Številni inženirji se zanimajo za te stroje naslednje generacije, ki lahko nadzorujejo sile in varno delajo skupaj z ljudmi na tekočih trakovih brez potrebe po tradicionalnih varnostnih napravah.
Odkar so se sodelovalni roboti prvič pojavili pred desetletjem, so preoblikovali številna tovarniška tla in olajšali avtomatizacijo za male proizvajalce. Ta tehnologija tudi omogoča številnim podjetjem, da preselijo proizvodnjo v Združene države in izvajajo nizkoserijske in raznolike proizvodne strategije.
Esben Østergaard, tehnični direktor podjetja Universal Robots, ki je leta 2008 uvedlo sodelovanje, je dejal: "Kolaborativni roboti so danes še posebej privlačni iz več razlogov. Delajo skupaj z ljudmi, namesto da bi jih nadomeščali, kar je še posebej dragoceno, saj se izgubljajo delovna mesta v proizvodnji." delikatno vprašanje.
"Nadzor nad tovarniško avtomatizacijo želimo vrniti v roke operaterja," pojasnjuje Østergaard, ki je nedavno prejel nagrado Engelberg 2018, ki jo podeljuje Združenje robotske industrije za svoje prispevke k industrijski avtomatizaciji. "Ne želimo nadomestiti ljudi, ampak jim raje dati orodje, ki jim bo omogočilo, da svoje delo opravljajo učinkoviteje. Želimo jih opolnomočiti, da prenehajo delati kot roboti in namesto tega postanejo robotski programerji in opravljajo več nalog z dodano vrednostjo.
"To je morda najboljši dolgoročni rezultat sodelujočih robotov," je dejal Ostergaard. "Ta prerazporeditev človeške ustvarjalnosti v kombinaciji s ponovljivostjo robotov zadovoljuje potrebe tako trga kot kupcev. Zahteva po visoki personalizaciji izdelkov. kvalitativne spremembe, tako za izdelke, ki se proizvajajo, kot za ljudi, ki jih proizvajajo."
"Koboti odpirajo vrata proizvajalcem, ki so bili v preteklosti zaskrbljeni zaradi avtomatizacije montažnih linij," je dodal Chris Blanchette, izvršni direktor prodaje pri FANUC America Corp., ki ponuja pet modelov cobotov. "Zaradi tega so mnoga podjetja končno spoznala vrednost avtomatizacije."
"Operaterji lahko postavijo skupni stroj s samo nekaj urami usposabljanja, dovolj je lahek, da ga lahko premikate po obratu večkrat na dan, in lahko deluje brez varoval ali varoval," je povedal Daniel Moore, inženir tehnične podpore U An . iz Ao Robotics America. "Funkcionalno je mogoče vsako slabost ali težavo tradicionalnih robotov odpraviti s spremembo fokusa."
"V preteklosti se je veliko ljudi balo robotov," je povedal Matt Fitzgerald, podpredsednik produktov pri Rethink Robotics Inc., ki je leta 2012 izdala sodelovalnega robota Baxter. Sodelujoči stroji so prilagodljivi, enostavni za uporabo in varni za delovati. "
Pričakuje se, da bodo sodelovalni roboti še naprej izboljševali kakovost, povečevali učinkovitost in zniževali stroške. Vendar pa je, kot pri vseh orodjih za avtomatizacijo, njihova splošna učinkovitost odvisna od izbire prave aplikacije in vnaprejšnjega načrtovanja.
Kljub navdušenju imajo sodelujoči roboti prednosti in slabosti, ki jih morajo proizvodni inženirji skrbno pretehtati. Tehnologija je zanimiva, vendar ni idealna za določene vrste aplikacij. Na primer, dve pomanjkljivosti sta omejena dvižna zmogljivost in nižje delovne hitrosti.
Po podatkih Mednarodne zveze za robotiko povpraševanje po sodelovalnih robotih raste za 60 % letno. Pričakuje se, da bodo sodelovalni roboti do leta 2025 predstavljali 34 % celotne prodaje robotov, danes pa manj kot 5 %.
Anketa o zaposlovanju SKUPŠČINE 2018 potrjuje ta trend. Več kot tretjina (38 %) sestavljavcev načrtuje uvedbo sodelujočih robotov v naslednjih 12 mesecih. To je 7 odstotnih točk več kot v 2017 in 12 odstotnih točk več kot v 2016.
Ker je naslednja generacija sodelovalnih robotov tako prilagodljiva in ne potrebuje praktično nobenih varnostnih ovir, jih uporabljajo številni proizvajalci. Ti stroji so še posebej privlačni za mala podjetja. Na primer, med proizvajalci z manj kot 50 zaposlenimi jih 21 % načrtuje uvedbo te tehnologije v naslednjih 12 mesecih. To je za 8 odstotnih točk več kot leta 2017.
Ryan Whitton, raziskovalni analitik pri ABI Research, je dejal: "Mali in srednje veliki proizvajalci spodbujajo povpraševanje po sodelovalnih robotih. To je posledica potrebe po proizvodnih rešitvah, ki ne vključujejo obsežnih naložb v kapitalsko opremo." velike robotske roke. Sem spadajo naloge, kot so vzdrževanje strojev, nadzor kakovosti in montaža razsvetljave. "
Whitton pravi, da majhni proizvajalci potrebujejo prilagodljive rešitve za avtomatizacijo, ki se zlahka in hitro prilagajajo spreminjajočim se potrebam. "Potrebujejo sisteme, ki jih je mogoče enostavno in hitro programirati in ki lahko podpirajo številne vrste nalog avtomatizacije," ugotavlja. "Kolaborativni roboti ustrezajo temu."
Whitton napoveduje, da se bodo v naslednjih sedmih letih pošiljke sodelujočih robotov povečale za 50 %, medtem ko se bodo pošiljke tradicionalnih industrijskih robotov povečale za 12 %. Globalni prihodki od teh strojev bodo do leta 2025 narasli z današnjih 292 milijonov dolarjev na več kot milijardo dolarjev.
To naraščajoče povpraševanje je posledica krajših življenjskih ciklov izdelkov in vse večje uporabe maloserijskih in mešanih proizvodnih programov namesto proizvodnje velikih količin in majhnega obsega.
"Proizvajalci potrebujejo bolj prilagodljive rešitve za avtomatizacijo, da se hitro in učinkovito prilagodijo trgu," je povedal Nicholas De Keyser, vodja robotskega sestavljanja in testiranja pri ABB. »Proizvodnja postaja vse bolj specializirana in nepredvidljiva, kar otežuje avtomatizacijo.
»Sodelovalna avtomatizacija omogoča ljudem in robotom, da delajo skupaj, zaradi česar je proizvodnja bolj prilagodljiva, hkrati pa ohranja varnost in produktivnost,« pojasnjuje De Keyser. "To povečuje prilagodljivost proizvodnje, saj omogoča ljudem in robotom, da sodelujejo pri nalogah, ki so prej zahtevale zaščitne ovire in kletke."
»V preteklosti je sestavljanje velikih količin izdelkov po meri pogosto pomenilo dolgočasno, občutljivo in ponavljajoče se delo,« pravi De Keyser. »S sodelujočimi roboti, kot je naš YuMi, se lahko ljudje osredotočijo na bolj smiselne kognitivne naloge, medtem ko roboti zagotavljajo neumorno natančnost in vzdržljivost.
"YuMi je mogoče namestiti na katero koli delovno postajo v obratu in ga po potrebi prerazporediti brez omejitev tradicionalnih varnostnih ovir," je dejal De Keyser. "To povečuje prilagodljivost in agilnost proizvodnje, kar omogoča pogostejše menjave."
Sodelujoči roboti se pojavljajo v panogah in aplikacijah, ki so se v preteklosti zanašale na ročne montažne linije.
"Mnoga podjetja poskušajo izboljšati nekatere svoje proizvodne linije z avtomatizacijo," je dejal Blanchette. "Želijo obravnavati nekatera področja, kjer bi lahko prišlo do težav z ergonomijo ali kakovostjo. Dodajo lahko cobote, ne da bi spremenili konfiguracijo tekočega traku."
Aplikacije za strojno obdelavo splošnih delov so idealne za sodelujoče robote. Majhna opravila, kot je razvrščanje delov ali nalaganje stiskalnice, so odličen začetek.
"Vsaka naloga sestavljanja, ki zahteva tri roke, pri čemer cobot deluje kot človeški pomočnik," pojasnjuje Blanchett. "Na primer, stroj lahko podpira težje dele, medtem ko ljudje uporabljajo izvijače za povezovanje komponent.
"V aplikacijah s kratkimi življenjskimi cikli sodelujoči roboti proizvajalcem omogočajo zelo hiter prehod na nove izdelke," je dejala Blanchette. "Prav tako opažamo povečano povpraševanje po sodelujočih robotih v podjetjih z večjo fluktuacijo zaposlenih in v regijah z velikim pomanjkanjem delovne sile."
"Opažamo povečano povpraševanje pogodbenih proizvajalcev, zlasti podjetij s sedežem na Kitajskem in v Mehiki," je dejal Samir Patel, direktor razvoja izdelkov in aplikacij za Kawasaki Robot America, ki prerazporeja stroje v tovarne drugje.
"Na primer, podjetje, ki želi spremeniti eno vrsto ali velikost tiskanega vezja v drugo, preprosto odklopi našega robota DuAro in ga pošlje na naslednji montažni trak," je pojasnil Patel. »Istega robota lahko uporabijo na tekočem traku in ga nato čez dan zlahka ponovno uporabijo na inšpekcijski liniji, kjer robot nalaga in razklada vezja v inšpekcijski stroj.
"Videli smo tudi naše kobote, ki se uporabljajo za sestavljanje zobnikov za računalniške tiskalnike in majhne ventilatorske enote, ki se uporabljajo za hlajenje elektronskih naprav," dodaja Patel. "Roboti delajo vzporedno z ljudmi in jim pomagajo opravljati ponavljajoče se naloge, ki jih je morda težko dokončati.
"Ponovljivost našega stroja z dvema rokama je blizu ponovljivosti šestosnega robota," je dejal Patel. "Pri načrtovanju robota smo se odločili rešiti ta problem. Zaradi tega je stroj še posebej primeren za naloge zategovanja, kot je sestavljanje tablice.
"V enem primeru je bila ena roka stroja uporabljena kot pritrditev, medtem ko je druga roka vstavljala in privijala majhne 3 mm vijake, ki jih je bilo treba natančno namestiti," pravi Patel. "Naš robot se uporablja tudi za pritrditev vezja v ohišje. Ena roka premakne vezje na ohišje, medtem ko druga roka vstavi posamezne vijake in jih zategne z avtomatskim izvijačem."
Sodelujoči roboti se uporabljajo tudi kot mobilni robotski sistemi, ki lahko krmarijo po montažnih linijah in izvajajo postopke polnjenja kjer koli in kadar koli. Ta strategija je bila nedavno uvedena v tovarni električnih konektorjev Stäubli v Allschwilu v Švici, kjer je tekoči trak opremljen s popolnoma avtomatiziranimi in ročnimi delovnimi postajami.
Mobilna platforma HelMo je opremljena s kolaborativnim robotom Stäubli TX2 z največjo nosilnostjo 15 kg in razponom gibanja 1200 mm. Površine na dotik se takoj prenehajo premikati, če pridejo v neposreden stik z osebo. Avtonomni roboti samostojno navigirajo do določenih delovnih postaj, upočasnijo ali ustavijo, ko se ljudje preveč približajo.
HelMo se pozicionira z natančnostjo 0,1 mm in kalibrira svoj položaj s tremi merilnimi točkami, ki so stalno nameščene na delovni postaji. Povezuje se s fiksnimi izhodi za napajanje in stisnjen zrak prek večstranskega priključka in se nato začne premikati.
»Danes lahko stroj namesti ohišja konektorjev in kontaktne zatiče; jutri ga bo mogoče uporabiti v drugih fazah postopka sestavljanja,« pravi Olivier Cremoux, vodja poslovnega razvoja pri Stäubli AG. »HelMo ne dojemamo več kot robota, temveč kot pomočnika, ki je dovolj prilagodljiv, da pomaga, kjer je to potrebno.
"Cilj je ... uporabiti robote kot prilagodljivo alternativo za povečanje razpoložljivosti mešanih montažnih linij ali za zadovoljitev največjega povpraševanja," pojasnjuje Cremu.
Eden od razlogov, zakaj so sodelovalni roboti privlačni za mnoge proizvajalce, je ta, da pogosto stanejo manj kot tradicionalni roboti. Običajno imajo tudi krajšo vračilno dobo in donosnost naložbe, ker so bolj prilagodljivi in jih je mogoče preprosto vključiti v obstoječe montažne linije.
"Običajno pričakujemo donosnost naložbe v manj kot devetih mesecih," pravi Moore iz Universal Robots. »Glede na vse skrite stroške, povezane s tradicionalno robotiko, kot tudi na potencialno daljši čas delovanja prerazporejenih sodelujočih robotov, smo ugotovili, da je povrnitev naložbe pogosto zelo hitra. V našem najbolj prepričljivem primeru (običajno vključuje brizganje) stranke poročajo .trimesečna donosnost naložbe.
"Za večino ponovljivih procesov bo avtomatizacija bolj dosledna in zanesljiva kot ljudje," je dejal Moore. "Medtem ko večina uporabnikov cobotov meri donosnost naložbe s stroški dela in povečanjem produktivnosti, mnogi proizvajalci opazijo tudi izboljšave kakovosti po namestitvi cobotov. To sprosti delovno silo za ocenjevanje in izboljšanje drugih področij obrata, nato pa ustvari dodatno avtomatizacijo in zmanjša količino odpadkov."
Tehnologije za sodelovanje lahko tudi optimizirajo proizvodne linije, kar omogoča pametnejše in bolj funkcionalne postavitve obratov. Sodelovalne robote je mogoče preprosto implementirati v obstoječe montažne linije brez pomembne rekonfiguracije.
»Odtis je manjši, ker ne potrebujete vseh varnostnih varoval in ovir, ki so običajno povezane s fiksno avtomatizacijo,« pravi Fitzgerald iz Rethink Robotics. "Za razliko od velikih tradicionalnih robotskih delovnih celic, sodelovalni roboti ne zahtevajo obsežnega vnaprejšnjega načrtovanja.
"Pomaga vam hitreje napredovati," je dejal Fitzgerald. "Če česa niste upoštevali v fazi načrtovanja, lahko to kompenzirate s prilagodljivostjo robota."
Sodelovalni roboti omogočajo inženirjem hitro in preprosto uvajanje avtomatizacije v montažnih aplikacijah, ki zahtevajo visoko stopnjo interakcije med človekom in strojem. Vendar varnostnih vprašanj ne gre prezreti.
"Edina resnična slabost sodelujočih robotov je, da mnogi ljudje mislijo, da so 'varni' takoj po izdelavi," je dejal Corey Ryan, severnoameriški vodja medicinske robotike pri KUKA Robotics.
"V resnici so roboti le en del sistema in celoten sistem potrebuje temeljito oceno tveganja pred uvedbo," je opozoril Ryan. "Na primer, sodelujoči robot z vrtalnikom na koncu je sam po sebi nevaren brez dodatnih varnostnih sistemov, ki lahko ustavijo vrtalnik, preden se ljudje preveč približajo."
»Mnoga podjetja kupujejo sodelujoče robote, misleč, da lahko odpravijo tipične varnostne ukrepe,« je dodal Rick Brookshire, produktni vodja skupine za Epson Robotics. "Če pa je ocena tveganja pravilna, bo robot zaradi narave aplikacije pogosto moral uporabljati tradicionalne zaščitne ukrepe, kot so svetlobne zavese. Varen robot ne pomeni varne aplikacije."
»Ne domnevajte, da lahko s cobotom odpravite vsa varovala in druge varnostne ukrepe,« dodaja Ed Roney, vodja nacionalnega računa, pooblaščeni sistemski integrator pri FANUC America Corp. »Pogosto napačno prepričanje je, da ocena tveganja ni potrebna za Vendar pa ni.
"Ko ljudje delajo v avtomatizaciji, se morajo zavedati nevarnosti, na katere lahko naletijo," pravi Roney. "Ali so na primer deli ostri ali imajo ostre robove, ki bi lahko predstavljali nevarnost za varnost?"
Eden glavnih argumentov proti sodelujočim robotom je, da stroji žrtvujejo hitrost zaradi varnosti. Da bi omejili silo in zagon, morajo koboti delovati pri nižjih hitrostih kot druge vrste robotov.
Ko gre za sodelujoče robote, morajo inženirji upoštevati nekatere omejitve zmogljivosti. Na neki točki bodo tradicionalni stroji, kot so delta roboti, šestosni roboti ali roboti SCARA, postali najboljše možnosti avtomatizacije.