由于需要在機器人與人之間進行更多的協作，因此，垂直鉸接式機器人的定義已經從在協作工作區中工作轉變為協作操作。在協作工作空間中，機器人與人之間沒有直接的協作，而協作操作則需要兩者之間的直接協作。

在協作操作中，協作機器人（cobot）通過執行重復性任務并在經常受到空間限制的環境中確保高質量的產品來為人類工作者提供支持。將更多重復的工作留給機器人，使工人可以專注于生產線上的其他更重要的任務，例如進行微調和對子系統進行光學檢查。

重要的是，協作機器人必須進行成本優化，并且在工廠車間安裝時具有尺寸和安全評估功能，并具有有助于確保員工安全的功能。

使用機器人升級緊湊的工廠車間時，有時不可能在每個機器人周圍創建安全圍欄或區域，并且仍然保持生產效率。具有內置安全性的協作機器人不再需要此額外的安全區域，這使得將Cobot集成到現有工作流程中并提高質量和產量（圖1）變得更加容易。

圖1. Cobot通常用于工廠加工。

為了實現協作操作，協作機器人必須包括以下功能：

安全等級的停車監控

速度和分離監控

功率和力限制

通過遵守國際標準化組織（ISO）10218-1：2011，技術修訂版ISO / TS 15066和美國國家標準協會/機器人產業協會R15.06 2012標準，可以實現與安全相關的功能。

協作機器人通常用于移動15公斤至30公斤的重量（有效負載）。該重量通常是協作機器人執行其工作任務所需的力。有效載荷的這種變化還導致重新考慮機器人工作方式的完整架構，這也影響了機器人的尺寸和重量。架構的更改通常會導致硬件從集中式架構更改為分散式架構。

集中式系統通常將主要功能（邏輯控制，運動控制和協調，電機控制，感測處理）定位在一起，通常在距離操縱器有一定距離的大型機柜中。廣泛的電線網絡可處理電機和傳感器的電源，反饋和控制。

在分散式系統中，其中一些功能會移至機器人機柜，手臂和關節，甚至嵌入電動機本身。圖2顯示了分散系統的簡化示例。

圖2.分散式機器人系統在多機器人環境中提供了更靈活的支持。

在分散電子內容時，請記住使用電子設備的環境與集中式系統的環境不同。這種差異使得必須重新指定電子設備，甚至可能需要重新開發系統的一部分。

在重新開發過程中盡早定義一些子系統可以確保順利的開發周期，這些子系統可以包括：

低延遲實時電機控制和傳感器反饋，可實現機械手的平穩，精確和高效的運動。

協作程序的內部和外部接口之間的通信橋。

任何所需的功能安全性和保障性需求都有助于確保用戶安全和產品認證。

在德州儀器（TI）C2000微控制器通過使用硬件加速器和高度靈活且集成的外圍設備，可以實現低延遲的實時控制和傳感器反饋，同時仍具有平穩，精確和高效的運動。處理器是協作機器人的心臟，但是如果處理器周圍沒有模擬電路，就不可能使協作機器人系統以必要的性能和功能運行。

經過優化的混合信號半導體可以靈活地與各種旋轉傳感器接口，以不同方式感測模擬電流和電壓（或與傳感器接口），在盡可能短的時間內處理反饋并計算控制響應并生成一系列精確輸出的靈活性。正確控制電動機-逆變器電源電子設備。

設計工作的一部分涉及確保模擬組件可以為協作機器人提供必要的精度以及低延遲和效率需求。考慮到不同的接口和傳感技術，即使在嘈雜的工廠環境中，也可以保持系統性能。這些架構方面的考慮因素也將影響協作機器人的電源架構，該協作機器人必須提供無噪聲的負載點供電軌，以提供高精度的模擬和處理器組件。

協作機器人中的通信橋需要解決來自傳感器，分布式控制器，系統控制器，末端執行器（工具）以及任何更高級別的協調自動化的信息的低延遲，低抖動共享。例如，TI的Sitara處理器可以使用多個協處理器來滿足這些要求，這些協處理器可以靈活地實現確定性，低延遲，低抖動的通信接口。這些接口可以使用處理器上的相同引腳支持專有和標準實時協議。有許多接口選項，需要在速度，可靠的通信距離，魯棒性，系統安全能力和總體成本之間進行權衡。

結論

協作機器人是一個非常復雜的系統，在機電一體化，安全性和功能性以及電氣方面存在許多設計挑戰。您需要解決這些挑戰并做出一些功能決定，然后才能使用工作系統。

憑借機器人系統的所有不同技術方面，嵌入式技術提供了許多不同的產品和設計，可以幫助解決與機器人相關的問題，并能夠開發智能，自主和協作式協作機器人。