Sok mérnök érdeklődik ezek iránt a következő generációs gépek iránt, amelyek képesek irányítani az erőket és biztonságosan dolgozni az összeszerelősorokon dolgozó emberek mellett anélkül, hogy hagyományos biztonsági berendezésekre lenne szükség.
Mióta a kollaboratív robotok először megjelentek egy évtizeddel ezelőtt, számos gyárat átalakítottak, és megkönnyítették az automatizálást a kis gyártók számára. Ez a technológia azt is lehetővé teszi számos vállalat számára, hogy a termelést az Egyesült Államokba helyezze át, és kis volumenű és változatos gyártási stratégiákat hajtson végre.
Esben Østergaard, a Universal Robots műszaki igazgatója, amely 2008-ban úttörő volt az együttműködésben, a következőket mondta: "Az együttműködésen alapuló robotok ma több okból is különösen vonzóak. Az emberek mellett dolgoznak, nem pedig helyettesítik őket, ami különösen értékes, mivel gyártási munkahelyek szűnnek meg." kényes kérdés.
"A gyári automatizálás irányítását vissza akarjuk adni a kezelő kezébe" - magyarázza Østergaard, aki nemrégiben megkapta a Robotics Industry Association 2018-as Engelberg-díját az ipari automatizáláshoz való hozzájárulásáért. "Nem akarjuk leváltani az embereket, hanem inkább olyan eszközt adunk nekik, amely lehetővé teszi számukra, hogy hatékonyabban végezzék munkájukat. Szeretnénk felhatalmazni őket, hogy ne dolgozzanak többé robotként, helyette robotprogramozókká váljanak, és több értéknövelő feladatot végezzenek.
"Ez lehet az együttműködő robotok legjobb hosszú távú eredménye" - mondta Ostergaard. "Az emberi kreativitásnak ez az újraelosztása a robotok megismételhetőségével kombinálva kielégíti mind a piac, mind a vásárlók igényeit. A termékek magas szintű személyre szabásának követelménye. minőségi változások, mind a gyártott termékek, mind az azokat előállító emberek tekintetében."
"A Cobotok megnyitják az ajtót azon gyártók előtt, akik korábban aggódtak az összeszerelősorok automatizálásáért" - tette hozzá Chris Blanchette, az öt cobot modellt kínáló FANUC America Corp. értékesítési igazgatója. "Ez végre sok vállalatot ráébresztett az automatizálás értékére."
"A kezelők néhány órás betanítással felállíthatják a közös gépet, elég könnyű ahhoz, hogy naponta többször mozgatható legyen az üzemben, és őrök vagy védőburkolatok nélkül is működhet" - mondta Daniel Moore, az U An műszaki támogatási mérnöke. . az Ao Robotics Amerikától. "Funkcionálisan a hagyományos robotok minden gyengesége vagy nehézsége megoldható a fókusz megváltoztatásával."
"Régebben sokan féltek a robotoktól" - mondta Matt Fitzgerald, a Baxter kollaboratív robotját 2012-ben kibocsátó Rethink Robotics Inc. termékekért felelős alelnöke. Az együttműködési gépek rugalmasak, könnyen használhatók és biztonságosak. működik. "
Az együttműködő robotok várhatóan tovább javítják a minőséget, növelik a hatékonyságot és csökkentik a költségeket. Azonban, mint minden automatizálási eszköz esetében, általános hatékonyságuk a megfelelő alkalmazás kiválasztásától és az előre tervezéstől függ.
A felhajtás ellenére az együttműködő robotoknak vannak előnyei és hátrányai is, amelyeket a gyártómérnököknek alaposan mérlegelniük kell. A technológia érdekes, de bizonyos típusú alkalmazásokhoz nem ideális. Például két hátránya a korlátozott emelőképesség és az alacsonyabb működési sebesség.
A Nemzetközi Robotika Szövetség szerint a kollaboratív robotok iránti kereslet évente 60%-kal növekszik. Az együttműködésen alapuló robotok 2025-re várhatóan az összes roboteladás 34%-át teszik ki, szemben a mai 5%-kal.
Az ASSEMBLY 2018-as foglalkoztatási felmérése megerősíti ezt a tendenciát. Az összeszerelők több mint harmada (38%) tervezi a kollaboratív robotok bevezetését a következő 12 hónapban. Ez 7 százalékponttal több, mint 2017-ben és 12 százalékponttal több, mint 2016-ban.
Mivel az együttműködő robotok következő generációja olyan rugalmas, és gyakorlatilag nincs szükség biztonsági korlátokra, sok gyártó használja ezeket. Ezek a gépek különösen vonzóak a kis cégek számára. Például az 50 főnél kevesebbet foglalkoztató gyártók 21%-a tervezi ennek a technológiának a bevezetését a következő 12 hónapban. Ez 8 százalékponttal magasabb, mint 2017-ben.
Ryan Whitton, az ABI Research kutatási elemzője a következőket mondta: "A kis- és közepes méretű gyártók ösztönzik az együttműködésen alapuló robotok iránti keresletet. Ennek oka az olyan gyártási megoldások iránti igény, amelyek nem igényelnek nagyszabású tőkebefektetést." nagy robotkarok. Ide tartoznak olyan feladatok, mint a gépkarbantartás, a minőség-ellenőrzés és a világítás összeszerelése. "
Whitton szerint a kis gyártóknak rugalmas automatizálási megoldásokra van szükségük, amelyek könnyen és gyorsan tudnak alkalmazkodni a változó igényekhez. „Könnyen és gyorsan programozható rendszerekre van szükségük, amelyek sokféle automatizálási feladatot támogatnak” – jegyzi meg. "Az együttműködő robotok megfelelnek a számlának."
Whitton előrejelzése szerint a következő hét évben a kollaboratív robotok szállítása 50%-kal, míg a hagyományos ipari robotok szállítása 12%-kal fog növekedni. Az ezekből a gépekből származó globális bevétel pedig a mai 292 millió dollárról több mint 1 milliárd dollárra nő 2025-re.
Ezt a növekvő keresletet a termékek rövidebb életciklusa, valamint a kisszériás és vegyes gyártási programok növekvő alkalmazása a nagy volumenű és kisüzemi gyártás helyett.
"A gyártóknak rugalmasabb automatizálási megoldásokra van szükségük ahhoz, hogy gyorsan és hatékonyan alkalmazkodhassanak a piachoz" - mondta Nicholas De Keyser, az ABB robot-összeszerelési és tesztelési vezetője. „A gyártás egyre specializálódottabb és kiszámíthatatlanabb, ami megnehezíti az automatizálást.
"Az együttműködésen alapuló automatizálás lehetővé teszi az emberek és a robotok együttműködését, rugalmasabbá téve a termelést, miközben megőrzi a biztonságot és a termelékenységet" - magyarázza De Keyser. "Ez növeli a gyártási rugalmasságot azáltal, hogy lehetővé teszi az emberek és a robotok számára, hogy együtt dolgozzanak olyan feladatokon, amelyek korábban védőkorlátokat és ketreceket igényeltek."
"Régebben a nagy mennyiségű egyedi termékek összeszerelése gyakran fárasztó, kényes és ismétlődő munkát jelentett" - mondja De Keyser. „Az olyan együttműködő robotokkal, mint a mi YuMi-nk, az emberek értelmesebb kognitív feladatokra koncentrálhatnak, míg a robotok fáradhatatlan pontosságot és kitartást biztosítanak.
"A YuMi az üzem bármely munkaállomására telepíthető, és szükség szerint újraterjeszthető a hagyományos biztonsági korlátok korlátai nélkül" - mondta De Keyser. "Ez növeli a termelés rugalmasságát és agilitását, lehetővé téve a gyakoribb átállást."
Az együttműködésen alapuló robotok olyan iparágakban és alkalmazásokban jelennek meg, amelyek történelmileg kézi összeszerelő sorokra támaszkodtak.
"Sok vállalat automatizálással próbálja javítani egyes gyártósorait" - mondta Blanchette. "Szeretnek kezelni néhány olyan területet, ahol ergonómiai vagy minőségi problémák adódhatnak. Kobotokat is hozzáadhatnak anélkül, hogy megváltoztatnák az összeszerelősor konfigurációját."
Az általános alkatrész-megmunkáló alkalmazások ideálisak együttműködő robotok számára. Az olyan kis feladatok, mint az alkatrészek szortírozása vagy a prés berakodása, nagyszerű kezdet.
„Bármilyen összeszerelési feladat, amelyhez három kézre van szükség, és a kobot emberi asszisztensként működik” – magyarázza Blanchett. "Például egy gép elbír nehezebb alkatrészeket, míg az emberek csavarhúzókat használnak az alkatrészek csatlakoztatásához.
"A rövid életciklusú alkalmazásokban az együttműködő robotok lehetővé teszik a gyártók számára, hogy nagyon gyorsan áttérjenek az új termékekre" - mondta Blanchette. "Az együttműködésen alapuló robotok iránti kereslet növekedését tapasztaljuk a magasabb alkalmazotti fluktuációval rendelkező vállalatoknál és a súlyos munkaerőhiánnyal küzdő régiókban is."
"Növekedett keresletet tapasztalunk a szerződéses gyártók, különösen a kínai és mexikói székhelyű cégek részéről" - mondta Samir Patel, a Kawasaki Robot America termék- és alkalmazásfejlesztési igazgatója.
"Például egy vállalat, amely egyik típusú vagy méretű PCB-ről szeretne átváltani egy másikra, egyszerűen leválasztja a DuAro robotunkat, és a következő összeszerelősorra küldi" - magyarázta Patel. „Használhatják ugyanazt a robotot egy összeszerelősoron, majd a nap későbbi szakaszában könnyen újra felhasználhatják egy ellenőrző soron, ahol a robot betölti és kirakja az áramköri kártyákat egy vizsgálógépbe.
"Azt is láttuk, hogy kobotjainkat számítógépes nyomtatók fogaskerekeinek összeszerelésére használták, és kis ventilátoregységeket, amelyeket elektronikus eszközök hűtésére használnak" - teszi hozzá Patel. "A robotok az emberek mellett dolgoznak, segítve az embereket olyan ismétlődő feladatok elvégzésében, amelyeket nehéz lehet elvégezni.
"Kétkaros csuklós gépünk ismételhetősége közel áll egy hattengelyes robotokéhoz" - mondta Patel. "A robot tervezése során úgy döntöttünk, hogy megoldjuk ezt a problémát. Ez különösen alkalmassá teszi a gépet olyan meghúzási feladatokra, mint például a tabletta összeszerelése.
"Egy esetben a gép egyik karját szerelvényként használták, míg a másik kar kis 3 mm-es csavarokat helyezett be és húzott meg, amelyeket pontosan el kellett helyezni" - mondja Patel. "A mi robotunkat az áramköri lap rögzítésére is használják a házon belül. Egyik kezével az áramköri lapot a házra mozgatja, míg a másik kezével minden csavart behelyez, és egy automatikus csavarhúzóval meghúzza."
Az együttműködésen alapuló robotokat mobil robotrendszerként is használják, amelyek bárhol és bármikor képesek navigálni a szerelősorokon és elvégezni a töltési műveleteket. Ezt a stratégiát a közelmúltban a svájci allschwil-i Stäubli elektromos csatlakozó üzemben vezették be, ahol az összeszerelősor teljesen automatizált és kézi munkaállomásokkal van felszerelve.
A HelMo mobilplatform egy Stäubli TX2 kollaboratív robottal van felszerelve, amelynek maximális teherbírása 15 kg, mozgási tartománya 1200 mm. Az érintési felületek azonnal leállnak, ha közvetlenül érintkeznek egy személlyel. Az autonóm robotok önállóan navigálnak a kijelölt munkahelyekre, lelassítanak vagy megállnak, ha az emberek túl közel kerülnek.
A HelMo 0,1 mm-es pontossággal pozícionálja magát, és a pozícióját a munkaállomáson állandóan elhelyezett három mérőpont segítségével kalibrálja. Egy többutas csatlakozón keresztül csatlakozik a rögzített teljesítményű és sűrített levegő kimenetekhez, majd megkezdi a mozgását.
"Ma a gép beszerelheti a csatlakozóházakat és az érintkezőcsapokat; holnap már az összeszerelési folyamat más szakaszaiban is használható" - mondja Olivier Cremoux, a Stäubli AG üzletfejlesztési vezetője. „A HelMo-t már nem robotnak tekintik, hanem asszisztensnek, aki elég rugalmas ahhoz, hogy segítsen, ahol szükséges.
"A cél az, hogy a robotokat rugalmas alternatívaként használják a vegyes összeszerelő sorok elérhetőségének növelésére vagy a csúcsigények kielégítésére" - magyarázza Cremu.
Az egyik ok, amiért az együttműködő robotok vonzóak sok gyártó számára, az, hogy gyakran olcsóbbak, mint a hagyományos robotok. Általában gyorsabb a megtérülési idejük és a befektetés megtérülése is, mivel rugalmasabbak és könnyen integrálhatók a meglévő összeszerelő sorokba.
"Általában kilenc hónapnál rövidebb befektetési megtérülést várunk" - mondja a Universal Robots Moore. "Tekintettel a hagyományos robotikához kapcsolódó összes rejtett költségre, valamint az újratelepített kollaboratív robotok potenciálisan magasabb üzemidejére, azt találtuk, hogy a befektetések megtérülése gyakran nagyon gyors. A legmeggyőzőbb példánkban (általában fröccsöntéssel) számoltak be az ügyfelek három hónapos ROI.
"A legtöbb megismételhető folyamat esetében az automatizálás következetesebb és megbízhatóbb lesz, mint az emberek" - mondta Moore. "Míg a legtöbb cobot-felhasználó a megtérülést a munkaerőköltségeken és a termelékenységnövekedésen keresztül méri, sok gyártó minőségi javulást is tapasztal a kobotok telepítése után. Ez munkaerőt szabadít fel az üzem más területeinek értékeléséhez és fejlesztéséhez, majd további automatizálást és hulladékcsökkentést végez."
Az együttműködési technológiák a gyártósorokat is optimalizálhatják, lehetővé téve az intelligensebb, funkcionálisabb műhelyelrendezést. Az együttműködő robotok egyszerűen beépíthetők a meglévő összeszerelő sorokba, jelentős átkonfigurálás nélkül.
"A lábnyom kisebb, mert nincs szükség a rögzített automatizáláshoz általában jellemző összes biztonsági védőre és sorompóra" - mondja Fitzgerald, a Rethink Robotics munkatársa. „A nagy hagyományos robotmunkacellákkal ellentétben az együttműködő robotok nem igényelnek átfogó előzetes tervezést.
„Segít gyorsabban haladni” – mondta Fitzgerald. "Ha valamit nem vett figyelembe a tervezési szakaszban, azt a robot rugalmasságával kompenzálhatja."
Az együttműködő robotok lehetővé teszik a mérnökök számára, hogy gyorsan és egyszerűen telepítsék az automatizálást olyan összeszerelési alkalmazásokban, amelyek magas szintű ember-gép interakciót igényelnek. A biztonsági kérdéseket azonban nem lehet figyelmen kívül hagyni.
"Az együttműködésen alapuló robotok egyetlen valódi hátránya az, hogy sokan azt hiszik, hogy "biztonságosak" már a dobozból kivéve" - mondta Corey Ryan, a KUKA Robotics orvosi robotikáért felelős észak-amerikai menedzsere.
"A valóság az, hogy a robotok csak egy részét képezik a rendszernek, és az egész rendszernek alapos kockázatértékelésre van szüksége a bevezetés előtt" - figyelmeztetett Ryan. "Például egy együttműködő robot, amelynek végén egy fúró van, eleve nem biztonságos kiegészítő biztonsági rendszerek nélkül, amelyek leállíthatják a fúrót, mielőtt az ember túl közel kerülne."
"Sok cég vásárol együttműködő robotokat, és azt gondolja, hogy meg tudják szüntetni a tipikus biztonsági óvintézkedéseket" - tette hozzá Rick Brookshire, az Epson Robotics csoport termékmenedzsere. "Azonban ha a kockázatértékelés helyes, az alkalmazás jellegéből adódóan a robotnak gyakran hagyományos védőintézkedéseket, például fényfüggönyöket kell alkalmaznia. A biztonságos robot nem jelent biztonságos alkalmazást."
"Ne feltételezze, hogy minden őrt és egyéb biztonsági intézkedést megszüntethet egy kobottal" - teszi hozzá Ed Roney, a FANUC America Corp felhatalmazott rendszerintegrátora. "Gyakori tévhit, hogy nincs szükség kockázatértékelésre Cobot Alkalmazások azonban nem.
"Amikor az emberek az automatizálásban dolgoznak, tisztában kell lenniük azokkal a veszélyekkel, amelyekkel találkozhatnak" - mondja Roney. "Például az alkatrészek élesek vagy éles szélük van, ami veszélyt jelenthet a biztonságra?"
Az együttműködő robotok elleni egyik fő érv az, hogy a gépek feláldozzák a sebességet a biztonság érdekében. Az erő és a lendület korlátozása érdekében a kobotoknak kisebb sebességgel kell működniük, mint a többi típusú robotnak.
Amikor együttműködő robotokról van szó, a mérnököknek figyelembe kell venniük néhány teljesítménykorlátozást. Egy bizonyos ponton a hagyományos gépek, például a delta robotok, a hattengelyes robotok vagy a SCARA robotok lesznek a legjobb automatizálási lehetőségek.