自从1950年代在通用汽车工厂安装了第一台工业机器人Unimate以来，工业自动化就已经与涉及大规模生产线的大型企业相关联。工业机器人的尺寸，形状和动力学早已反映了这一现实。工业机器人体积大，噪音大，功能强大，并且需要使用自己的笼子，以使其远离人工。
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在过去的十年中，工业自动化发生了根本性的转变，这是技术的转变，这是经济不断变化的结果，这种转变越来越依赖于小批量生产，快速运输和灵活的运营。新一代的机器人反映了这些变化。它们可以快速部署，与任务无关，比笨拙的前额小，并且可以与笼子外的人类并肩作战。
可以肯定的是，像亚马逊这样的大公司在2012年以惊人的7.75亿美元收购了物流机器人制造商Kiva，从而推动了工业自动化的转变。但是，向灵活操作的转变导致了无数台面和移动机器人平台的最新开发，这些平台可能令人惊讶地吸引着一种新型客户：中小型企业。
指标很明确。工业自动化中增长最快的部分是协作机器人，之所以这么称呼是因为协作机器人可以部署为与笼子之外的人类一起工作。一家主要供应商Yaskawa Motoman估计，其95％的机器人客户拥有5个或更少的机器人。与过去的工业自动化相比，工业自动化需要数十个或数百个特定任务的机器人来生产最终产品，并且您开始看到这种变化的幅度。
本指南将为从未考虑过将部分业务自动化的客户提供工业自动化入门。对于那些精明的人来说，机会是巨大的，可以保持领先地位。
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快速设置/无需专业知识即可编程
从历史上看，进入工业自动化的最大障碍之一是与安装相关的巨大成本和时间限制。过去通常要花几周或几个月的时间才能建立并拨打一条自动化生产线。该任务由一支精通编程语言和高级工程学的机器人专家团队完成，他们不熟悉大多数主题。
过去几年中，工业自动化领域最重大的变化可能是机器人可以轻松部署到生产线中，而不会显着减慢或重新配置操作。而且，由于机器人学习方式的进步，许多系统都是由非专家设计的。
艺术术语是按演示编程（PbD），这听起来确实很像。人类通过动作物理地移动机器人，然后机器人可以重复动作。据通用机器人公司（Universal Robots）称，协作机器人武器市场的领导者：
专利技术使没有编程经验的操作员可以通过直观的3D可视化快速设置和操作我们的协作机器人。只需将机械臂移动到所需的航路点，或触摸易于使用的触摸屏数位板上的箭头键。
通用机器人彻底改变了协作机器人的设置，将数周内完成的典型机器人部署减少到数小时之内。我们的客户报告的平均设置时间仅为半天。对于未经培训的操作员来说，开箱，包装cobot和为其编程第一个简单任务的开箱即用经验通常不到一个小时。
通常，PbD不是无缝的，通常需要通过API进行调整。环球机器人公司在其装置上配有教学吊坠，针对新手的便携式编程控制台。面向中小型客户的顾问和快速发展的现场服务行业也正在兴起，许多供应商都提供帮助使他们的机器人联机，从而简化了向自动化的过渡。
负担得起的
市场上最受欢迎的协作机器人是Universal Robots的UR5，因此这是谈论价格的一个很好的起点。UR5是具有六个自由度和5kg有效载荷的机器人平台。它可以装配有多个末端执行器（通过抓握或操纵物体实际上与世界互动的部分），并且适合于各种任务，例如组件制造，拾取和放置以及实验室和轻工车间的工作台。
UR5的价格约为35,000美元，包括大多数组件和教学吊坠。就协作机器人而言，这使其居于中间。通常，针对特定应用需要额外的夹具或终端工具，从而增加了成本。
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随着协作机器人平台领导者的巩固，这已经成为最终执行器市场的形成时期，公司迅速联手并进行创新以获取市场份额。随着Perception Robotics（美国），OptoForce（匈牙利）和On Robot（丹麦）一起组建了OnRobot ，“机器人手”市场最近进行了三方合并。软机器人公司是一家使用材料科学来支持复杂工程的公司，该公司生产的软夹持器与物体相匹配，并且比那些硬皮的夹持器更适合各种任务。
机器人工具的价格可能会增加数千到20,000美元，甚至超过机器人平台的价格。Robotiq是一家制造机器人末端执行器并帮助各种规模的企业将自动化集成到其运营中的公司，将功能齐全的协作机器人的预算定为50,000美元。
安全
这个带有星号。协作机器人被认为是安全的，总的来说，这是事实。但是业内普遍的说法是，只有将刀放在手中，机器人才能安全。
换句话说，没有任何工具本质上既安全又危险。这是如何使用的问题。当前，在行业的一个角落进行了大量的工作，以帮助建立更严格的合规性协议以确保安全。
“我真诚地希望在2019年机器人安全成为重中之重，” 制造移动协作机器人的Fetch Robotics首席执行官Melonee Wise 最近告诉我。“一家机器人公司的潜在错误可能会使我们的行业倒退数年。”
在美国，OSHA发布了工作场所自动化安全指南，但这些指南尚未赶上该技术的快速发展，而且对于未装盖的机器人，它仍处于Wild West环境中。
综上所述，自机器人离开笼子开始与人类并肩作战以来的安全记录一直很高。力传感器的组合使机器人在碰到东西时会停下来，先进的机器视觉和其他传感创新使平台可以安全地运行，如果在员工理解风险的环境中负责任地部署。
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灵活的部署
贵公司是否有仓库和运输组件？制造加密狗？进行科学测试？制造金属？有一个机器人。实际上，所有这些操作都可能由同一个机器人完成。
工业自动化的趋势是与任务无关的平台，可以针对无限数量的部署类型对其进行自定义和配置。像Fetch Robotics这样的公司可以制造自动搬运机器人来进行物料搬运，拣选和放置，它们可以像在物流业务中库存库存一样容易地在仓库中移动物料。在设计轻型气动协作机器人时，Festo故意模仿了人类的手臂，对它要执行的任务范围表示敬意。
协作机器人的最广泛集成发生在诸如组件处理之类的行业中，但是正如您在下面概述的用例和案例研究中所看到的那样，各个领域的SMB都在寻找创新的方式来实现协作机器人的自动化。
可预测环境中的可重复任务。这可能意味着从生产线上挑选各种产品并将其放入垃圾箱。这也可能意味着要操作现有机器，例如CNC机器或焊机。另一方面，这可能意味着拿着一个烧杯并吸取化学药品。
部门
自动化功能如此广泛，以至于很难将其部署在中小企业从自动化中受益的几个领域中。该列表并不详尽，但是可以使您对工业自动化应用的多样性有所了解。
制造
在所有SMB中，由于CNC机器，制造商可能最熟悉自动化。但是，工业3D打印机（例如可打印金属部件的HP Metal Jet 3D），能够进行CNC加工的协作机器人以及处理自动移动机器人的材料（例如Fetch Robotics的机器人），正在扩大该领域的自动化机会。
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农业
在现在正在采用工业自动化和机器人的所有部门中，农业必须是最长的。这是因为植物易碎，并且对人类来说很简单的任务（例如摘草莓）为机器人带来了难以置信的机器视觉和路径规划问题。
但是现在有新的解决方案可用。制造柔性末端执行器的Soft Robotics利用材料科学来帮助解决工业自动化中的一个持久性问题：坚硬的机器人手会擦伤诸如农产品之类的精致物体。（Soft Robotics的首席执行官Carl Vause最近感到非常自豪，他告诉我他公司的产品最终如何使Peeps生产线的一部分实现了自动化;没有其他公司可以生产出能够重复拾取棉花糖零食而又不会破坏它们的末端执行器）
自动拖拉机和水监控解决方案现在在农业中变得司空见惯。该法律大麻行业的最新探索自动化。一家名为Bloom的公司创建了一种不会损坏农作物的自动采摘解决方案。
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施工
施工现场可以在工厂结构化世界与公路和高速公路非结构化世界之间做出很好的折衷。自从十年前崩溃以来，该行业已经恢复了良好的发展，并且有大量的新公司和旧公司对这个价值1.2万亿美元的行业定下了目标。
例如，卡特彼勒（Caterpillar）最近投资了Sarcos，这是一家机器人公司，拥有一系列可以增强人体力量的外骨骼。
像Ekso Bionics这样的公司最初是为医疗和康复市场服务的，它已经通过一系列新产品进入重工业，该产品系列使工人一次可以将工具吊在头顶上几个小时而不会伤害自己。
现在，有几家公司使用无人机实时跟踪建筑工地的进度。
诸如内置机器人之类的硅谷公司正在研究如何将诸如推土机之类的笨拙的机器转变为自主的数据收集系统，以简化现场操作。
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实验室
造成移液错误的常见原因包括：无法弄湿移液器吸头，未考虑物质温度，工作后无法擦拭移液器吸头，以一定角度移液……等等。
在测量阶段引入错误特别隐蔽，因为这些错误很难找到。跟随我们看到廉价台式3D打印机的趋势，这种廉价3D打印机正在迅速将先进制造技术带入大众，一家名为Opentrons的公司最近宣布了其小型移液机器人的新版本，其售价约为4000美元，远低于其他自动化设备。实验室解决方案。
台式协作机器人还可以帮助自动完成实验室任务，并在工作台上起到帮助作用。
实例探究
自动化专业服务：TLAC多伦多印刷与出版
有一种看法认为，自动化和旧世界的工艺是相互矛盾的。但是在一个灵活，易于部署的自动化时代，事实并非如此。
TLAC多伦多印刷与出版公司（TLAC Toronto Printing＆Publishing）的创始人Miraz Manji最近打电话给我，使我想起了这件事，这是一家位于加拿大多伦多的2D和3D设计，印刷和出版商店，该书为自出版的作者创作书籍。Manji的团队融合了自动化，老式的设计才能和对工艺的高度关注，以生产出质量卓越的中小型实物书-一个利基市场，直到自动化增加了一家小商店可以生产的手工书的数量。
曼吉说：“这本书作为产品很少有创造力的细节，对作者和读者都具有很高的价值。” “通过将定制制造与机器人技术相结合，我们保留了情感和艺术方面的内容，例如照片的着色或所用纸张的种类。我们需要人类在最高水平上做他们要做的事情，即设计和检查。”
出版业提供了一个有趣的历史案例研究，恰恰是因为它是一个曾经被印刷大师和装订商占领的行业，随着工业规模出版的到来，这些行业被整体取代。旧工作几乎被淘汰了。
But then the publishing industry changed. “The industry went through a major shift and a lot of people self-published,” explains Manji. “The old robotic process of producing ten thousand or fifty thousand doesn’t work. Now we’re down to 250 books. The reaction to (and, reciprocally, a driver of) all this was a proliferation of print-on-demand services. “There were a lot of rookie mistakes. We saw that ten years ago just in creating a book. No one really knew how much involvement a customer should have in the actual prototyping process. How do you maintain those boundaries?”
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就像读过朋友自己出版的书的人所知道的那样，质量也遍及整个地图。两张卡片纸之间的荧光白页并不是令人愉快的阅读体验。“很多公司倒闭了，”曼吉说。“我们幸免于难。我们专注于我们的公式，工作流程来做到这一点。”
TLAC使用一种自动装订机，该装订机可以模拟手，进行缝合，夹紧和粘胶。与著名的Espresso书机相比，该系统更快，更灵活，该书机仍在全国各地的几家书店流失，并生产单本书以进行订购。
但是，TLAC的秘密之处在于，他们简化了原型制作流程，以利用软件和机器人自动化的优势，同时保留对工艺的忠诚度。“我们有流程自动化方面的背景，” Manji说。
TLAC的客户与设计人员和编辑人员匹配，他们可以创建设计文件，并使用自动化流程对其进行清理。之后，在检查过程中会对其进行人工润饰。TLAC将其装订机器人与人工结合使用，以生产原型。该过程不是完全自动化的，工作人员可以进行干预并即时进行更正。“我们扔掉了前十五本书。只是我们所谓的’重要印刷’而已。”
当原型被认为可以接受时，便开始大规模打印。使用可编程裁纸器裁切页面，再进行质量检查，然后由机械手装订。TLAC开发了一种专有的传感器手套，工人可以戴上该手套来计数成品书，这可能是一种新颖的解决方案。在TLAC的11阶段流程中，客户在书籍进行过程中会收到自动更新。令人惊奇的是，并不是每个技术都存在-它们已经存在很长时间了-而是TLAC是一家拥有五名员工的小型企业。通过利用人类最好的手工技术以及最易获得的制造和工作流程自动化工具，这家小小的创业公司正在帮助重新定义其市场，同时为精明的小型制造商提供了一种提供价值和质量的新途径。
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带机器人的精品制造：小写纽约
在美国，1980年代国内眼镜的生产几乎枯竭，因为外国的忧虑收购了美国公司，并为了节省资金而离岸制造。因此，当建筑师Brian Vallario和财务负责人Gerard Masci决定开设一家以美国制造的产品为基础的眼镜公司时，世界上就有理由对这一努力表示怀疑。
他们创立的布鲁克林公司名为Lowercase。瓦拉里奥（Vallario）在研究生院对机器人进行了一些研究，并且对自动化有足够的了解，从而知道技术正在发生变化，并且可以为一家小型制造商带来巨大利益。团队寻找了帮助小型企业集成工业自动化的公司Axis。
他最近在一个名为“ 对于Cobots永不小 ”的案例研究中对Robotiq表示：“这是一个完整的学习过程，但进展相当顺利。” “在Axis New Jersey的帮助下，我们与集成商保持了联系，但是大多数集成是我们自己完成的。”
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Axis建议使用Universal Robots的手臂和Robotiq的抓手。引入了本地集成商来创建机器人站立的自定义站立。该机械手配置为与CNC机对接，该CNC机从实心板材上切下眼镜框。整个整合耗时五天。
Masci对Robotiq表示：“自动化的成本非常高，但是由于机器人会增加流程的价值，我们始终能够尽全力。主要问题是大多数机器人的集成成本解决方案的成本是解决方案本身成本的3-4倍，当我们使用UR5和Robotiq抓手设计出解决方案时，集成成本只是实际购买价格的一小部分，因此对于两个人的小公司来说，它是可以承受的人们将机器人集成到我们的解决方案中。”
当将大片材料切成更小，更易于控制的尺寸时，便开始了最终配置。通用机械臂对CNC机器进行保养，将纸张加载到第一位置，然后加载到第二位置。每个小写字母运行平均约500个单位，并且每次运行中进行多次样式迭代。机器人将已切割的框架加载到铲斗中进行修整，从而完成了自动化过程。
Vallario说：“我们现在有17种不同的样式。” “我们确实需要易于编程并且可以即时操作的东西。如果我对设计进行更改，则必须能够迅速应用更改。而且，由于我们正在与更大，更高端的产品竞争眼镜制造商，即使我们生产的产品很小，我们也必须提供最高质量。”
老式的制造，新的自动化技术：GOLDBRECHT美国
制造业是洛杉矶的一种生活方式，洛杉矶是该市提供523,100个制造业工作岗位的城市，比美国任何其他大都市地区都多。洛杉矶的大部分工业基地都由中小型企业组成，这使其成为美国轻工制造业健康的重要领头羊。
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我联系了位于洛杉矶地区的门窗解决方案制造商Goldbrecht USA首席执行官James Tschortner 。他说：“主要问题是市场上缺乏受过教育的人力。” “当我们进行面试时，就会有很多人进来，我们对他们所不知道的事感到非常惊讶。”
可以理解，通过不合格的申请人来除草是很麻烦的。但是将镜头往后拉一点，缺乏合格的人力不足为奇。经济猎物，离岸外包和自动化的双胞胎鸟类首先追求低技能的制造业工作。中型和高技能的工作更具弹性，直到经济衰退大行其道。洛杉矶县经济发展公司去年编制的一份报告显示，在1990年至2012年期间，我们总共损失了约600万个制造业岗位。
然而，同期，全国制造业产出增长了46.7％。换句话说，生产力猛增。在耐用品方面，从1990年到2011年，劳动生产率提高了142％，这清楚地表明制造商一直在投资技术而非劳动。
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这就是Tschortner的方法。通过对技术进行有针对性的投资，尽管无法找到合格的工人，他的公司仍能跟上需求的步伐。但是现在，建筑再次蓬勃发展-翻译：门窗的订单很多-他需要迅速扩大运营。在紧张的劳动力市场上，美国金布雷希特（Goldbrecht USA）已转向自动化CNC机器和台式机器人。这帮助该公司克服了过去严格限制增长的劳动力障碍。
