Vytisknout tuto stránku

Kolaborativní průmyslové roboty mýtů zbavené

Kolaborativní průmyslové roboty mýtů zbavené

Mezinárodní federace robotiky (International Federation of Robotics – IFR) zveřejnila v prosinci 2018 zprávu nazvanou Demystifikace kolaborativních průmyslových robotů (Demystifying Collaborative Industrial Robots), jež se snaží nalézt odpověď na otázku současné a budoucí úlohy kolaborativní robotiky. Níže uvádíme překlad podstatné části zprávy, kterou nám poskytl jeden ze členů IFR – společnost FANUC.

Kolaborativní (spolupracující) průmyslové roboty jsou určeny k pracovním úkonům ve spolupráci s pracovníky průmyslu. Mezinárodní federace robotiky definuje dva typy kolaborativních robotů. Do první skupiny spadají kolaborativní roboty odpovídající normě ISO 10218-1, která stanovuje požadavky a směrnice pro jejich základní bezpečnou konstrukci a ochranná opatření a uvádí informace pro používání průmyslových robotů. Do druhé skupiny patří kolaborativní roboty, které nesplňují požadavky normy ISO 10218-1. To však neznamená, že tyto roboty nejsou bezpečné. Mohou splňovat požadavky jiných bezpečnostních norem, například národních nebo vnitropodnikových.

Vlastnosti kolaborativních robotů

U jednotlivých typů kolaborativních robotů existuje řada rozdílů z hlediska souladu s výše uvedenými normami a vzhledem k rozsahu kontaktů robotů s pracovníky u spolupracujících aplikací. Na jedné straně technického spektra jsou tradiční průmyslové roboty pracující v odděleném prostoru, do něhož mohou pracovníci periodicky vstupovat, aniž by museli roboty vypínat a předběžně zabezpečovat výrobní buňku. To je časově náročný proces, který může stát tisíce dolarů za jednu minutu prostoje.Pracovní prostor robotů lze vybavit senzory, jež snímají pohyby lidí a zajišťují, že robot pracuje velmi pomalu nebo se zastaví, octne-li se pracovník ve vymezeném prostoru.

Na druhém konci spektra jsou průmyslové roboty určené výslovně k práci společně s lidskou obsluhou, a to ve sdíleném prostoru. Tyto roboty – často označované jako koboty (zkratka slov kolaborativní robot) – mají řadu různých technických charakteristik, které zajišťují, že nemohou způsobit jakoukoli újmu (škodu), když s nimi pracovník přijde do přímého styku, ať již úmyslně, nebo omylem. Tyto charakteristiky zahrnují lehké materiály, zaoblené obrysy, vycpávání, „kůže“ (vycpávky se zabudovanými snímači) a snímače u podstavce robotu nebo u spojů, které měří a ovládají sílu a rychlost a zajišťují, že nepřesahují určené prahové hodnoty v případě kontaktu.

Zajištění bezpečnosti

Stejně jako jiná průmyslová strojní zařízení musejí být bezpečné i kolaborativní roboty. Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO) vypracovala normy pro roboty pracující ve čtyřech typech spolupracujících režimů. Pokud robot splňuje požadavky těchto norem, může být použit v podstatě bezpečně.

Avšak bezpečný robot sám o sobě v praxi ještě nezaručuje bezpečnou spolupráci s pracovníkem. Proces, při němž bezpečný kobot drží ostrý nástroj, není bezpečný, ať již kobot pracuje jakkoli pomalu. Koncoví uživatelé proto musejí vypracovat rizikové zhodnocení zamýšlené aplikace, aby si byli jisti, že splňuje právně závazné normy pro zdraví a bezpečnost práce v jejich zemi. Toto zhodnocení se týká celé aplikace a zahrnuje pracovní prostor, robot, koncový efektor, nástroje, zpracovávané díly a jiné prvky, jako je například kabeláž a osvětlení, které by mohly být zdrojem rizika.

Varianty spolupráce člověk- průmyslový robot

Spolupráce člověk-robot může probíhat v řadě variant, od sdíleného pracoviště bez jakéhokoli přímého styku člověka s robotem nebo synchronizace úkolů až k robotu, který přizpůsobuje svůj pohyb v reálném čase pohybu určitého pracovníka.

Členové IFR mají běžně za to, že nejobvyklejší aplikací pro kolaborativní roboty jsou sdílené aplikace, kde robot a lidská obsluha pracují vedle sebe a postupně vykonávají jednotlivé pracovní operace. Roboty obvykle vykonávají operace, jež jsou zdlouhavé a nudné nebo neergonomické, od zvedání těžkých dílů po opakované operace, jako je utahování šroubů. Případové studie uvádějící reálné aplikace spolupráce člověk-robot s různou intenzitou této spolupráce lze najít na webových stránkách IFR.

Aplikace, při nichž v reálném čase robot reaguje na pohyb pracovníka (například změnou
úhlu gripperu /uchopovače/ tak, aby odpovídal úhlu, pod kterým pracovník podává robotu díl k zpracování), jsou z technického hlediska výzvou. Jelikož se robot potřebuje přizpůsobit pohybu pracovníka, jehož pohyby nelze zcela předvídat, koncový uživatel si musí být jist, že všechny parametry potenciálního rozsahu pohybů robotu splňují bezpečnostní požadavky. Příklady komunikativní spolupráce v průmyslovém prostředí se nejspíš ještě brzy neobjeví ve většině výrobních odvětví, která spoléhají na přesnost a opakovatelnost vedoucí ke zvyšování produktivity práce.

Výhody kolaborativních robotů

Kolaborativní roboty jsou ekonomicky rentabilní cestou k automatizaci pomocí robotů. Lze je použít k automatizaci částí výrobní linky s minimálními změnami její zbývající části a opatřit podnikům, které dosud výrobní proces neautomatizovaly (většinou malé a střední podniky), přístup ke zlepšení produktivity práce a jakosti, kterou roboty nabízejí.

U podniků, jakými jsou například výrobci automobilů, kteří již plně automatizovali výrobu karoserií, nabízí použití kolaborativních robotů možnost ulehčit pracovníkům práci při konečné montáži auta, jež je často zdrojem chronických poškození páteře. Kolaborativní roboty umožňují výrobcům automatizovat ty části výrobního procesu, které jsou pro lidi zdlouhavé a nudné – od nošení dílů a zakládání do strojů až k ověřování jakosti, což je činnost, kterou člověk jen velmi těžko provádí pečlivě po delší dobu.

V minulosti bylo od systémových integrátorů a expertů v oblasti robotiky požadováno, aby instalovali, programovali a provozovali roboty. Programová rozhraní jsou nyní intuitivnější, a to jak u tradičních robotů, tak u novějších kobotů. Odborníci na systémovou integraci jsou stále žádáni u složitých aplikací a u těch, které vyžadují přestavbu celého výrobního procesu. Avšak u jednodušších, nezávislých aplikací může i pracovník s minimálními zkušenostmi s robotikou snadno přesunout robot na jinou práci. To je zvlášť důležité pro výrobce s malými výrobními sériemi, kteří musí umět rychle přesunout robot k provádění úkonů na další sérii. Koboty jsou obvykle lehké konstrukce a lze je snadno přemísťovat po celém podniku. Obvykle zabírají méně podlahové plochy, což je pro výrobce významná nákladová položka. Tato kombinace charakteristik oslovuje trh koncových uživatelů, kteří jsou v automatizaci pomocí robotů nováčky a nemají nebo neplánují získat schopnost experta v automatizaci.

Průmyslové roboty obvykle pracují na pevném místě, existuje však i poptávka po mobilních průmyslových robotech, které kombinují mobilní bázi s (kolaborativním) robotem. Takový robot může například přenášet materiál z jednoho pracovitě a někde ho vyložit nebo ho na jiném pracovišti upnout do stroje.

Výběr správného robotu, ať už tradičního, nebo kolaborativního, se řídí tím, k jakému účelu je určen. Pokud primárními automatizačními kritérii jsou rychlost a absolutní přesnost, nebude žádná forma aplikace s kolaborativním robotem ekonomicky rentabilní. V takovém případě bude, a to i v budoucnosti, dávána přednost tradičnímu průmyslovému robotu umístěnému v kleci. Pokud díl, s nímž robot manipuluje, může být v pohybu nebezpečný, například má-li ostré hrany, je určité ohrazení robotu nutné. To platí i pro koboty, které se po dotyku zastavují. Jiným faktorem, který ovlivňuje ekonomickou rentabilitu, je míra, do jaké musí být robot začleněn do soustavy jiných strojů v daném výrobním procesu. Čím větší je toto začlenění, tím větší jsou náklady spojené s jeho instalací.

Kolaborativní průmyslové roboty jsou nástrojem, který podporuje zaměstnance v jejich práci, přičemž je zbavuje řady těžkých, neergonomických, zdlouhavých a únavných úkonů, jako například držet těžkou součást nehybně v požadované poloze, aby do ní jiný pracovník mohl zašroubovat šrouby. Avšak stále existuje mnoho úkonů, které jsou pro člověka snadné, ale těžko se automatizují, například práce s nevytříděnými díly a nepravidelné nebo pružně zvlněné tvary. Dokončovací operace (leštění a broušení), které vyžadují stálou kontrolu správného přítlaku na díl, se rovněž nedají dost dobře rentabilně automatizovat. Kolaborativní robotika zde výrobcům umožňuje zvyšovat produktivitu práce použitím robotů jako doplňku lidské zručnosti.

Trend vývojekolaborativní robotiky

Trh s kolaborativními roboty je stále ještě v plenkách. Koncoví uživatelé a systémoví integrátoři stále získávají zkušenosti o tom, co funguje a nefunguje v oblasti konstrukce a zavádění kolaborativních aplikací.Technický rozvoj snímačů a gripperů (uchopovačů) slibuje rozšíření rozsahu činností, které může koncový efektor vykonávat.Programová rozhraní budou ještě intuitivnější nejen u kobotů, ale i u tradičních průmyslových robotů.

Předpovědi růstu trhu s kolaborativními roboty se značně liší a některé prognózy ani nedělají rozdíl mezi sektorem výroby a odborným servisem. IPR si proto dává za cíl vypracovat spolehlivé statistiky a předpovědi o trhu s kolaborativními průmyslovými roboty, založené na obchodních údajích od dodavatelů robotů. Předběžné výsledky ukazují, navzdory medializaci, že méně než 4 % z 381 000 průmyslových robotů instalovaných ve světě v roce 2017 byly koboty.

FANUC

S téměř 60letými zkušenostmi v oblasti vývoje CNC zařízení, více než 22,5 miliony produktů instalovanými na celém světě a více než 6000 zaměstnanci je FANUC jedním z předních světových výrobců průmyslové automatizace. Ať se jedná o průmyslové roboty, CNC systémy, elektrojiskrové řezání (EDM), vstřikovací stroje nebo vertikální obráběcí centra, nic jim není bližší než automatizace.

https://www.fanuc.eu/cz/cs

Související články