Редакция EVST · Последнее обновление: 10 июня 2026 г.
Коллаборативный робот, или кобот, — это лёгкий промышленный роботизированный манипулятор, предназначенный для работы рядом с людьми без защитного ограждения. Это достигается за счёт ограничения мощности и силы: датчики крутящего момента в каждом суставе обнаруживают контакт и останавливают или отводят манипулятор до того, как столкновение причинит травму. Стандарт ISO/TS 15066 определяет четыре режима взаимодействия, которые регулируют расстояние, на котором человек и робот могут работать. В 2026 году грузоподъёмность коботов обычно составляет от 3 до 30 кг, а радиус действия — примерно от 600 до 1,800 мм.
Что такое кобот и чем он отличается от стандартного робота?
Слово «совместный» описывает возможности обеспечения безопасности, а не категорию роботов по механической конструкции. Кобот по-прежнему представляет собой 6-осевой шарнирный манипулятор с сервомоторами, редукторами и энкодерами на каждом суставе. Его совместная работа обеспечивается дополнительными датчиками и системами управления, позволяющими безопасно работать в одном рабочем пространстве с человеком, а также механической конструкцией, оптимизированной для снижения риска травм: закругленные поверхности, малая движущаяся масса, отсутствие точек защемления и ограниченная скорость.
Обычный промышленный робот создан для обеспечения скорости, грузоподъемности и повторяемости действий внутри охраняемой зоны. Он предполагает, что во время его работы в рабочей зоне нет человека. Кобот жертвует максимальной скоростью и грузоподъемностью ради возможности работать в общем пространстве. В результате возникает другая экономика внедрения: в кобот-ячейке часто отсутствуют ограждения, световые завесы и потолочные площади, необходимые для огороженной промышленной зоны, и именно в этом заключается большая часть преимуществ коботов для малых и средних производителей. Для подробного обзора типов коботов и способов их выбора см. наш Полное руководство по типам, выбору и областям применения коллаборативных роботов., которую данная статья дополняет более подробным анализом основных механизмов обеспечения безопасности.
Согласно отчету Международной федерации робототехники «Мировая робототехника 2025», коллаборативные роботы остаются самым быстрорастущим сегментом рынка промышленных роботов по темпам роста, несмотря на то, что они по-прежнему составляют меньшинство от общего числа установок. Рост сосредоточен в сборке электроники, обслуживании станков и упаковке, где вес деталей невелик, а близость человека и робота полезна с точки зрения производственных процессов.
Как работает коллаборативный робот: принципы безопасности
Определяющей технологией в коллаборативном роботе является способ определения и ограничения силы контакта. В 2026 году доминируют три подхода, и большинство производственных коллаборативных роботов сочетают в себе более одного из них.
Датчик крутящего момента в шарнирах
В каждом шарнире установлен датчик крутящего момента, или же контроллер оценивает крутящий момент в шарнире по току двигателя. Во время нормального движения контроллер знает ожидаемый профиль крутящего момента для запрограммированной траектории при запрограммированной скорости. Когда измеренный крутящий момент отклоняется от порогового значения, контроллер интерпретирует это как неожиданное внешнее воздействие, столкновение, и запускает защитную остановку. Время реакции от контакта до остановки составляет порядка миллисекунд, что позволяет удерживать силу контакта ниже порога травмы.
Ограничение мощности и силы (PFL)
Ограничение мощности и силы — наиболее распространенный метод совместной работы. Робот спроектирован и сконфигурирован таким образом, что даже в наихудшем случае контакта передаваемая сила и давление остаются ниже биомеханических пределов, указанных в Приложении А стандарта ISO/TS 15066 для соответствующей области тела. Это достигается за счет сочетания малой массы перемещаемого объекта, ограничений скорости, закругленной геометрии и описанного выше ограничителя крутящего момента. Ограничение мощности и силы позволяет коботу работать без ограждения и световой завесы во многих приложениях, поскольку сам робот является системой безопасности.
Мониторинг скорости и разделения
Альтернативный или дополнительный метод использует внешние датчики (лазерные сканеры с классом безопасности, 3D-камеры или защитные коврики) для отслеживания положения оператора. Робот движется на полной скорости, когда рядом никого нет, замедляется при приближении человека и останавливается, если нарушается защитное расстояние. Это позволяет более быстрому и тяжелому роботу взаимодействовать с другими роботами, не ограничивая при этом свою производительность, когда рабочее пространство свободно.
На практике наиболее эффективные решения сочетают в себе различные методы: ограничение мощности и силы в качестве базового уровня безопасности, а также мониторинг скорости и расстояния для восстановления производительности в отсутствие оператора. Согласно наблюдениям в отрасли, основанным на опыте эксплуатации на сборочных линиях, коллаборативный робот, сконфигурированный исключительно для работы на наихудшей скорости PFL, может потерять от 40 до 60 процентов своей потенциальной производительности по сравнению с тем же манипулятором, работающим на высокой скорости в свободном рабочем пространстве. Именно поэтому гибридные конфигурации стали стандартом на линиях с большими объемами производства.
Четыре режима совместной работы в соответствии со стандартом ISO/TS 15066
ISO/TS 15066:2016, техническая спецификация, дополняющая ISO 10218 для совместной работы, определяет четыре различных метода взаимодействия. Одно приложение может использовать один из них или комбинировать несколько. Понимание того, какой режим необходим приложению, является первым шагом в определении безопасной ячейки для коллаборативных роботов.
| Режим совместной работы | Как заказать? | Взаимодействие человека и робота | Типичное применение |
|---|---|---|---|
| Контролируемая остановка с рейтингом безопасности | Робот останавливается, когда человек входит в общее пространство; возобновляет работу, когда он уходит. | В зоне совместной работы движение запрещено, пока человек находится в ней. | Ручная загрузка/разгрузка роботизированной ячейки, периодическое выполнение задач в общем рабочем пространстве. |
| Ручное управление | Оператор физически перемещает манипулятор с помощью ручного направляющего устройства; робот подчиняется приложенной силе. | Прямое физическое управление, движение робота осуществляется оператором. | Учебные траектории, вспомогательный подъем, позиционирование деталей в малых объемах |
| Мониторинг скорости и разделения | Скорость робота зависит от расстояния до оператора и измеряется датчиками безопасности. | Сосуществование с динамическим снижением скорости, полной остановкой на минимальном расстоянии. | Смешанные рабочие зоны, где люди и роботы работают в попеременном непосредственной близости друг от друга. |
| Ограничение мощности и силы | Сила контакта и давление поддерживаются ниже биомеханических пределов за счет конструкции и контроля. | Допускается прямой контакт; робот останавливается при неожиданном воздействии силы. | Совместная работа по сборке, обслуживанию станков, упаковке рядом с операторами. |
Согласно стандарту ISO/TS 15066, биомеханические пределы в Приложении А организованы по областям тела: пределы для лица и черепа гораздо строже, чем для плеча или кисти, поскольку последствия контакта более серьезны. Правильная оценка риска сопоставляет участки траектории движения робота, где возможен контакт, с областями тела, которые могут соприкоснуться, а затем проверяет, остаются ли сила и давление в пределах соответствующих ограничений. Именно поэтому коллаборативный робот, «безопасный» для одного применения, не обязательно безопасен для другого: измените инструмент, деталь или компоновку, и сценарии контакта изменятся.
Анатомия коллаборативного робота: компоненты и технические характеристики.
Технические характеристики коллаборативного робота (кобота) похожи на характеристики небольшого промышленного робота, с некоторыми дополнениями, предназначенными для совместной работы. Наиболее важные параметры при выборе:
- полезная нагрузка — максимальная масса на фланце инструмента, включая захват или сам инструмент. Полезная нагрузка коботов в 2026 году будет составлять 3, 5, 6, 10, 12, 16, 18, 20 и до 30 кг.
- Вылет — радиус рабочей зоны, обычно от 500 до 1,800 мм. В рамках одного семейства продуктов дальность полета и полезная нагрузка являются взаимоисключающими параметрами.
- Повторяемость — насколько точно рычаг возвращается в заданное положение, обычно с погрешностью от ±0.02 мм до ±0.1 мм в зависимости от размера. Повторяемость — это не точность, а показатель стабильности, что необходимо для большинства задач по сборке и обслуживанию.
- Степени свободы — Шесть осей — это стандарт для общих 3D-задач; семиосевые коллаборативные роботы обеспечивают большую гибкость при перемещении в загроможденных пространствах.
- Фланец инструмента и ввод/вывод — интерфейс крепления и электрические/пневматические соединения для захватов и датчиков, часто проходящие через запястье.
- Функции, соответствующие требованиям безопасности — Настраиваемые зоны безопасности, ограничения скорости, ограничения усилия и контролируемая остановка с соответствующим уровнем безопасности, все сертифицированы в соответствии с уровнями функциональной безопасности ISO 10218-1 и IEC 61508/62061.
Возможность взаимодействия в основном обеспечивается контроллером и датчиками в суставах, а не каким-либо одним видимым компонентом. Именно поэтому две манипулятора с одинаковой полезной нагрузкой и дальностью действия могут существенно различаться по безопасности и скорости выполнения той или иной совместной задачи: разница заключается в контроллере безопасности, разрешении датчиков и качестве настройки обнаружения столкновений.
Где применяются коботы
Коботы находят применение в тех областях, где вес деталей невелик, близость человека полезна, а возможность повторного использования манипулятора важнее, чем пиковое время цикла. Наиболее распространенные группы применений в 2026 году:
Уход за машинами
Загрузка и разгрузка станков с ЧПУ, литьевых прессов и листогибочных прессов. Кобот выбирает заготовку, загружает ее в станок, ожидает завершения цикла и выгружает готовую деталь. Поскольку оператор может получить доступ к станку, даже когда кобот остановлен, производственная ячейка остается гибкой. Это крупнейшее в мире применение коботов по количеству установленных устройств.
Сборка и завинчивание
Повторяющиеся задачи по закрепке, установке и сборке, часто выполняемые человеком, который принимает решения на сложных этапах. Коботы с управлением усилием хорошо подходят для задач по установке (прессовая посадка, защелкивание), где запрограммированный профиль усилия предотвращает повреждение деталей.
Упаковка и паллетирование
Упаковка коробок в конце производственной линии и легкая паллетизация. Коботы-паллетизаторы перемещают коробки до уровня полезной нагрузки манипулятора, формируя устойчивые штабели на паллете. Для более тяжелых коробок ограничивающим фактором становится полезная нагрузка, и эту функцию берет на себя обычный робот-паллетизатор.
Контроль качества и автоматизация лабораторных работ
Коботы, оснащенные камерами или датчиками, выполняют повторяющиеся проверки, а в лабораториях они работают с образцами, пипетками и обслуживают приборы. Бесшовная компоновка подходит для условий, где люди и оборудование находятся в тесноте.
Сварка и отделка поверхности
Коботная сварка быстро получила распространение в цехах мелкосерийного производства, где короткие швы и небольшие объемы не оправдывают использование огороженной сварочной ячейки. Коботы также выполняют шлифовку, полировку и удаление заусенцев с контролем усилия. Для длительной высокообъемной сварки тяжелых деталей огороженный 6-осевой манипулятор остается подходящим инструментом, как описано в нашей статье. Руководство по использованию сварочных роботов в тяжелой промышленности.
Опасные и экстремальные условия
Взрывозащищенные коллаборативные роботы позволяют использовать совместную работу в средах с легковоспламеняющимися средами, таких как химические, лакокрасочные и энергетические предприятия. Для них требуются сертифицированные корпуса, а не стандартные корпуса для коллаборативных роботов. См. наше специальное руководство по этому вопросу. взрывозащищенные коллаборативные роботы для работы в опасных условиях Подробности о сертификации.
Кобот против промышленного робота: когда каждый из них побеждает.
Выбор между коллаборативным роботом и обычным промышленным роботом — это вопрос применения, а не вопрос о том, какая технология более совершенна. Приведенная ниже матрица иллюстрирует компромиссное решение.
| фактор | Коллаборативный робот | Обычный промышленный робот |
|---|---|---|
| полезная нагрузка | от 3 до 30 кг (типичное значение) | от 5 до 800+ кг |
| Скорость | Ограничены по соображениям безопасности; быстрее при использовании системы контроля разделения. | Высокая производительность, оптимизирована по времени цикла. |
| Охрана безопасности | Часто после оценки рисков ограждения остаются незащищенными. | Огороженная камера, световые завесы, блокировка дверей |
| Площадь | Компактный размер, не занимает места под ограждением. | Более крупный, включает в себя защитный периметр. |
| передислокация | Быстрое выполнение задач; манипулятор может перемещаться между задачами. | Более медленный рост; клетка является полупостоянной. |
| Подходящий для | Малая полезная нагрузка, широкий спектр задач, выполняемых в непосредственной близости от человека. | Большой объём, высокая полезная нагрузка, длительный цикл |
Для получения полной информации о принятии решения по данному вопросу, ознакомьтесь с нашим сопутствующим анализом. Кобот против промышленного робота: что выбрать вашей фабрике в 2026 году?Вкратце: коллаборативный робот выигрывает, когда полезная нагрузка невелика, компоновка выгодна благодаря совместному использованию пространства с людьми, а линия часто меняется; обычный робот выигрывает, когда объем и полезная нагрузка высоки, а производственная ячейка может быть выделена для конкретных задач.
Безопасное внедрение кобота: оценка рисков.
Распространенное заблуждение заключается в том, что коллаборативный робот «безопасен сразу после установки». Манипулятор создан для совместной работы, но оценка и сертификация должны проводиться в целом: манипулятор плюс инструмент, деталь, компоновка и выполняемая задача. В соответствии со стандартами ISO 10218-2 и ISO/TS 15066, интегратор (который может быть конечным пользователем) несет ответственность за оценку рисков всего коллаборативного приложения.
- Определите опасности. Составьте карту всех точек на траектории движения робота, где возможен контакт с человеком, а также опасностей, связанных с инструментами (острые захваты, нагревательные элементы), и обрабатываемой детали.
- Определите тип режима совместной работы. Определите, какой из четырех режимов ISO/TS 15066 используется в данной задаче и для каких этапов цикла.
- Проверьте биомеханические пределы. Для работы с ограничением мощности и силы необходимо убедиться, что сила и давление контакта для каждого возможного контакта остаются ниже предела, указанного в Приложении А для данной области тела, путем расчета или измерения с помощью устройства для испытания силы и давления.
- Настройте функции безопасности. Установите пределы скорости, усилия и зоны в контроллере безопасности и проверьте их.
- Документируйте и подтверждайте. Зафиксируйте результаты оценки, сопоставьте фактически выполненную работу с ними и проведите повторную оценку при каждом изменении инструмента, детали или компоновки.
На практике, когда инженеры EVST вводят в эксплуатацию коллаборативную ячейку на месте, наиболее частым результатом проверки является обнаружение того, что захват или деталь с острым краем создают контактное давление, превышающее предел, установленный в Приложении А, даже если сама манипуляторная рука находится в пределах допустимых нагрузок. Решение обычно заключается в перепроектировании захвата, установке защитного кожуха или снижении скорости на соответствующем участке траектории, а не в замене робота. Именно этот этап чаще всего недооценивают покупатели, полагая, что коллаборативный робот устраняет необходимость в разработке мер безопасности.
Линейка коллаборативных роботов EVST
Компания EVST, со штаб-квартирой в Чэнду и производственными мощностями в Вэньлине, за семь лет работы поставила автоматизированное оборудование в более чем 100 стран мира. Ее линейка коллаборативных роботов охватывает грузоподъемность от 3 кг до 30 кг, включая модели с манипулятором 3 кг / 620 мм, 6 кг / 917 мм, 12 кг / 1,300 мм и 18 кг / 900 мм. EVST также производит взрывозащищенного коллаборативного робота для работы в опасных средах и линейку коллаборативных роботов для предприятий общественного питания, наряду со своими традиционными промышленными роботами QJAR, SCARA и семействами продуктов Delta.
Согласно данным сертификации EVST, производственная линия коллаборативных роботов компании имеет сертификат качества IATF 16949, соответствующий автомобильным стандартам, а ее продукция сертифицирована сторонними организациями CE, SGS и TUV. Взрывозащищенный коллаборативный робот рассчитан на использование в легковоспламеняющихся средах, что позволяет использовать его в условиях, недоступных для стандартных корпусов коллаборативных роботов. Компания также владеет одним выданным патентом на изобретение (CN ZL 2020 1 1601091.6), четырьмя патентами на изобретения, находящимися на стадии экспертизы, и двумя авторскими правами на программное обеспечение, а также имеет сеть инженеров-практиков, охватывающую более 100 стран, для проведения пусконаладочных работ и оценки рисков на местах.
Часто задаваемые вопросы
Что такое коллаборативный робот простыми словами?
Коллаборативный робот — это роботизированная рука, созданная для безопасной работы рядом с людьми без защитного ограждения. Он использует датчики крутящего момента в своих суставах для обнаружения контакта и быстрой остановки, а также имеет малую массу, ограниченную скорость и закругленные поверхности, чтобы любой контакт оставался ниже пределов силы и давления, которые могут привести к травме, как определено в ISO/TS 15066.
Действительно ли коллаборативным роботам не нужен защитный забор?
Часто, но не автоматически. Необходимость ограждения зависит от оценки рисков всего процесса, включая манипулятор и его инструмент, деталь и задачу. Во многих приложениях с низкой полезной нагрузкой и низкой скоростью после оценки рисков ограждение используется без него. Однако острый инструмент, тяжелая деталь с острыми краями или высокая скорость могут потребовать дополнительной защиты или контроля скорости и расстояния. Кобот позволяет использовать компоновку без ограждения; оценка рисков подтверждает, допустима ли она.
Какая полезная нагрузка и дальность действия необходимы для коллаборативного робота?
Добавьте вес детали и вес захвата к размеру полезной нагрузки и оставьте примерно 20-30 процентов запаса. Для работы с мелкими деталями на станках обычно используется манипулятор весом 5-10 кг; для паллетирования или более тяжелых работ — 16-30 кг. Вылет стрелы должен охватывать всю рабочую зону задачи, обычно от 600 до 1,300 мм для работы на верстаке и обслуживания станков, и больше для паллетирования.
В чём разница между ISO 10218 и ISO/TS 15066?
ISO 10218 (части 1 и 2) — это основной стандарт безопасности для промышленных роботов и их интеграции. ISO/TS 15066 — это техническая спецификация, дополняющая его специально для совместной работы, добавляющая четыре режима совместной работы, а также биомеханические пределы силы и давления в Приложении А. Приложение для совместной работы должно удовлетворять обоим требованиям. Для более подробного описания, ориентированного на покупателя, см. наше руководство по стандарты безопасности коботов на сайте продукции EVST.
С какой скоростью может двигаться коллаборативный робот?
В режиме ограничения мощности и силы скорость кобота ограничивается, так что наихудший сценарий контакта остается в пределах биомеханических ограничений, часто значительно ниже, чем у обычного робота. Благодаря мониторингу скорости и расстояния, одна и та же манипуляторная рука может работать на уровне, близком к своему механическому максимуму, когда в защитной зоне нет оператора, а затем замедляться или останавливаться по мере приближения человека. Гибридные конфигурации позволяют компенсировать большую часть потерянной производительности, сохраняя при этом безопасность совместной работы.
Куда идти дальше
Чтобы подобрать конкретного коллаборативного робота, соответствующего требованиям к полезной нагрузке и дальности действия, а также получить коммерческое предложение, ознакомьтесь с руководством по продукции на сайте EVST. Выбор полезной нагрузки для коллаборативного робота от 3 кг до 30 кгПодробную информацию о стандартах безопасности, необходимую покупателям перед выбором бескамерной клетки, см. в разделе... Стандарты безопасности коботов разъяснены покупателям.Для принятия более широкого решения о строительстве или покупке, читайте далее. кобот против промышленного роботаа для оценки доходности мы используем Калькулятор рентабельности инвестиций в коботы для малых и средних производственных предприятийПо вопросам закупок обращайтесь в отдел продаж EVST по указанному адресу. контактная страница.
Об авторе: Редакция EVST пишет о промышленной робототехнике и интеллектуальном производстве для инженеров и руководителей производственных подразделений, оценивающих проекты автоматизации. Компания EVST (EVS TECH CO., LTD), основанная в Чэнду в 2018 году, реализовала более 600 проектов автоматизации и поставляет продукцию в более чем 100 стран мира. Продукция компании имеет сертификаты IATF 16949 автомобильного класса, а также сертификаты CE/SGS/TUV от сторонних организаций для семейств QJAR, коллаборативных роботов, SCARA и дельта-роботов.