人机协作的经济效益令人叹服。发生这种相互作用的途径已被普遍分析，潜在方法与应用范围亦十分广泛。投资于先进的协作机器人已成为各行各业提高制造灵活性和投资回报率的一种方式。

当考虑人机协作工作单元时，我们应该考量人类在操作过程中能否安全地靠近机器人，以及把人与机器人交互明确纳入。为确保在人类接触协作机器人时保持安全，我们将人机协作纳入制造时得知道这个事实-几乎所有的机器人都可以通过速度和分离监控(SSM)进行协作。即工作单元操作有一个周期时间，而人机交互的水平取决于应用程序、其设计和操作。

尽管原则上大多数人机互动都可以“自动化”，但在经济或技术角度上，降低协作性的同时保持制造灵活性并不可行。换句话说，自动化工作没有投资回报率——它的成本太高，并剥夺了人类提供的灵活性。在这种情况下，通过人机协作将人工输入保留在流程中通常是最好的方法。

循环时间重复过程工作

几乎所有制造工作单元（无论是否协作）都在“送入”工作单元的一系列工件上重复执行一些离散的制造步骤，例如电子组装、焊接、油漆、包装、码垛等等。“工作”了一段时间，就会对下一个工件重复该过程。

例如，由ur机器人组成的工作单元，可将金属零件送入CNC机床进行去毛刺工序。每个去毛刺步骤需要10秒，机器人从装有20个输入零件的箱中送出要去毛刺的零件，并将完成的零件放在装有20个输出零件的箱中。然后，大约在秒的循环时间内进行机器维护操作，其中需要将装有未加工零件的箱子带到机器人处，同样需要从工作单元中取出装有加工零件的箱子。

相反，如果CNC步骤是一个加工步骤，并且每个零件单独进给需要30秒，我们将需要一个操作员装载站以30秒的循环时间将零件直接送入机器。或者是堆垛机，其中每四分钟（秒）组装或拆卸一个托盘，并且需要将满（或空）托盘送入和送出码垛机。或者，考虑一个零件展示应用程序，其中工件被“展示”给人类或自动化系统进行处理：布线、紧固、质量保证、零件连接等。这种展示可以在同一个周期中发生多次。这些应用的循环时间范围从单件机器维护的几秒，到码垛机或复杂工件的多步处理的几分钟。又例如在智能化工厂使用机器人进行协作生产，一台大型设备或一辆汽车只要十几分钟就完成。如果单靠人力劳动是无法在24/7全天候不间断地无线重复还不停的工作的，但像ur机器人这样经济高效、灵活安全和简单易用的协作机器人就真的能解决生产制造过程中的大问题。

图片源于ur机器人网站截图

人机交互频率指标

在生产制造时，机器人的应用套件/组件设计和操作将决定人和机器人协作的方式和频率。

先看一下“绝对协作”的情况：

第一种是机器人及其应用组件程序在整个操作周期中无人看管地自动化运行。

第二种是ur机器人和人类彼此靠近，但在ur机器人操作期间并不真正相互交互，比如远程操作。这时，应用组件程序可能需要最简单的“协作”形式，其中在这种情况下，ur机器人、示教器或2D扫描仪就足以实现峰值循环时间性能。

图片源于ur机器人网站UR+应用组件截图

我们还需考虑的一个问题是人机互动发生的频率。在操作员装载站的情况下，人工将零件一个一个地送入机器人或机器，交互是每个周期一次，可以是每隔几秒。对于机器人码垛机来说，每个循环两次-一次装入空托盘，一次取出满托盘。但这个周期要长得多，也许在几分钟的范围内。在零件展示的情况下，这种交互可能在每个周期中多次。在每隔几个周期发生交互的情况下，连续体的另一端也是可能的，例如在机器人管理应用程序的情况下，它可以自动化处理，无需人工干预。

图源于互联网

跨时间的人机交互越多，应用程序就越“协作”。当周期时间变短，而且每个周期的交互增加时，就会发生这种情况。当我们优化这种交互时间时，我们也提高了人机协作的效率，降低生产成本并提高制造经济性。