即插即用的机器人生态系统正在崛起

生态系统开始时很小。然后，随着更多的组件加入战斗，每个组件都在一个具有共同目标的支持性竞争环境中受益，生态系统就会发展壮大。自然生态系统和商业生态系统都是如此。

随着90年代PC平台的兴起和过去10年移动平台的爆炸式增长，数字世界已经出现了这些足迹。苹果应用商店和谷歌Play商店是创新、创业和互利伙伴关系的结合，是一个值得信赖的认证应用解决方案市场。第三方开发者在这里提供数以百万计的软件应用，以增加智能手机和平板电脑的功能。

机器人生态系统也为兼容的硬件和软件外设带来了即插即用的便利，同时为机器人增加了更大的价值和功能。有人可能会说，第一个机器人生态系统是机器人集成商网络，它已经扩展到支持机器人制造商及其客户。机器人集成商继续对机器人的采用和扩散至关重要。然而，几年前，随着……的日益普及，一个有趣的现象开始形成协作机器人以及业界对易用性的关注。

在更短的时间内实现更多功能

优傲机器人在机器人生态系统方面处于领先地位，围绕开发公司协作机器人产品组合的外围设备和应用套件建立了一个完整的社区。这家总部位于丹麦的协作机器人制造商于2016年推出了UR+生态系统。

UR+项目是联合创始人和前首席技术官Esben Ostergaard最初的设想为了公司。最初只有几个快速连接的机器人抓手，现在已经成为一个由数百个兼容组件、系统和软件组成的蓬勃发展的生态系统，旨在扩展和增强UR协作机器人的抓取、传感、安全、功能和互操作性。UR+平台已经成为一个为协作机器人应用程序带来更多即插即用便利性的产品市场。

“他有很多有趣的终端用户场景，”密歇根州安娜堡市优傲机器人公司(Universal Robots)的美国营销主管乔·坎贝尔(Joe Campbell)说。“其中之一是，给机器人安装夹持器并不一定要成为夹持器工程师。它应该很简单，风险低，不应该花太多时间。”

坎贝尔描述了为机器人设计一个新的抓握解决方案的典型过程:“你必须首先设计一个机械接口，这可能意味着一个适配器板，也许还有一些其他额外的硬件。如果你是一个积分器，它必须被记录下来，因为你作为积分器所做的每件事都必须被记录下来。你必须设计电子接口，你要如何控制它，什么样的I/O信号，什么样的传感器。然后你需要设计一些软件。

“当我与集成商交谈时，他们说，仅仅是在机器人上安装一个简单的抓手，通常就需要1到3天的工作。我们在UR+项目中所做的就是在整个项目中减少时间和成本。”

这只是第一步。现在想象一下给机器人添加更复杂的功能。节省下来的钱积少成多。

“抓手就是抓手。几天的工程，没什么大不了的，”坎贝尔说。“但现在你想要添加一个视觉界面?你可以花几周的时间编写代码，为给定的应用程序将视觉系统与机器人连接起来。”

时间就是金钱。即插即用功能减少了集成时间和成本。

“如果你看看UR+项目的发展，你会发现我们在装配领域有了爆炸式的发展。我想现在我们项目中有6到7个自动进给螺丝起子，来自Visumatic, Atlas Copco和Weber。这不仅仅是他们之间的联系。美妙之处在于用户不会看到两个系统。他们看不到韦伯螺丝刀和优步机器人。韦伯螺丝刀的设置和编程直接从我们的编程环境中的UR教学挂件。它具有相同的外观和感觉，并且易于使用。

坎贝尔说:“这是一个重大的胜利，不仅对集成商或部署它的最终用户来说是一个胜利，对每天使用该产品的生产团队来说也是一个胜利。”“这就是UR+所做的，它减少了为UR机器人添加外设、传感器或其他功能的时间、成本和风险。”

插头&生产的好处

除了抓手、视觉组件和安全系统等外围设备和配件外，UR+生态系统还包括50多个经过认证的应用套件。UR+应用套件提供硬件和软件组件，旨在简化最流行的协作机器人应用程序的部署。

应用范围从精加工，质量检测和机器保养，到材料去除，焊接，装配，点胶和材料处理。这些DIY套件将Universal Robots团队喜欢称之为“即插即用”的功能引入到非常面向路径的、通常是复杂的应用程序中。以焊接为例。

用户不必是机器人程序员就可以使用Vectis Cobot焊接工具。在工作中观看这个UR+应用程序工具包在一家太阳能设备供应商。

MT Solar的认证焊工和运营经理迈克·吉林(Mike Gillin)说:“该系统最好的一点是，你不必是火箭科学家就能使用它。”“我的职业是焊工，但我对机器人一无所知，也不太懂电脑。好奇心吸引了我对这个机器人的兴趣，我真的很惊讶它是如此容易弄明白。”

Vectis Cobot焊机作为一个准备焊接包到达。该系统包括一个10公斤重的UR协作机器人和一个直观的编程挂件，该挂件装载了焊接库和工具。用户可以通过移动关节臂到编程点来“教导”协作机器人。这个DIY系统还包括一个风冷焊枪，一个启动夹具和一个送丝器。安装在移动推车上的协作机器人焊机不需要锚定，可以在车间的任何地方工作。

“这是一个我可以租用或租赁很短时间的系统。如果不成功，我不会承担这件事，”MT Solar总裁特拉维斯·乔丹说。“这让我们很容易开始。”

坎贝尔说:“这些系统的美妙之处不仅在于UR+产品的功能，还在于能够完全通过UR+教学挂件控制、设置和编程。”

UR Caps是该功能背后的软件模块。它作为一个插件到UR操作系统称为Polyscope。该公司喜欢说，“UR Caps之于机器人，就像应用程序之于智能手机。”

它是如何工作的?UR+产品随USB棒一起交付，其中包含用于特定产品或应用套件的UR Caps软件插件。例如，对于UR+抓取器，用户将抓取器连接到UR机器人。然后，UR Caps插件通过机器人教学挂件侧面的端口从USB棒上传。在这一点上，机器人控制器识别安装夹具的品牌，尺寸和型号，以及它是如何被驱动的。坎贝尔说，事情就是这么简单。

支持机器人生态系统的开发者社区

UR+平台不可或缺的是合作伙伴开发人员和供应商。UR+计划使开发人员能够深入访问软件架构，为合作伙伴供应商的外围设备和流程编写应用程序，从而增强UR协作机器人的功能。

与流行的消费电子产品生态系统和市场类似，拟议的UR+产品必须经过认证过程才能在平台上销售。必须对外设和应用程序套件进行测试和验证，以确保它们被正确编码，按预期运行，并且安全可靠。

Campbell表示，开发者的合作关系非常深入:“首先，我们在全球拥有一支专门的团队，负责开发和管理UR+的关系——生态系统。为了开始合作，我们的一位UR+经理将与开发公司评估和讨论商业案例。我们想要了解他们对产品使用的设想，以及它在竞争中的排名。我们讨论分销，如何销售。当所有各方都同意它在商业上是合理的，那么它就进入了开发阶段。分配一名实现工程师来支持每个UR+合作伙伴。当他们在开发阶段工作时，有几个不同的测试阶段。然后是最后的认证测试。认证测试很有趣，因为UR+团队必须从所有的手把手中退后一步，戴上客户的帽子。”

他解释了开发者是如何将产品与文档一起包装在消费者包装中，从而呈现出它的销售意图:“我们的人员打开包装并将其连接起来，只按照产品附带的说明进行操作。他们不做任何假设。他们要确保产品能正常工作，软件能正常工作，甚至文件都是完整的。UR+产品认证的好处是用户知道它经过了UR的测试。”

在开发阶段，开发人员通过与分配给其帐户的实现工程师和商业经理的关系得到支持。软件开发者指南和在线UR+开发者论坛提供了额外的支持。一旦获得认证，UR+产品将与其他获得认证的外围设备和应用套件一起加入强大的在线市场。

“我们网站的UR+部分获得了巨大的网络流量。对于开发者来说，成为这个项目的一部分是一个真正的胜利。”

生态系统是供应商、集成商和最终用户的双赢

UR+计划不仅催生了充满活力的市场，还催生了新的商业模式。自动化领域涌现了大量分销商和小型集成商——坎贝尔称他们为“精益集成商”——这有助于促进协作机器人的采用和项目的快速周转。

在这些生态系统中，每个人都是赢家:机器人制造商、合作伙伴开发商、各种范围和规模的机器人集成商，当然还有机器人的客户和用户。

UR+生态系统目前包含超过300种认证产品，还有数百种正在酝酿中。

机器人和cnc在哪里相遇

由于其大型黄色机器人，许多人将发那科的名字等同于机器人，但发那科作为计算机数控(cnc)生产商的历史可以追溯到20世纪70年代。

即使机器人和cnc在同一个虚拟屋顶下生产了几十年，但直到现在发那科的新生态系统，这两种技术才最终握手言和。这个新平台被称为机器人化快速简单启动(QSSR)。

全球范围内的工人短缺和对自动化的兴趣日益增长，提高了对数控机床的机器人机器护理的需求。直到最近，发那科机器人还不能与发那科cnc“对话”。他们之间的联系并不容易。

挑战在于如何让机器人语言与数控机床使用的软件编程语言G-code进行通信。这就是QSSR的由来。强调快速和简单。只要连接一根电缆，并在两端进行一些快速设置，用户就可以让机器人与数控机床交谈。更好的是，用户不需要懂两种语言就能做到这一点。熟练掌握cnc的操作员不需要知道机器人编程就能开始工作。

密歇根州罗彻斯特山发那科美国公司的QSSR和机器维护应用高级工程师Greg Buell说:“有了QSSR，因为很多配置和I/O交换都是在后台完成的，通信和一切都为你放在一起，所以最终用户实现CNC自动化所需的时间大大减少。”“QSSR可将设置时间缩短50%以上。”

不熟练使用机器人?没有问题。

“如果你熟悉CNC和路径工作，你可以自己设置。这就是QSSR的真正优势。”“一旦你在CNC端设置了所有参数，那么两个系统就可以进行通信，你就可以通过CNC编程机器人的运动。你不需要在机器人教学吊坠上做任何编程。”

更快，更容易设置

如果用户想要自动装卸数控机床，QSSR为CNC和机器人提供软件。然后是一个以太网连接，从机器人到CNC和一些快速设置在两边。

在机器人方面，这是一个关于教学挂件的快速问答指南。在CNC方面，用户为机器人设置参数，然后两个控制器进行对话。

QSSR在以太网上建立FL-net通信通道。FL-net是一种工业网络协议，允许发那科机器人和CNC通过标准以太网电缆相互通信。

Buell表示，QSSR平台是即插即用的。您不需要一个集成商或机器人专家的工作人员能够自动化的数控机床管理应用程序与机器人。

用g代码编程机器人

数控操作员或机床制造商不需要知道机器人语言或编程。机器人的运动全部通过数控g码编程。

“带有QSSR选项的cnc允许您在屏幕上看到机器人信息。实际上，你可以用CNC界面上的MPG(手动脉冲发生器)手轮来驱动机器人。”“同样，在机器人方面，有教学挂件屏幕，可以让您查看CNC操作和周期，还可以移动CNC轴。QSSR为CNC和机器人提供了两个接入点、CNC面板和机器人教学挂件之间的完全互操作性。”

目前，QSSR平台仅适用于发那科机器人和发那科cnc控制的机器。应用包括机器人装卸机床，包括FANUC ROBODRILL立式加工中心(如图)，ROBOSHOT注塑机和其他带有FANUC控制的机器。QSSR兼容任何发那科机器人模型，包括发那科协作机器人系列(图中绿色机器人)。

的发那科协作机器人line还拥有自己的第三方外围设备和软件生态系统，以增强FANUC协作机器人的功能。与其他协作机器人生态系统类似，外围产品的控制通过软件插件集成到机器人教学挂件中，便于设置和使用。

将夹持器等外围第三方设备与软件插件一起添加到协作机器人中，再与QSSR生态系统相结合，用户就有了一个简单的协作机器人机器看护设置方案。两个生态系统结合在一起，为cnc提供一个即插即用的自动化解决方案。

新的生态系统，新的操作系统，更多的可能性

随着机器人市场开始成熟，越来越多的用户开始习惯使用协作机器人，制造商正在认识到将协作机器人的易用性扩展到传统机器人领域的好处。机器人制造商库卡机器人的新生态系统刚刚开始成形。他们的iiQKA生态系统(发音为ye-cue-kah)从一个名为LBR iisy的新合作机器人大使开始，并将随着时间的推移扩展到涵盖他们的整个机器人产品组合。

3公斤的有效载荷协作机器人是库卡产品组合中第一个运行在为iiQKA生态系统提供动力的新操作系统上的机器人，也是库卡协作机器人系列中的第一个。以Linux为核心，新的iiQKA。OS具有模块化的开放架构，带有api(应用程序编程接口)，可以为机器人新手和经验丰富的用户提供快速开发和最大程度的易用性。

德国奥格斯堡库卡机器人公司(KUKA robotics) iiQKA通信与生态系统业务发展全球经理尼克•钱伯斯(Nick Chambers)表示:“当你看到像机器人这样的技术，或任何其他足够复杂的硬件类型，这些技术传统上需要大量的技能、专业知识、时间和资源来实现，生态系统有机会降低障碍，让任何想让机器人做某事的人都能做到。”“我们投入了大量的精力来设计一个面向未来、对客户和外部开发人员高度可用的子系统，无论他们是想实现诸如夹具和视觉系统之类的组件，还是某种软件扩展。”

新操作系统的模块化开放接口不仅使KUKA的内部开发人员更容易更快地实现新功能并提供更快速的更新周期，而且还使第三方开发人员受益。它们使开发人员能够更快、更少地在iiQKA之上交付他们的价值。OS-based系统。

“当客户购买并在机器人上安装SCHUNK夹具时，它就会工作。这是因为我们的开放接口和我们称之为工具箱的东西。它是预先配置的，安全性已经存在。”钱伯斯说。“我们的目标不仅是让那些对他们想要自动化的任务有想法的人能够进入生态系统，而且还通过改进工作流程和更容易地实现外部组件，使我们现有的专家的工作更简单。”

钱伯斯描述了新生态系统的逐步推出:第一步是iiQKA。OS提供了一种新的图形化简易编程方法，称为iiQKA。基于程序树和可折叠节点的智能编程，具有直观的功能，对专家来说很强大，对机器人新手来说也很有用。当传统的六轴和四轴运动被iiQKA支持时。操作系统，该系统将支持其他现代编程语言的编程，以及KRL, KUKA现有的机器人编程语言，已经使用了几十年，并拥有大量的专家用户群。当iiQKA。OS在未来十年内实现与KSS在功能上的对等，库卡将开始逐步淘汰目前主要的机器人操作系统KSS。

“我们设计的iiQKA对于KSS人员来说很容易迁移，对于没有大量专业知识的人来说也很有用。我们还将支持新的尚未确定的编程语言，例如c++或Python，”钱伯斯说。“这就是我们系统的灵活性。”

现在，新的协作机器人和操作系统可供选定的公司进行测试，并将在2021年和2022年期间扩大可用性。预计到2022年底全球可用，并将进一步扩展到2023年。

iiQKA预启动包将附带一个可选的SCHUNK Co-Act夹具在cobot上预安装和预配置，以便立即开箱即用。与cobot一起推出的是全新的smartPAD pro，它展示了重新设计的现代iiQKA用户界面。

钱伯斯说:“我们花了很多时间思考如何让它更容易使用。“例如，你可以在智能pad上以一种非常直观的方式配置所有输入和输出以及你的安全。”

开放促进快速发展

最初的第三方开发商，即iiQKA生态系统Keystone合作伙伴，是臂端工具制造商SCHUNK和Schmalz，安全系统供应商SICK和视觉系统的Roboception。库卡目前专注于与产品合作伙伴合作，帮助LBR系统执行简单的应用，包括物料搬运、取放和机器维护。KUKA最初将严格控制生态系统和合作伙伴整合，但未来计划将其变成一个开放的生态系统。

钱伯斯说:“我们将发展我们的生态系统，使其成为一个开放的开发者门户，提供文档和教程，并使开发者能够访问api。”“任何有自动化想法的人都可以获得访问权限，创建一些功能，如果他们愿意，还可以通过库卡渠道获得产品认证和交付。”

拥有认证产品的合作伙伴供应商获得了与KUKA渠道的更紧密集成，并减少了将组件和扩展推向市场所需的工作量。对于KUKA机器人的客户和用户来说，主要的好处是一个即插即用的界面，不需要很多专业知识来设计和实施一个完整的系统，包括抓手、视觉和安全。即插即用型机器人生态系统还允许在市场需求驱动生产变化时快速重新部署。

工作原理:例如，在iiQKA生态系统中购买认证抓取器的客户将收到一个USB棒，可以插入机器人控制器。另一种可能性是，随着系统功能的发展，如果机器人控制器与云联网，当用户连接一个经过认证的抓取器时，它可能会询问他们是否想要为抓取器安装工具箱。更新也将以这种方式交付，简化了所有用户的流程。

库卡正在与LBR公司在协作机器人领域推出iiQKA生态系统，但计划在几年内将该生态系统推广到其整个机器人产品组合中。

“我们有一个完整的平台，我们希望能够在iiQKA上运行，适用于所有机器人用例和有效载荷范围，从最小的协作机器人到我们的1吨有效载荷泰坦。这是库卡十年转型的开始。”钱伯斯说。“库卡有一个名为‘2030使命’的总体主题，即到2030年，任何需要和想要机器人的人都应该能够使用库卡机器人。iiQKA生态系统是这项任务的关键部分。我们希望为所有KUKA机器人和iiQKA提供一个基本的操作系统。OS就是操作系统。我们的目标是建立一个完全开放的、苹果式的机器人生态系统。”

其他机器人制造商和供应商为协作机器人和传统机器人提供了即插即用功能的新生态系统。的安川智能系列产品线将安川机器人与第三方供应商的预配置夹具解决方案相结合，实现快速简便的集成。Ready Robotics创造了Ready。市场与自动化产品提供商合作，帮助最终用户找到自己部署自动化所需的组件。

机器人硬件不再受其机电一体化的限制。软件经常更新和升级，在每次迭代中实现更多的功能并增加更多的价值。生态系统使机器人对新手和有经验的机器人用户来说都更容易使用，促进了更广泛的采用，并以前所未有的方式将机器人和人联系在一起。

Tanya M. Anandan是CFE Media内容合作伙伴推进自动化协会(A3)的特约编辑。这最初出现在A3的网站上。RIA是推进自动化协会(A3)的一部分，该协会是CFE Media内容合作伙伴。编辑克里斯·瓦夫拉，网络内容经理，控制工程、CFE媒体与技术、cvavra@cfemedia.com．

原创内容可在www.automate.org．

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