Podczas gdy robotyka utorowała drogę dla szybkiego rozwoju automatyzacji, my postrzegamy roboty współpracujące jako przejaw upowszechnienia technologii robotyki. Eliminują one koszty i skomplikowane programowanie, którego zwykle wymagają roboty, zapewniając jednocześnie znacznie większą elastyczność.
Andrea Trifone, Lider projektu Cobot, SMC Włochy
STYCZEŃ 2021
Dzielenie się wiedzą producentów robotów współpracujących i dostawców urządzeń końcowych umożliwi procesom produkcyjnym uzyskanie nie tylko tej elastyczności, ale również poprawę wszechstronności i wydajności, tak bardzo potrzebnych w dzisiejszych czasach. Naszym zdaniem technologia chwytaków zapewnia robotom typu cobot tę samą elastyczność zastosowań, którą roboty współpracujące wnoszą do procesu produkcyjnego.
Dlaczego roboty współpracujące? Od mitów do prostszej i bardziej opłacalnej rzeczywistości
Oczekuje się, że w najbliższych latach rynek robotów współpracujących doświadczy silnego i gwałtownego wzrostu. Raport firmy Interact Analysis przewiduje, że do 2027 roku wartość rynku robotów współpracujących wyniesie 7,5 miliarda dolarów. Odpowiadałoby to około 29% globalnego rynku robotów przemysłowych.
Gdy branża wyjdzie poza mity na temat robotów współpracujących, zacznie czerpać korzyści z tego, co naprawdę wnoszą one do hali produkcyjnej. Na przykład, wspomagane przez postępy w dziedzinie obliczeń brzegowych, roboty współpracujące nie wymagają skomplikowanej konfiguracji, jak w przypadku tradycyjnych robotów przemysłowych. Kiedyś wymagały one co najmniej tygodniowego szkolenia, ale obecnie niektórzy producenci robotów współpracujących umożliwiają ich uruchomienie w ciągu zaledwie pół godziny.
Korzyści ekonomiczne, jakie przynoszą one produkcji, są bardzo atrakcyjne w porównaniu z robotami, ponieważ wymagają znacznie niższej inwestycji początkowej i bardzo ograniczonych kosztów wdrożenia. Według niektórych szacunków czas zwrotu inwestycji w przypadku typowego robota współpracującego wynosi od jednego do dwóch lat, a według doświadczeń niektórych naszych klientów może być nawet sześciomiesięczny. Te dwie główne korzyści sprawiają, że roboty współpracujące są atrakcyjną inwestycją, ale tym, co czyni je naprawdę ekscytującą technologią, jest elastyczność, jaką zapewniają.
Elastyczność - odpowiedź robotów współpracujacych na stale zmieniające się wymagania rynku
Roboty typu Cobot z łatwością dostosowują się do wielu zastosowań, w przeciwieństwie do tradycyjnych robotów, które zazwyczaj są zaprojektowane do wykonywania tylko jednego zadania. Ich niewielka waga i bardziej kompaktowe wymiary, w połączeniu z łatwiejszym przeprogramowaniem, przekładają się na ogromny poziom mobilności, dzięki czemu można je łatwo umieścić tam, gdzie wymaga tego proces produkcyjny. Dzięki robotom współpracującym można łatwo zautomatyzować, nawet krótkie serie produkcyjne, oraz często zmieniać linie produkcyjne.
Ich wkład w uniwersalność jest tak zróżnicowany, jak rzeczywistość każdego procesu. Na przykład firmy, które nie pracują w systemie 24/7, mogą skonfigurować roboty do ładowania maszyn, które pracują w nocy, gdy fabryka jest zamknięta. Rano, gdy fabryka zostanie ponownie otwarta, seria produkcyjna zostanie zakończona. W innych przypadkach roboty współpracujące mogą zastąpić pracowników, gdy zadanie jest wymagające, niebezpieczne lub po prostu nużące, uwalniając czas pracowników, którzy mogą wykonywać bardziej produktywne i kreatywne obowiązki.
Możliwości są naprawdę nieograniczone, tym bardziej, gdy do równania dodamy technologie peryferyjne, takie jak IoT czy AI. W tym właśnie tkwi piękno technologii robotów współpracujących; może ona zapewnić korzyści w zakresie automatyzacji, które wcześniej były dostępne tylko dla firm posiadających duże zakłady produkcyjne. Teraz korzyści te mogą być udziałem małych i średnich przedsiębiorstw w wielu branżach.
Kwestia bezpieczeństwa
Zaprojektowane do pracy obok swoich ludzkich odpowiedników, przy odpowiedniej ocenie ryzyka, roboty współpracujące mogą nie wymagać ograniczających klatek ani kłopotliwych osłon bezpieczeństwa. Christoph Ryll, specjalista od cobotów współpracujący z firmą SMC w celu opracowania praktycznych rozwiązań w zakresie bezpieczeństwa, opisuje, jaki byłby ostateczny cel: pracując razem, ludzie i roboty współpracujące mogą osiągnąć wyższą wydajność niż każdy z nich w pojedynkę. Jednak bezpieczeństwo jest nadal problemem, a 95 procent robotów współpracujących jest nadal zamkniętych w klatkach i nie współpracują one ze sobą w pełni. Zauważa on, że szkolenie operatorów w zakresie bezpieczeństwa może rzeczywiście trwać nieco dłużej.
Urządzenia końcowe - kwestia symbiozy
Końcowe elementy wykonawcze, głównie w postaci chwytaków, umożliwiają roboczej części robota obsługę i manipulację częściami o różnych kształtach, rozmiarach i wykonanych z różnych materiałów. Elastyczność dostosowania robota współpracującego do wielu różnych zastosowań jest główną zaletą, pod warunkiem że, łatwo jest zmienić chwytak. Na przykład, robot używany do wkręcania śrub na linii montażowej musi być łatwo wyposażony w inny końcowy element wykonawczy i używany w aplikacji typu "pick-and-place".
Konstruktorzy maszyn lub integratorzy powinni ściśle komunikować się z użytkownikami końcowymi, aby zapewnić sukces połączenia. Technologia chwytania powinna być w stanie idealnie dopasować się do specyficznych potrzeb danego zadania. Równie ważny jak wybór odpowiedniego robota, jest wybór odpowiedniego narzędzia końcowego, które można dostosować do specyficznych wymagań zadania, takich jak miejsce pobrania, maksymalna dopuszczalna siła, profil wagowy części, jej skład i kształt.
Optymalizacja rozmiaru i wagi jest szczególnie istotna w przypadku robotów współpracujących. Masa elementu końcowego ma bezpośredni wpływ na całkowitą ładowność robota. Jako producenci chwytaków, naszym wyzwaniem jest zapewnienie maksymalnej siły chwytania i przepływu przy zachowaniu minimalnych wymiarów i wagi.
Proste: wybór najlepszego chwytaka zawsze zależy od zadania
Wybierając chwytak, należy zacząć od zdefiniowania zadania, w tym elementu lub elementów, które mają być przenoszone (kształt, masa, materiał). Czy wszystkie są takie same, czy może jest to mieszanka? Jaki jest wymagany czas cyklu? Czy potrzebna jest precyzja? Co z siłą? Czy musi być dostosowana do potrzeb klienta? Konstruktorzy i integratorzy maszyn muszą wybrać najlepszą technologię chwytania dla danego zastosowania. Producenci tacy jak SMC opracowali rozwiązania przeznaczone do pracy ze wszystkimi robotami i robotami współpracującymi dostępnymi na rynku.
Chwytaki pneumatyczne - są dobrze przystosowane do ogólnych zastosowań typu "pick-and-place". Rozwiązania sterowane pneumatycznie z definicji zapewniają większą siłę, prędkość i częstotliwość pracy. Jeśli żaden z tych parametrów nie musi być kontrolowany lub precyzyjny, najlepszym rozwiązaniem jest chwytak pneumatyczny.
Chwytaki podciśnieniowe - mają zazwyczaj postać przyssawek. Chwytaki podciśnieniowe są zwykle zalecane do przenoszenia i przesuwania delikatnych lub wątłych elementów roboczych. Można je dopasować do wielu nietypowych kształtów i są skonstruowane z różnych materiałów najwyższej jakości, takich jak silikon, NBR, uretan i fluor, lub zgodnych z normami FDA.
Chwytaki elektryczne - gdy konieczna jest kontrola pozycji, siły lub prędkości, należy wybrać chwytaki elektryczne. Pozwalają one np. na częściowe zamykanie i otwieranie. Jest to niezwykle pomocne w niektórych procesach, ponieważ nie wpływa negatywnie na czas trwania cyklu. Kontrola siły i prędkości chwytania sprawia, że są one idealne do przenoszenia delikatnych elementów, takich jak płytki obwodów drukowanych (PCB), lub gdy proces wymaga przenoszenia różnych elementów.
Chwytaki magnetyczne - w przypadku zastosowań, w których przyssawki i chwytaki nie działają optymalnie z powodu nierównych lub porowatych powierzchni, rozwiązaniem jest chwytak magnetyczny. Dzięki sile trzymania do 120 N jest to uniwersalne rozwiązanie o szerokim zakresie zastosowań do przenoszenia metali żelaznych.
SMC oferuje wszelkie technologie chwytania i opracowuje chwytaki oraz systemy chwytania typu "plug-and-play" dla wszystkich dostawców robotów i robotów współpracujących. Opieramy je na koncepcji efektywności energetycznej i wydajności, ze szczególnym naciskiem na optymalizację wielkości i masy. Uwzględnienie masy, ogólnych wymiarów i ergonomii wspomaga ruchy przegubowe maszyny i pozwala uniknąć ograniczenia jej wydajności.
Jednak to, gdzie SMC może naprawdę zrobić różnicę, to nasza zdolność do połączenia podejścia 360º do potrzeb automatyzacji, takich jak rozwiązania elektryczne, które wspomagają mobilność robotów, ze wsparciem technicznym w celu dostosowania rozwiązań automatyzacji, które doskonale dostosowują się do procesów produkcyjnych i zapewniają optymalną elastyczność.
Wreszcie, jedną z technologii zmieniających oblicze rynku robotów współpracujących jest zastosowanie łączności bezprzewodowej do sterowania sygnałami pneumatycznymi, cyfrowymi i analogowymi. Pozwoli to ograniczyć lub wyeliminować okablowanie, zwłaszcza w przypadku zastosowań obejmujących urządzenia mobilne, w których występują takie problemy jak przerwanie przewodów z powodu tarcia, co może powodować poważne usterki maszyn i prowadzić do przestojów lub utraty produkcji.
Połączenie robota współpracującego i końcowych elementów wykonawczych urzeczywistnia elastyczność, której wymagają obecnie przemysł i konsumenci końcowi. Nowy raport World Robotics 2020 Industrial Robots, wydany 24 września 2020 roku, stwierdza, że podczas gdy roboty przemysłowe odnotowały spadek wielkości sprzedaży o 12%, roboty współpracujące wykazały wzrost o 11%. Oczywiście, rynek robotów typu cobot jest na bardzo wczesnym etapie rozwoju, ale z niecierpliwością czekamy na możliwość bycia częścią tej kwitnącej i ekscytującej branży.
