YuMi：人机协作开启机器人与自动化的未来

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2006年智能手机的革命正待兴起。当时我们都在猜测这个市场的发展前景。许多人预想，价格亲民的小型移动电子设备将会迎来爆发性的消费需求。

如今，消费电子市场变化之巨、形势之复杂已突破了我们想象力的极限。整个世界赖以维系的电子产品需要一个庞大到不可思议的人工装配体系来支撑，这个体系由成千上万条流水线、数百万名产业工人组成。产业的爆发性增长与产品生命周期的急剧缩短，同从业人员日益追求更有价值的职业、更高的收入和生活质量这一趋势形成鲜明冲突。这表明，当前的这套体系既无法完成自我升级，又难以长久维持下去。回顾2006年，当时我们正着手研发旨在解决上述问题的小件装配解决方案，对于未来的需求究竟会有多大却并不清楚。我们只知道这些人工流水线一定会实现自动化，但过渡期可能是一个长达数十年的循序渐进的过程，其间不能对复杂庞大、根深蒂固的既有小件装配体系产生破坏性的冲击。因此，不论我们研制出什么样的解决方案，都应以机器人为核心，且必须确保其周边人员安然无恙。现在大家将这一概念称为“人机协作”，而当时我们只有一种简单的想法，那就是开发一种“本安级”的解决方案。

我们了解到，市场需要高度柔性的解决方案，能灵活应对快速多变、生命周期仅为数月的产品。这种机器人解决方案应具有轻巧便携、易于部署的特性，适合安置于为人设计的工位;应采用直观友好的创新编程技术，操作者一看就会，无需专门培训;还要拥有可媲美人类的感知及运动控制能力。*重要的是，机器人必须具备足够强的安全性，能在不设围笼的前提下与人类并肩工作，且不会对人类产生任何威胁。

这些构想*终孕育了YuMi®的诞生。

YuMi：携手共创自动化的未来

随着全球首款真正实现人机协作的双臂工业机器人——YuMi的问世，ABB再一次充当了自动化领域的开路先锋，将依托机器人技术从根本上改变相关工业生产流程的形态。YuMi是英文单词“you”和“me”的巧妙组合，意味着你我携手共创自动化的未来。这一开拓性的解决方案是ABB多年研发成果的结晶，既能实现机器人与人类并肩执行相同的作业任务，又可确保其周边区域安全无虞，人机协作的机器人新纪元由此开启。

小件装配领域变化之快少有其他行业能望其项背。尤其是电子行业，一路飙升的市场需求已让熟练工人的供给捉襟见肘。随着传统装配工艺的渐渐落伍，无论从战略层面出发还是从盈利角度考虑，都要求制造商启用创新的解决方案。

YuMi原本针对消费电子行业灵活敏捷的生产需求而量身定制。由于这套解决方案将双臂设计、柔性机械手、通用进料系统、基于相机的工件定位系统、引导式编程技术及**的运动控制技术整合于一体，也能在其他任何小件装配领域大展宏图。

乍看之下，人工装配线实施自动化似乎比较简单;其实不然，因为人在本质上是一台极其复杂的机器，要想复制人的诸般本领殊非易事。我们拥有触觉和运动控制能力，能灵巧而准确地处理精密物件——针对具体零部件，我们心里有数用多大力不会使其受损;我们看见物体，把它拾起来，再自然不过;我们能马不停蹄地处理品种多得惊人的零件;我们还具有空间意识，既能与同事近距离配合，又能相处和谐。

在YuMi的开发过程中，我们面临的挑战在于，如何以经济可行的方式模拟*基本的人体感官与机能，使之拥有以上所有人的特性，同时又要具备不亚于人类的安全无害性，从而创造切切实实的自动化效益。*后，经我们量身打造的YuMi远非传统机器人可以企及：首先，这是一套本安级系统;其次，在精度、速度、柔性、易用性、投资回报率等指标上全面树立了小件装配领域的新标杆。

YuMi“天赋”安全基因。正如人类手臂骨骼包覆着具有缓冲作用的肌肉，YuMi轻质、刚性的镁合金骨架也覆有浮式塑料外壳，再外裹软性材料，这种结构能吸收绝大部分来自意外碰撞的冲击力。此外，YuMi像人体手臂一样没有夹紧点，关节开合时不会夹伤易损的附属件。

YuMi结构紧凑，大小与人体相仿，双臂均有七轴自由度，在为人设计的狭小工位中仍能淋漓尽致地发挥其灵巧而精准的特性。YuMi仅重35 kg，配备集成式控制系统，内嵌气路及多条输入输出数字信号电缆，兼容全球标准市电电源，轻巧便携，可按需随时调整部署。

当YuMi感知到一个突然冲击，比如与人类同事相碰，能在几毫秒内暂停运动;要让其恢复运动也简单得如同按一下遥控器上的播放键。以上特性与浮式缓冲外壳相结合，大幅提升了人类同事的安全性。这些本安设计丝毫没有影响YuMi发挥其卓越的精准与高速性能，其重复定位精度可达到0.02 mm以内，*大运行速度则高达1500 mm/s。

为应对小件装配行业零件种类繁多的现状，YuMi装备有高度柔性的集成式机械手，可选配伺服夹具、双吸盘或视觉系统。YuMi的双手可针对绝大部分装配作业需求进行自由定制。

小件装配的复杂性不仅涉及人手的灵活度，针对特定作业采取何种进料方式也是攸关生产效率的重要因素。为此，我们特别开发了FlexFeeder™零件输送系统。该系统的料箱可大批量存放尺寸为3-30 mm的零件。从料箱内直接拾取零件牵涉到复杂的3D运算，因此 FlexFeeder每次从料箱中只取少量零件摆放在一个平面上，由此将物料处理维度从3D转化为2D，大幅降低了解决问题的难度。YuMi集成式机械手的内置摄像头可轻松定位平面上的零件，并引导夹具执行拾取动作。

*后，我们开发了一套编程系统，使YuMi的编程工作如同对人示范一般简单，任何人都能轻松上手。实际上我们都不爱管它叫“编程”，准确地讲应该是“示教”——因其直观友好，人人都能操作。只需用自己的双臂和双手引导YuMi的双臂和双手完成一系列动作，即可借助配套平板电脑的专用App记录下路径和夹具操作，软件随即将所记录的动作直接转化为驱动YuMi运行的底层代码。这意味着，YuMi能够胜任高度复杂的作业任务，对工程技术资源的要求却极低。

这种引导式编程技术将以往需要数小时才能完成的枯燥编程工作缩短至几分钟。倘若遇到引导式编程不能完全胜任的复杂作业，仍可利用ABB RAPID编程语言按需修改传统代码。

YuMi对世界的重要意义

若对YuMi蕴含的所有特性与创新加以审视，你会发现这不单单是一台机器人，而是一套完整的小件装配自动化解决方案。毋庸置疑，YuMi可为制造商带来诸多好处，如加速生产、改善品质、减少废品、提高能效、增强柔性等，进而产生难以估量的投资回报;另一方面，YuMi的意义又远不止于创造经济效益。

如果以“用电力与效率创造美好世界”这一ABB愿景来衡量，YuMi不仅是增效利器，更致力于“创造美好世界”，为经济增长脱离对人和环境的影响开辟了一条捷径。

作为一套整体解决方案，YuMi不仅让制造商受益，还惠及从产业工人到环境、再到消费者的整条价值链。对于产业工人，YuMi能增强工作环境的安全性，改善生活质量;对于环境，降低资源消耗即意味着减少排废;而对于消费者，人机协作在操作精度与速度方面都要胜过纯人工作业，在提升产品质量的同时，也降低了不良率。

人机协作引领未来发展方向

YuMi是专为小件装配而打造、集诸多优势于一体的一款产品，这也是ABB为迎接人机协作新纪元贡献的**套解决方案。人机协作显然并不局限于单一行业，几乎所有行业都能从中获益匪浅。

首先，对于以现有技术尚难实现全自动化、仍需人类参与的生产环节，人机协作为其享受自动化成果创造了有利条件，同时也为自动化技术进入未开垦的处女地铺平了道路。

其次，传统机器人系统还有长期存在的必要，相较当前的人机协作技术也自有其不可替代的优势，如负载更大、节拍时间短得多、防护更强(可用于铸造等严苛环境)。与之相比，协作机器人在系统设计、安装、调试、运行等方面对工程技术资源的要求则低得多。事实上，得益于软硬件安全控制技术的发展，如ABB SafeMove技术与各类视觉及环境监测系统的结合，许多传统机器人系统已将协作机器人的部分优势化为己有，变为“准协作型”机器人。

全协作自动化尤其值得推广的特性还包括不设安全屏障及胜任狭小空间作业，大大方便了工厂利用现有布局实施系统安装。此外，人机协作环境下的编程通常以“示教”取代程序代码。操作员带领机器人过一遍两点间的路径，机器人即可学会全套动作，许多新任务的编程以前往往要花费数小时，现在只需几分钟便大功告成。当然，如有必要，操作员仍可随时运用ABB功能强大的底层语言RAPID进行编程。总之，包含机器人在内的ABB人机协作系统为自动化集成提供了莫大的便利。

再次，协作机器人的面世有助于提升工作性质，促进人类从体力劳动向脑力劳动转移。另外，人机协作所达到的操作精度与速度均非纯人工作业可比，因而产品质量更高，废品率也更低。

随着全球人口结构的变化及生活水平的提高，越来越多的人向往更有成就感的工作。应运而生的协作机器人既能让人类的职业变得更加精彩，又能在人工操作技能日显珍稀之际替人类挑起生产重担。

机器人与就业问题

机器人市场持续呈现爆发性增长态势，人机协作生产模式在部署与操作方面简单易行，又对以往公认难以实施自动化的许多行业具有强大的渗透力，因而必将对这一趋势起到推波助澜的作用。

机器人的普及对就业率会产生怎样的影响，一直是一个颇受关注的热点话题。人机协作的推广及其他技术的融合促使机器人及自动化应用形成爆发性增长之后，其结果究竟如何，ABB对此是持乐观态度的。这种乐观并非来自于理想主义，而是以历史经验为依据得出的结论。

在工业化的数百年历史进程中，每一次重大技术进步都会推动经济发生强劲增长，概莫能外。技术进步固然会让某些就业岗位淡出历史舞台，但同时又能创造出数量可观的新生职业。一方面是仅有少数职业因不合时宜而遭淘汰，另一方面，大批以前难以想象的新职业在技术革新的潮流中如雨后春笋般蓬勃兴起，两相比较，就业机会在总体上不减反增。

繁重枯燥的人力劳动实现自动化作业之后，势必产生新的经济形态，企业关注的焦点也从如何索取人的“制造力”转变为如何发掘人的“创造力”。并不是机器人抢走人的饭碗，而是工业化几百年来人类一直在干着本当由机器人干的活儿。所幸的是，如今自动化技术终于达到了应有的水平，让机器人回归到自己*适合的岗位发挥所长。

未来的经济发展模式无疑将与此前数百年的工业化社会大相径庭。我们不能预知未来，但以史为鉴，我们相信未来的职业应该更加以人为本，当今生产环境对人的体力或脑力过度榨取的现象也应不复存在。一种技术倘若无益于全人类的福祉，绝不可能成为ABB孜孜以求的目标。

结语

随着协作机器人的兴起，制造模式必将在自动化的带动下发生翻天覆地的变化。与此同时，人类的就业面貌将迎来一次转型，工作的价值也将重新定义。在自动化技术的普及过程中，更人性化的新兴职业将出现爆发性增长，有些职业形态甚至会超出我们的想象，这种可能性已为工业化进程中的历次重大技术进步所证实。ABB致力于创造美好世界，而协作机器人将成为这个世界不可或缺的一分子。

随着协作机器人新纪元的来临，我们已认识到，人类与机器人各有所长，如能以安全的方式并肩合作，必将提升生产柔性与产品质量，降低资源消耗，改善工作环境，同时提高员工的生活品质及企业的竞争能力。

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