20世纪70年代，随着学术界越来越多的老师和学生对机械臂展开研究，80年代伊始工业机械臂开始进入迅猛发展的阶段。
桌面式协作机器人因此得到实验室的青睐。第一款被学术界广泛采用的机械臂是PUMA，它第一次把机械臂做到了非常轻便的状态。PUMA整个手臂重约十几公斤，这对于科研院校来说不是一个很大型的设备，它可以较为轻易的去完成搬运等动作，并且也不会产生过大的空间占用，能方便学生和老师进行机械臂的各类研究。PUMA整体负载大概在2-3kg，整个臂展约400-500mm，并且还有很多种不同的型号，这被誉为桌面式机器人的发端。
但桌面式机器人并没有得到广泛推广应用。从80年代开始，机械臂就开始细分为三大类：第一是工业机械臂。第二是学术机械臂，第三才是小型桌面机械臂。工业领域对大型件的处理需求占了上风，因此桌面式机械臂反而没有得到更多重视，更多以更轻量化的姿态在实验室工作。
国产机器人新的机会
近几年，随着教育、3C电子、5G设备等市场需求蓬勃发展，小型精密件生产加工的需求越来越旺盛，这些行业生产线既对占地面积有限制，同时对速度、精度等提出了新的要求，因此机器设备桌面化和轻量化逐渐重新开始流行。
传统工业机器人虽然具备高精度高效率的特性，但空间狭小往往是进入3C电子行业遇到的最直接的问题。每个工位之间的距离非常小，操作空间非常窄，使得3C电子行业的装配和上下料作业往往只能应用更小的机器人。
客户追求效率和精度，对机器人节拍有很高要求，同时希望投资回报率能达到一定的标准，这样既能快速收回成本，又能够完美替代人工，这就对桌面式机器人提出了新的挑战。
市场新的需求和埃夫特的考量不谋而合。埃夫特工程师们一直在研究市场需求，考虑怎么走出国产机器人扎堆上下料/搬运等简单应用冲销量的怪圈，在高维度提升国产机器人的行业影响力和竞争力，升维帮助客户创造价值和提升竞争力。
传统的上下料/搬运属于相对低端的点位运动，对客户产品起到的价值仅仅是工序间的转运，并不是直接影响产品质量的核心工序，这样冲销量只能拼硬件成本，溢价能力并不高。
国产机器人必须在若干细分领域提升市场占有率，例如在多个细分市场占有率超过30%或者行业前三，另外在客户产品关键应用环节提升市场占有率，例如在装配、喷涂、打磨、焊接等影响客户产品质量的关键应用环节提升市场占有率。
打磨、抛光、喷涂等应用影响到产品表面质量，而表面质量是客户产品的重要属性，直接能提升客户产品的核心竞争力。焊接会影响产品的连接强度，而连接强度也是客户产品的重要属性，能直接提升客户产品的质量。
埃夫特工程师们的结论是，纯粹拼硬件成本的低价竞争策略并不是国产机器人的未来，
只有开发满足细分市场需求的机器人产品及工艺软件包，提升在若干细分市场的占有率和细分市场关键应用环节的市场占有率，才能为客户创造更大的价值，才能有更强的议价能力和溢价能力，才能进一步增加在研发和服务等方面的投入，实现长期可持续良性发展。
正是面向市场的IPD产品开发流程，帮助埃夫特机器人工程师们敏锐发现3C电子行业是国产机器人突破“打铁、卖铁”低价竞争怪圈的制高点和根据地。3C电子行业打磨、装配等应用对精度、速度、防护等级、空间占用等要求非常高，需要长期研发投入，一代又一代升级迭代机器人的精度、速度、稳定性、鲁棒性和易用性等。
2020年8月4日，埃夫特全新发布第三代ER7-700桌面式机器人，这也是埃夫特工程师们经过严谨的市场需求调研和生产线试验验证后迭代升级的最新成果。
新品发布后，机器人大讲堂采访了ER7-700产品的设计工程师们，本文通过讲述他们改进产品关键细节背后的故事，希望给终端客户和系统集成商提供更广泛的升级思路，也能带给机器人行业从业者更多思考。
解决空间焦虑—柔性安装方式
如何提升空间利用率？这成为摆在工程师们面前的一大难题。
想要解决这一问题，首先需要从市场需求和产品定义入手。IPD（集成产品开发）是埃夫特研发产品的标准流程，这种综合众多业界最佳实践要素的指导流程，从流程重构和产品重构等多个维度优化产品研发，从而缩短产品上市时间、规范高效开发产品，帮助埃夫特很好的了解市场需求，并提出了针对性的产品解决方案。
不再将机器人局限于地表的固定空间，这是埃夫特对桌面式机器人的思考。将机器人柔性嵌入到实际生产线中去，能满足原有生产线的节拍，同时能做出进一步的功能优化，埃夫特工程师们按照这个思路上做出了进一步的产品创新。
第一步为了满足空间利用率，需要减轻机器人的物理重量和同时提升臂展。埃夫特将第三代ER7-700机器人的臂展做到了713mm，同时将本体重量降到了38KG，这一改进使得埃夫特第三代ER7-700机器人能够完成侧挂、壁挂以及吊挂等多种灵活的安装方式。不仅于此，ER7-700机器人的走线也变得更加灵活，通过预留外围孔位使得机器人更易于安装，外引信号线使得机器人更易于集成。ER7-700机器人IO接头相比通用接头减少一半，能有效避免与外围设备的干涉。ER7-700机器人提供焊好的用户端IO线，可以为用户节省2小时的做线时间和3小时的焊线时间。
重量轻能悬挂并能应用到产线是关键第一步。与安装在地面不同，工程师考虑到，不同的悬挂方式对于承重结构和动力学模型都有更高的要求。因为考虑到重力等影响，机器人采用不同的挂载方式会对节拍有影响。为了满足不同悬挂方式在实际生产线上的速度、精度要求，工程师们为此开发出了埃夫特独特的不同挂载方式软件工艺包。
这种基于不同空间模型独立开发的软件包，在动力学、误差补偿、摩擦力补偿、力控、驱控一体设计等功能或者特性上都做了相应优化，使得客户能在不同的安装方式下可以一键设置不同的工作模型，多样化的安装方式可以一键自动设置工作参数，这意味着埃夫特在动力学模型进行了足够的优化改进，同时将成果集成到了不同空间编程的工艺包，同时界面更易于操作、更具高易用性。
凭借自重38kg带来的强力悬挂优势，ER7-700机器人能更好应对狭小空间和恶劣环境，并在不同工作节拍变化下拥有更好的性能表现。ER7-700机器人小体积大臂展意味着机器人拥有更紧凑结构的同时保证了负载，却能实现关节连接的时候传动量更小，机器人摩擦力更小、效率更高，这才能实现更节省空间的同时在生产线表现更好。在机床上下料、压铸铝件去毛刺等应用，因为这种桌面式的设计，机器人工作节拍得到了保证，受到了非常多客户的欢迎。
解决碰撞难题—软件硬件迭代
在实际生产线应用中，工程师们发现，例如在对精度要求高的机床上下料，来件胚料一致性比较差，但是加工精度要求也很高，这就导致机器人不可避免的与夹具发生碰撞。高精度的碰撞后，动态响应往往出现滞后，会导致本体噪音增大等问题。多工位频繁切换应用场景下更容易造成机器人关节轴损坏，低速运动下产生的共振也使得机器人无法保持精度。
更严重的是，机器人在碰触过程中会出现点位细微偏移的问题，多次的点位偏移就很容易造成机器人需要重新示教，这对于大批量机床上下料等生产线来说就意味着3-4小时的停线，一次偏移造成的问题将可能造成生产线的巨大损失，这也就导致了一些机器人无法适合高精度上下料、装配、点胶、检测等应用场景。
因此埃夫特ER7-700机器人做了多维度的优化和改进，解决了上述这些痛点。
首先是结构优化。ER7-700在机器人结构设计上提升了刚性，提升50%抗变形能力，同时优化轨迹算法精准到达。ER7-700机器人连接扭矩增加50%，实际碰撞扭矩达到210Nm，超过关节允许力矩的33%，可有效避免碰撞后点位的偏移，使得桌面作业的精度更高。这种刚性的提升，能保证机器人在这类应用上的稳定，使得机器人高速碰撞的点位不会发生偏移。
其次是软件优化。基于动力学模型改进了高灵敏碰撞检测软件，增加了动力学前馈特性。基于动力学模型能为机器人发送预先的力矩控制指令，将原先的碰撞被动减速改进成为了主动减速，能够提升机器人运行轨迹和工作准确度，同时ER7-700机器人能根据不同应用场合可以设置碰撞阈值，危险偏移碰撞的时候可以报警，从而减少碰撞的烈度，避免出现大规模碰撞导致的生产线停产，客户不需要修正轨迹只清除报警就可以继续工作，更适合客户实际应用。
在实际生产线数据上也证明了，通过这些软件硬件的迭代升级，第三代ER7-700机器人效率更高、综合性能提升30%。ER7-700机器人重复定位精度稳定在±0.02mm，动力学前馈功能使轨迹精度提升约35%，保证了机器人的精确度和稳定性，使得机器人可以胜任非金属件的去毛刺、打磨、涂胶、喷胶等应用。同时ER7-700机器人针对上下料、搬运场合，提升了一轴的加速度，此举的改善效果显著，实际产线证明其综合节拍可以进一步提升20%-30%。
解决防护痛点—升级防护等级
在更高强度的实际生产线应用中，工程师们发现了新的需求点，例如在3C行业高精密设备的装配环境和机床精密加工过程中，有很多应用需要在无尘防水的环境下进行。
在实际生产线上，工程师们发现部分环境下的机器人生产状况非常恶劣，例如部分行业的生产线上存在腐蚀性液体，这就需要机器人具有一定的防腐蚀防水能力，使得机器人被液体溅到的时候，能保证内部线缆的安全，避免机器人内部出现短路和故障情况。同时在金属、塑料壳体打磨、抛光、打标、涂胶应用场景中，机器人油漆表面常常被切削液腐蚀，机器人本体表面很容易出现起皮、脱皮的问题。
为了防止腐蚀，在一些机床上下料应用场景，往往都需要为机器人配上防护衣。埃夫特第三代ER7-700机器人所具备的IP67手腕防护等级和IP65本体防护等级，就使得机器人具备了很好的防水能力和防腐蚀能力，也可以为客户省掉防护服成本。
这种细节的积累和改进，也使得很多客户感受到了埃夫特在产品方面的进步和诚意。
结语
科创板上市后的埃夫特，战略方向上正以更高包容性、更好利他性的机器人全产业链生态向前迈进，而在产品上则正以一种更加硬核、更加细致的态度正面细分行业的挑战。正如ER7-700机器人每一次升级迭代背后，都看得到埃夫特人对产品凝聚无数智慧和汗水后的千锤百炼，而埃夫特多年来每一次风雨无阻背后，也都是为了助力客户更好生产和集成在全力以赴。
我们期待埃夫特能不断有更加优质的产品上市，也期待埃夫特科创板上市后的路途走得更稳更远。
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