20世紀70年代，隨著學術(shù)界越來越多的老師和學生對機械臂展開研究，80年代伊始工業(yè)機械臂開始進入迅猛發(fā)展的階段。
桌面式協(xié)作機器人因此得到實驗室的青睞。第一款被學術(shù)界廣泛采用的機械臂是PUMA，它第一次把機械臂做到了非常輕便的狀態(tài)。PUMA整個手臂重約十幾公斤，這對于科研院校來說不是一個很大型的設(shè)備，它可以較為輕易的去完成搬運等動作，并且也不會產(chǎn)生過大的空間占用，能方便學生和老師進行機械臂的各類研究。PUMA整體負載大概在2-3kg，整個臂展約400-500mm，并且還有很多種不同的型號，這被譽為桌面式機器人的發(fā)端。
但桌面式機器人并沒有得到廣泛推廣應(yīng)用。從80年代開始，機械臂就開始細分為三大類：第一是工業(yè)機械臂。第二是學術(shù)機械臂，第三才是小型桌面機械臂。工業(yè)領(lǐng)域?qū)Υ笮图奶幚硇枨笳剂松巷L，因此桌面式機械臂反而沒有得到更多重視，更多以更輕量化的姿態(tài)在實驗室工作。
國產(chǎn)機器人新的機會近幾年，隨著教育、3C電子、5G，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)線既對占地面積有限制，、精度等提出了新的要求，因此機器設(shè)備桌面化和輕量化逐漸重新開始流行。
傳統(tǒng)工業(yè)機器人雖然具備高精度高效率的特性，但空間狹小往往是進入3C電子行業(yè)遇到的最直接的問題。每個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)用更小的機器人。
客戶追求效率和精度，對機器人節(jié)拍有很高要求，一定的標準，這樣既能快速收回成本，又能夠完美替代人工，這就對桌面式機器人提出了新的挑戰(zhàn)。
考量不謀而合。埃夫特工程師們，考慮怎么走出國產(chǎn)機器人扎堆上下料/搬運等簡單應(yīng)用沖銷量的怪圈，在高維度提升國產(chǎn)機器人的行業(yè)影響力和競爭力，升維幫助客戶創(chuàng)造價值和提升競爭力。
傳統(tǒng)的上下料/搬運屬于相對低端的點位運動，對客戶產(chǎn)品起到的價值僅僅是工序間的轉(zhuǎn)運，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，溢價能力并不高。
國產(chǎn)機器人必須在若干細，例如30%或者行業(yè)前三，另外在客戶產(chǎn)品關(guān)鍵應(yīng)，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)。
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)品的核心競爭力。焊接會影響產(chǎn)品的連接強度，而連接強度也是客戶產(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競爭策略并不是國產(chǎn)機器人的未來，
只有開工藝軟件包，提升關(guān)鍵，才能為客戶創(chuàng)造更大的價值，才能有更強的議價能力和溢價能力，才能進一步增加在研發(fā)和服務(wù)等方面的投入，實現(xiàn)長期可持續(xù)良性發(fā)展。
IPD產(chǎn)品開發(fā)流程，幫助埃夫特機器人工程師們敏銳發(fā)現(xiàn)3C電子行業(yè)是國產(chǎn)機器人突破“打鐵、賣鐵”低價競爭怪圈的制高點和根據(jù)地。3C電子行業(yè)打磨、裝配等應(yīng)用對精度、速度、防護等級、空間占用等要求非常高，需要長期研發(fā)投入，一代又一代升級迭代機器人的精度、速度、穩(wěn)定性、魯棒性和易用性等。
2020年8月4，埃夫特全新發(fā)布第三代ER7-700桌面式機器人，這也是埃夫特工程師們驗驗證后迭代升級的最新成果。
新品發(fā)布后，機器人大講堂采訪了ER7-700產(chǎn)品的設(shè)計工程師們，本文通過講述他們改進產(chǎn)品關(guān)鍵細節(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思路，也能帶給機器人行業(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，。IPD（集成產(chǎn)品開發(fā)）是埃夫特研發(fā)產(chǎn)品的標準流程，這種綜合眾多業(yè)界最佳實踐要素的指導(dǎo)流程，從流程重構(gòu)和產(chǎn)品重構(gòu)等多個維度優(yōu)化產(chǎn)品研發(fā)，從而、規(guī)范高效開發(fā)產(chǎn)品，幫助埃夫特，并提出了針對性的產(chǎn)品解決方案。
不再將機器人局限于地表的固定空間，這是埃夫特對桌面式機器人的思考。將機器人柔性嵌入到實際生產(chǎn)線中去，能滿足原有生產(chǎn)線的節(jié)拍，化，埃夫特工程師們按照這個思路上做出了進一步的產(chǎn)品創(chuàng)新。
第一步為了滿足空間利用率，需要減輕機器人的物。埃夫特將第三代ER7-700機器人的臂展做到了713mm，38KG，這一改進使得埃夫特第三代ER7-700機器人能夠完成側(cè)掛、壁掛以及吊掛等多種靈活的安裝方式。不僅于此，ER7-700機器人的走線也變得更加靈活，通過預(yù)留外圍孔位使得機器人更易于安裝，外引信號線使得機器人更易于集成。ER7-700機器人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機器人提供焊好的用戶端IO線，可以為用戶節(jié)省23。
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，不同的懸掛方式對于承重結(jié)構(gòu)和動力學模型都有更高的要求。因為考慮到重力等影響，機器人采用不同的掛載方式會對節(jié)拍有影響。為了滿足不同懸掛方式在實際生產(chǎn)線上的速度、精度要求，工程師們?yōu)榇碎_發(fā)出了埃夫特獨特的不同掛載方式軟件工藝包。
這種基于不同空間模型獨立開發(fā)的軟件包，在動力學、誤差補償、摩擦力補償、力控、驅(qū)控一體設(shè)計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設(shè)置工作參數(shù)，這意味著埃夫特在動力學模型進行了足夠的優(yōu)化改進，間編程的工藝包，、更具高易用性。
憑借自重38kg帶來的強力懸掛優(yōu)勢，ER7-700機器人能更好應(yīng)對狹小空間和惡劣環(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機器人小體積大臂展意味著機器人擁有更緊，卻能實現(xiàn)，機器人摩擦力更小、效率更高，這才能實現(xiàn)更節(jié)。在機床上下料、壓鑄鋁件去毛刺等應(yīng)用，因為這種桌面式的設(shè)計，機器人工作節(jié)拍得到了保證，受到了非常多客戶的歡迎。
解決碰撞難題—軟件硬件迭代在實際生產(chǎn)線應(yīng)用中，工程師們發(fā)現(xiàn)，例如在對精度要求高的機床上下料，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)致機器人不可避免的與夾具發(fā)生碰撞。高精度的碰撞后，動態(tài)響應(yīng)往往出現(xiàn)滯后，會導(dǎo)致本體噪音增大等問題。多工位頻繁切換應(yīng)用場景下更容易造成機器人關(guān)節(jié)軸損壞，低速運動下產(chǎn)生的共振也使得機器人無法保持精度。
更嚴重的是，機器人在碰觸過程中會出現(xiàn)點位細微偏移的問題，多次的點位偏移就很容易造成機器人需要重新示教，這對于大批量機床上下料等生產(chǎn)線來說就意味著3-4，一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)致了一些機器人無法適合高精度上下料、裝配、點膠、檢測等應(yīng)用場景。
因此埃夫特ER7-700機器人做了多維度的優(yōu)化和改進，解決了上述這些痛點。
首先是結(jié)構(gòu)優(yōu)化。ER7-700在機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計上提升了剛性，提升50%抗變形能力，。ER7-700機器人連接扭矩增加50%，實際碰撞扭矩達到210Nm，超過關(guān)節(jié)允許力矩的33%，可有效避免碰撞后點位的偏移，使得桌面作業(yè)的精度更高。這種剛性的提升，能保證機器人在這類應(yīng)用上的穩(wěn)定，使得機器人高速碰撞的點位不會發(fā)生偏移。
其次是軟件優(yōu)化。基于動力學模型改進了高靈敏碰撞檢測軟件，增加了動力學前饋特性?；趧恿W模型能為機器人發(fā)送預(yù)先的力矩控制指令，將原先的碰撞被動減速改進成為了主動減速，能夠提升機器人運行軌跡和工作準確度，ER7-700機器人能根據(jù)不同應(yīng)用場合可以設(shè)置碰撞閾值，危險，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警就可以繼續(xù)工作，更適合客戶實際應(yīng)用。
在實際生產(chǎn)線數(shù)據(jù)上也證明了，通過這些軟件硬件的迭代升級，第三代ER7-700機器人效率更高、綜合性能提升30%。ER7-700機器人重復(fù)定位精度穩(wěn)定在±0.02mm，動力學前饋功能使軌跡精度提升約35%，保證了機器人的精確度和穩(wěn)定性，使得機器人可以勝任非金屬件的去毛刺、打磨、涂膠、噴膠等應(yīng)用。ER7-700機器人針對上下料、搬運場合，提升了一軸的加速度，此舉的改善效果顯著，實際產(chǎn)線證明其綜合節(jié)拍可以進一步提升20%-30%。
解決防護痛點—升級防護等級在更高強度的實際生產(chǎn)線應(yīng)用中，工程師們發(fā)現(xiàn)了新的需求點，例如在3C行業(yè)高精密設(shè)備的裝配環(huán)境和機床精密加工過程中，有很多應(yīng)用需要在無塵防水的環(huán)境下進行。
在實際生產(chǎn)線上，工程師們發(fā)現(xiàn)部分環(huán)境下的機器人生產(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，這就需要機器人具有一定的防腐蝕防水能力，使得機器人被，能保證內(nèi)部線纜的安全，避免機器人內(nèi)部出現(xiàn)短路和故障情況。、塑料殼體打磨、拋光、打標、涂膠應(yīng)用場景中，機器人油漆表面常常被切削液腐蝕，機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，在一些機床上下料應(yīng)用場景，往往都需要為機器人配上防護衣。埃夫特第三代ER7-700機器人所具備的IP67手腕防護等級和IP65本體防護等級，就使得機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服成本。
這種細節(jié)的積累和改進，也使得很多客戶感受到了埃夫特在產(chǎn)品方面的進步和誠意。
結(jié)語，戰(zhàn)略方向上正以更高包容性、更好利他性的機器人全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)向前邁進，而在產(chǎn)品上則正以一種更加硬核、更加細致的態(tài)度正面細分行業(yè)的挑戰(zhàn)。正如ER7-700機器人每一次升級迭代背后，都看得到埃夫特人對產(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)，也期待埃夫。