬運(yùn)屬于相對(duì)低端的點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)，對(duì)客戶產(chǎn)品起到的價(jià)值僅僅是工序間的轉(zhuǎn)運(yùn)，并不是直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的核心工序，這樣沖銷量只能拼硬件成本，溢價(jià)能力并不高。

　　國(guó)產(chǎn)機(jī)器人必須在若干細(xì)分領(lǐng)域提升市場(chǎng)占有率，例如在多個(gè)細(xì)分市場(chǎng)占有率超過30%或者行業(yè)前三，另外在客戶產(chǎn)品關(guān)鍵應(yīng)用環(huán)節(jié)提升市場(chǎng)占有率，例如在裝配、噴涂、打磨、焊接等影響客戶產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵應(yīng)用環(huán)節(jié)提升市場(chǎng)占有率。

　　打磨、拋光、噴涂等應(yīng)用影響到產(chǎn)品表面質(zhì)量，而表面質(zhì)量是客戶產(chǎn)品的重要屬性，直接能提升客戶產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力。焊接會(huì)影響產(chǎn)品的連接強(qiáng)度，而連接強(qiáng)度也是客戶產(chǎn)品的重要屬性，能直接提升客戶產(chǎn)品的質(zhì)量。

　　埃夫特工程師們的結(jié)論是，純粹拼硬件成本的低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)策略并不是國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的未來，

　　只有開發(fā)滿足細(xì)分市場(chǎng)需求的機(jī)器人產(chǎn)品及工藝軟件包，提升在若干細(xì)分市場(chǎng)的占有率和細(xì)分市場(chǎng)關(guān)鍵應(yīng)用環(huán)節(jié)的市場(chǎng)占有率，才能為客戶創(chuàng)造更大的價(jià)值，才能有更強(qiáng)的議價(jià)能力和溢價(jià)能力，才能進(jìn)一步增加在研發(fā)和服務(wù)等方面的投入，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期可持續(xù)良性發(fā)展。

　　正是面向市場(chǎng)的IPD產(chǎn)品開發(fā)流程，幫助埃夫特機(jī)器人工程師們敏銳發(fā)現(xiàn)3C電子行業(yè)是國(guó)產(chǎn)機(jī)器人突破“打鐵、賣鐵”低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)怪圈的制高點(diǎn)和根據(jù)地。3C電子行業(yè)打磨、裝配等應(yīng)用對(duì)精度、速度、防護(hù)等級(jí)、空間占用等要求非常高，需要長(zhǎng)期研發(fā)投入，一代又一代升級(jí)迭代機(jī)器人的精度、速度、穩(wěn)定性、魯棒性和易用性等。

　　2020年8月4日，埃夫特全新發(fā)布第三代ER7-700桌面式機(jī)器人，這也是埃夫特工程師們經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖袌?chǎng)需求調(diào)研和生產(chǎn)線試驗(yàn)驗(yàn)證后迭代升級(jí)的最新成果。

　　新品發(fā)布后，機(jī)器人大講堂采訪了ER7-700產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工程師們，本文通過講述他們改進(jìn)產(chǎn)品關(guān)鍵細(xì)節(jié)背后的故事，希望給終端客戶和系統(tǒng)集成商提供更廣泛的升級(jí)思路，也能帶給機(jī)器人行業(yè)從業(yè)者更多思考。

　　解決空間焦慮—柔性安裝方式

　　如何提升空間利用率？這成為擺在工程師們面前的一大難題。

　　想要解決這一問題，首先需要從市場(chǎng)需求和產(chǎn)品定義入手。IPD（集成產(chǎn)品開發(fā)）是埃夫特研發(fā)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)流程，這種綜合眾多業(yè)界最佳實(shí)踐要素的指導(dǎo)流程，從流程重構(gòu)和產(chǎn)品重構(gòu)等多個(gè)維度優(yōu)化產(chǎn)品研發(fā)，從而縮短產(chǎn)品上市時(shí)間、規(guī)范高效開發(fā)產(chǎn)品，幫助埃夫特很好的了解市場(chǎng)需求，并提出了針對(duì)性的產(chǎn)品解決方案。

　　不再將機(jī)器人局限于地表的固定空間，這是埃夫特對(duì)桌面式機(jī)器人的思考。將機(jī)器人柔性嵌入到實(shí)際生產(chǎn)線中去，能滿足原有生產(chǎn)線的節(jié)拍，同時(shí)能做出進(jìn)一步的功能優(yōu)化，埃夫特工程師們按照這個(gè)思路上做出了進(jìn)一步的產(chǎn)品創(chuàng)新。

　　第一步為了滿足空間利用率，需要減輕機(jī)器人的物理重量和同時(shí)提升臂展。埃夫特將第三代ER7-700機(jī)器人的臂展做到了713mm，同時(shí)將本體重量降到了38KG，這一改進(jìn)使得埃夫特第三代ER7-700機(jī)器人能夠完成側(cè)掛、壁掛以及吊掛等多種靈活的安裝方式。不僅于此，ER7-700機(jī)器人的走線也變得更加靈活，通過預(yù)留外圍孔位使得機(jī)器人更易于安裝，外引信號(hào)線使得機(jī)器人更易于集成。ER7-700機(jī)器人IO接頭相比通用接頭減少一半，能有效避免與外圍設(shè)備的干涉。ER7-700機(jī)器人提供焊好的用戶端IO線，可以為用戶節(jié)省2小時(shí)的做線時(shí)間和3小時(shí)的焊線時(shí)間。

　　重量輕能懸掛并能應(yīng)用到產(chǎn)線是關(guān)鍵第一步。與安裝在地面不同，工程師考慮到，不同的懸掛方式對(duì)于承重結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)模型都有更高的要求。因?yàn)榭紤]到重力等影響，機(jī)器人采用不同的掛載方式會(huì)對(duì)節(jié)拍有影響。為了滿足不同懸掛方式在實(shí)際生產(chǎn)線上的速度、精度要求，工程師們?yōu)榇碎_發(fā)出了埃夫特獨(dú)特的不同掛載方式軟件工藝包。

　　這種基于不同空間模型獨(dú)立開發(fā)的軟件包，在動(dòng)力學(xué)、誤差補(bǔ)償、摩擦力補(bǔ)償、力控、驅(qū)控一體設(shè)計(jì)等功能或者特性上都做了相應(yīng)優(yōu)化，使得客戶能在不同的安裝方式下可以一鍵設(shè)置不同的工作模型，多樣化的安裝方式可以一鍵自動(dòng)設(shè)置工作參數(shù)，這意味著埃夫特在動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了足夠的優(yōu)化改進(jìn)，同時(shí)將成果集成到了不同空間編程的工藝包，同時(shí)界面更易于操作、更具高易用性。

　　憑借自重38kg帶來的強(qiáng)力懸掛優(yōu)勢(shì)，ER7-700機(jī)器人能更好應(yīng)對(duì)狹小空間和惡劣環(huán)境，并在不同工作節(jié)拍變化下?lián)碛懈玫男阅鼙憩F(xiàn)。ER7-700機(jī)器人小體積大臂展意味著機(jī)器人擁有更緊湊結(jié)構(gòu)的同時(shí)保證了負(fù)載，卻能實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)連接的時(shí)候傳動(dòng)量更小，機(jī)器人摩擦力更小、效率更高，這才能實(shí)現(xiàn)更節(jié)省空間的同時(shí)在生產(chǎn)線表現(xiàn)更好。在機(jī)床上下料、壓鑄鋁件去毛刺等應(yīng)用，因?yàn)檫@種桌面式的設(shè)計(jì)，機(jī)器人工作節(jié)拍得到了保證，受到了非常多客戶的歡迎。

　　解決碰撞難題—軟件硬件迭代

　　在實(shí)際生產(chǎn)線應(yīng)用中，工程師們發(fā)現(xiàn)，例如在對(duì)精度要求高的機(jī)床上下料，來件胚料一致性比較差，但是加工精度要求也很高，這就導(dǎo)致機(jī)器人不可避免的與夾具發(fā)生碰撞。高精度的碰撞后，動(dòng)態(tài)響應(yīng)往往出現(xiàn)滯后，會(huì)導(dǎo)致本體噪音增大等問題。多工位頻繁切換應(yīng)用場(chǎng)景下更容易造成機(jī)器人關(guān)節(jié)軸損壞，低速運(yùn)動(dòng)下產(chǎn)生的共振也使得機(jī)器人無法保持精度。

　　更嚴(yán)重的是，機(jī)器人在碰觸過程中會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)位細(xì)微偏移的問題，多次的點(diǎn)位偏移就很容易造成機(jī)器人需要重新示教，這對(duì)于大批量機(jī)床上下料等生產(chǎn)線來說就意味著3-4小時(shí)的停線，一次偏移造成的問題將可能造成生產(chǎn)線的巨大損失，這也就導(dǎo)致了一些機(jī)器人無法適合高精度上下料、裝配、點(diǎn)膠、檢測(cè)等應(yīng)用場(chǎng)景。

　　因此埃夫特ER7-700機(jī)器人做了多維度的優(yōu)化和改進(jìn)，解決了上述這些痛點(diǎn)。

　　首先是結(jié)構(gòu)優(yōu)化。ER7-700在機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上提升了剛性，提升50%抗變形能力，同時(shí)優(yōu)化軌跡算法精準(zhǔn)到達(dá)。ER7-700機(jī)器人連接扭矩增加50%，實(shí)際碰撞扭矩達(dá)到210Nm，超過關(guān)節(jié)允許力矩的33%，可有效避免碰撞后點(diǎn)位的偏移，使得桌面作業(yè)的精度更高。這種剛性的提升，能保證機(jī)器人在這類應(yīng)用上的穩(wěn)定，使得機(jī)器人高速碰撞的點(diǎn)位不會(huì)發(fā)生偏移。

　　其次是軟件優(yōu)化。基于動(dòng)力學(xué)模型改進(jìn)了高靈敏碰撞檢測(cè)軟件，增加了動(dòng)力學(xué)前饋特性?；趧?dòng)力學(xué)模型能為機(jī)器人發(fā)送預(yù)先的力矩控制指令，將原先的碰撞被動(dòng)減速改進(jìn)成為了主動(dòng)減速，能夠提升機(jī)器人運(yùn)行軌跡和工作準(zhǔn)確度，同時(shí)ER7-700機(jī)器人能根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合可以設(shè)置碰撞閾值，危險(xiǎn)偏移碰撞的時(shí)候可以報(bào)警，從而減少碰撞的烈度，避免出現(xiàn)大規(guī)模碰撞導(dǎo)致的生產(chǎn)線停產(chǎn)，客戶不需要修正軌跡只清除報(bào)警就可以繼續(xù)工作，更適合客戶實(shí)際應(yīng)用。

　　在實(shí)際生產(chǎn)線數(shù)據(jù)上也證明了，通過這些軟件硬件的迭代升級(jí)，第三代ER7-700機(jī)器人效率更高、綜合性能提升30%。ER7-700機(jī)器人重復(fù)定位精度穩(wěn)定在±0.02mm，動(dòng)力學(xué)前饋功能使軌跡精度提升約35%，保證了機(jī)器人的精確度和穩(wěn)定性，使得機(jī)器人可以勝任非金屬件的去毛刺、打磨、涂膠、噴膠等應(yīng)用。同時(shí)ER7-700機(jī)器人針對(duì)上下料、搬運(yùn)場(chǎng)合，提升了一軸的加速度，此舉的改善效果顯著，實(shí)際產(chǎn)線證明其綜合節(jié)拍可以進(jìn)一步提升20%-30%。

　　解決防護(hù)痛點(diǎn)—升級(jí)防護(hù)等級(jí)

　　在更高強(qiáng)度的實(shí)際生產(chǎn)線應(yīng)用中，工程師們發(fā)現(xiàn)了新的需求點(diǎn)，例如在3C行業(yè)高精密設(shè)備的裝配環(huán)境和機(jī)床精密加工過程中，有很多應(yīng)用需要在無塵防水的環(huán)境下進(jìn)行。

　　在實(shí)際生產(chǎn)線上，工程師們發(fā)現(xiàn)部分環(huán)境下的機(jī)器人生產(chǎn)狀況非常惡劣，例如部分行業(yè)的生產(chǎn)線上存在腐蝕性液體，這就需要機(jī)器人具有一定的防腐蝕防水能力，使得機(jī)器人被液體濺到的時(shí)候，能保證內(nèi)部線纜的安全，避免機(jī)器人內(nèi)部出現(xiàn)短路和故障情況。同時(shí)在金屬、塑料殼體打磨、拋光、打標(biāo)、涂膠應(yīng)用場(chǎng)景中，機(jī)器人油漆表面常常被切削液腐蝕，機(jī)器人本體表面很容易出現(xiàn)起皮、脫皮的問題。

　　為了防止腐蝕，在一些機(jī)床上下料應(yīng)用場(chǎng)景，往往都需要為機(jī)器人配上防護(hù)衣。埃夫特第三代ER7-700機(jī)器人所具備的IP67手腕防護(hù)等級(jí)和IP65本體防護(hù)等級(jí)，就使得機(jī)器人具備了很好的防水能力和防腐蝕能力，也可以為客戶省掉防護(hù)服成本。

　　這種細(xì)節(jié)的積累和改進(jìn)，也使得很多客戶感受到了埃夫特在產(chǎn)品方面的進(jìn)步和誠(chéng)意。

　　結(jié)語

　　科創(chuàng)板上市后的埃夫特，戰(zhàn)略方向上正以更高包容性、更好利他性的機(jī)器人全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)向前邁進(jìn)，而在產(chǎn)品上則正以一種更加硬核、更加細(xì)致的態(tài)度正面細(xì)分行業(yè)的挑戰(zhàn)。正如ER7-700機(jī)器人每一次升級(jí)迭代背后，都看得到埃夫特人對(duì)產(chǎn)品凝聚無數(shù)智慧和汗水后的千錘百煉，而埃夫特多年來每一次風(fēng)雨無阻背后，也都是為了助力客戶更好生產(chǎn)和集成在全力以赴。

　　我們期待埃夫特能不斷有更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品上市，也期待埃夫特科創(chuàng)板上市后的路途走得更穩(wěn)更遠(yuǎn)。