20世紀70年代，隨著學術界越來越多的老師和學生對機械臂展開研究，80年代伊始工業機械臂開始進入迅猛發展的階段。
桌面式協作機器人因此得到實驗室的青睞。第一款被學術界廣泛採用的機械臂是PUMA，它第一次把機械臂做到了非常輕便的狀態。PUMA整個手臂重約十幾公斤，這對於科研院校來說不是一個很大型的設備，它可以較為輕易的去完成搬運等動作，並且也不會產生過大的空間占用，能方便學生和老師進行機械臂的各類研究。PUMA整體負載大概在2-3kg，整個臂展約400-500mm，並且還有很多種不同的型號，這被譽為桌面式機器人的發端。
但桌面式機器人並沒有得到廣泛推廣應用。從80年代開始，機械臂就開始細分為三大類：第一是工業機械臂。第二是學術機械臂，第三才是小型桌面機械臂。工業領域對大型件的處理需求占了上風，因此桌面式機械臂反而沒有得到更多重視，更多以更輕量化的姿態在實驗室工作。
國產機器人新的機會
近幾年，隨著教育、3C電子、5G設備等市場需求蓬勃發展，小型精密件生產加工的需求越來越旺盛，這些行業生產線既對占地面積有限制，同時對速度、精度等提出了新的要求，因此機器設備桌面化和輕量化逐漸重新開始流行。
傳統工業機器人雖然具備高精度高效率的特性，但空間狹小往往是進入3C電子行業遇到的最直接的問題。每個工位之間的距離非常小，操作空間非常窄，使得3C電子行業的裝配和上下料作業往往只能應用更小的機器人。
客戶追求效率和精度，對機器人節拍有很高要求，同時希望投資回報率能達到一定的標準，這樣既能快速收回成本，又能夠完美替代人工，這就對桌面式機器人提出了新的挑戰。
市場新的需求和埃夫特的考量不謀而合。埃夫特工程師們一直在研究市場需求，考慮怎麼走出國產機器人扎堆上下料/搬運等簡單應用沖銷量的怪圈，在高維度提升國產機器人的行業影響力和競爭力，升維幫助客戶創造價值和提升競爭力。
傳統的上下料/搬運屬於相對低端的點位運動，對客戶產品起到的價值僅僅是工序間的轉運，並不是直接影響產品質量的核心工序，這樣沖銷量只能拼硬體成本，溢價能力並不高。
國產機器人必須在若干細分領域提升市場占有率，例如在多個細分市場占有率超過30%或者行業前三，另外在客戶產品關鍵應用環節提升市場占有率，例如在裝配、噴塗、打磨、焊接等影響客戶產品質量的關鍵應用環節提升市場占有率。
打磨、拋光、噴塗等應用影響到產品表面質量，而表面質量是客戶產品的重要屬性，直接能提升客戶產品的核心競爭力。焊接會影響產品的連接強度，而連接強度也是客戶產品的重要屬性，能直接提升客戶產品的質量。
埃夫特工程師們的結論是，純粹拼硬體成本的低價競爭策略並不是國產機器人的未來，
只有開發滿足細分市場需求的機器人產品及工藝軟體包，提升在若干細分市場的占有率和細分市場關鍵應用環節的市場占有率，才能為客戶創造更大的價值，才能有更強的議價能力和溢價能力，才能進一步增加在研發和服務等方面的投入，實現長期可持續良性發展。
正是面向市場的IPD產品開發流程，幫助埃夫特機器人工程師們敏銳發現3C電子行業是國產機器人突破「打鐵、賣鐵」低價競爭怪圈的制高點和根據地。3C電子行業打磨、裝配等應用對精度、速度、防護等級、空間占用等要求非常高，需要長期研發投入，一代又一代升級疊代機器人的精度、速度、穩定性、魯棒性和易用性等。
2020年8月4日，埃夫特全新發布第三代ER7-700桌面式機器人，這也是埃夫特工程師們經過嚴謹的市場需求調研和生產線試驗驗證後疊代升級的最新成果。
新品發布後，機器人大講堂採訪了ER7-700產品的設計工程師們，本文通過講述他們改進產品關鍵細節背後的故事，希望給終端客戶和系統集成商提供更廣泛的升級思路，也能帶給機器人行業從業者更多思考。
解決空間焦慮—柔性安裝方式
如何提升空間利用率？這成為擺在工程師們面前的一大難題。
想要解決這一問題，首先需要從市場需求和產品定義入手。IPD（集成產品開發）是埃夫特研發產品的標準流程，這種綜合眾多業界最佳實踐要素的指導流程，從流程重構和產品重構等多個維度優化產品研發，從而縮短產品上市時間、規範高效開發產品，幫助埃夫特很好的了解市場需求，並提出了針對性的產品解決方案。
不再將機器人局限於地表的固定空間，這是埃夫特對桌面式機器人的思考。將機器人柔性嵌入到實際生產線中去，能滿足原有生產線的節拍，同時能做出進一步的功能優化，埃夫特工程師們按照這個思路上做出了進一步的產品創新。
第一步為了滿足空間利用率，需要減輕機器人的物理重量和同時提升臂展。埃夫特將第三代ER7-700機器人的臂展做到了713mm，同時將本體重量降到了38KG，這一改進使得埃夫特第三代ER7-700機器人能夠完成側掛、壁掛以及弔掛等多種靈活的安裝方式。不僅於此，ER7-700機器人的走線也變得更加靈活，通過預留外圍孔位使得機器人更易於安裝，外引信號線使得機器人更易於集成。ER7-700機器人IO接頭相比通用接頭減少一半，能有效避免與外圍設備的干涉。ER7-700機器人提供焊好的用戶端IO線，可以為用戶節省2小時的做線時間和3小時的焊線時間。
重量輕能懸掛並能應用到產線是關鍵第一步。與安裝在地面不同，工程師考慮到，不同的懸掛方式對於承重結構和動力學模型都有更高的要求。因為考慮到重力等影響，機器人採用不同的掛載方式會對節拍有影響。為了滿足不同懸掛方式在實際生產線上的速度、精度要求，工程師們為此開發出了埃夫特獨特的不同掛載方式軟體工藝包。
這種基於不同空間模型獨立開發的軟體包，在動力學、誤差補償、摩擦力補償、力控、驅控一體設計等功能或者特性上都做了相應優化，使得客戶能在不同的安裝方式下可以一鍵設置不同的工作模型，多樣化的安裝方式可以一鍵自動設置工作參數，這意味著埃夫特在動力學模型進行了足夠的優化改進，同時將成果集成到了不同空間編程的工藝包，同時介面更易於操作、更具高易用性。
憑藉自重38kg帶來的強力懸掛優勢，ER7-700機器人能更好應對狹小空間和惡劣環境，並在不同工作節拍變化下擁有更好的性能表現。ER7-700機器人小體積大臂展意味著機器人擁有更緊湊結構的同時保證了負載，卻能實現關節連接的時候傳動量更小，機器人摩擦力更小、效率更高，這才能實現更節省空間的同時在生產線表現更好。在工具機上下料、壓鑄鋁件去毛刺等應用，因為這種桌面式的設計，機器人工作節拍得到了保證，受到了非常多客戶的歡迎。
解決碰撞難題—軟體硬體疊代
在實際生產線應用中，工程師們發現，例如在對精度要求高的工具機上下料，來件胚料一致性比較差，但是加工精度要求也很高，這就導致機器人不可避免的與夾具發生碰撞。高精度的碰撞後，動態響應往往出現滯後，會導致本體噪音增大等問題。多工位頻繁切換應用場景下更容易造成機器人關節軸損壞，低速運動下產生的共振也使得機器人無法保持精度。
更嚴重的是，機器人在碰觸過程中會出現點位細微偏移的問題，多次的點位偏移就很容易造成機器人需要重新示教，這對於大批量工具機上下料等生產線來說就意味著3-4小時的停線，一次偏移造成的問題將可能造成生產線的巨大損失，這也就導致了一些機器人無法適合高精度上下料、裝配、點膠、檢測等應用場景。
因此埃夫特ER7-700機器人做了多維度的優化和改進，解決了上述這些痛點。
首先是結構優化。ER7-700在機器人結構設計上提升了剛性，提升50%抗變形能力，同時優化軌跡算法精準到達。ER7-700機器人連接扭矩增加50%，實際碰撞扭矩達到210Nm，超過關節允許力矩的33%，可有效避免碰撞後點位的偏移，使得桌面作業的精度更高。這種剛性的提升，能保證機器人在這類應用上的穩定，使得機器人高速碰撞的點位不會發生偏移。
其次是軟體優化。基於動力學模型改進了高靈敏碰撞檢測軟體，增加了動力學前饋特性。基於動力學模型能為機器人發送預先的力矩控制指令，將原先的碰撞被動減速改進成為了主動減速，能夠提升機器人運行軌跡和工作準確度，同時ER7-700機器人能根據不同應用場合可以設置碰撞閾值，危險偏移碰撞的時候可以報警，從而減少碰撞的烈度，避免出現大規模碰撞導致的生產線停產，客戶不需要修正軌跡只清除報警就可以繼續工作，更適合客戶實際應用。
在實際生產線數據上也證明了，通過這些軟體硬體的疊代升級，第三代ER7-700機器人效率更高、綜合性能提升30%。ER7-700機器人重複定位精度穩定在±0.02mm，動力學前饋功能使軌跡精度提升約35%，保證了機器人的精確度和穩定性，使得機器人可以勝任非金屬件的去毛刺、打磨、塗膠、噴膠等應用。同時ER7-700機器人針對上下料、搬運場合，提升了一軸的加速度，此舉的改善效果顯著，實際產線證明其綜合節拍可以進一步提升20%-30%。
解決防護痛點—升級防護等級
在更高強度的實際生產線應用中，工程師們發現了新的需求點，例如在3C行業高精密設備的裝配環境和工具機精密加工過程中，有很多應用需要在無塵防水的環境下進行。
在實際生產線上，工程師們發現部分環境下的機器人生產狀況非常惡劣，例如部分行業的生產線上存在腐蝕性液體，這就需要機器人具有一定的防腐蝕防水能力，使得機器人被液體濺到的時候，能保證內部線纜的安全，避免機器人內部出現短路和故障情況。同時在金屬、塑料殼體打磨、拋光、打標、塗膠應用場景中，機器人油漆表面常常被切削液腐蝕，機器人本體表面很容易出現起皮、脫皮的問題。
為了防止腐蝕，在一些工具機上下料應用場景，往往都需要為機器人配上防護衣。埃夫特第三代ER7-700機器人所具備的IP67手腕防護等級和IP65本體防護等級，就使得機器人具備了很好的防水能力和防腐蝕能力，也可以為客戶省掉防護服成本。
這種細節的積累和改進，也使得很多客戶感受到了埃夫特在產品方面的進步和誠意。
結語
科創板上市後的埃夫特，戰略方向上正以更高包容性、更好利他性的機器人全產業鏈生態向前邁進，而在產品上則正以一種更加硬核、更加細緻的態度正面細分行業的挑戰。正如ER7-700機器人每一次升級疊代背後，都看得到埃夫特人對產品凝聚無數智慧和汗水後的千錘百鍊，而埃夫特多年來每一次風雨無阻背後，也都是為了助力客戶更好生產和集成在全力以赴。
我們期待埃夫特能不斷有更加優質的產品上市，也期待埃夫特科創板上市後的路途走得更穩更遠。