Mnogi su inženjeri zainteresirani za ove strojeve nove generacije koji mogu kontrolirati sile i sigurno raditi uz ljude na pokretnim trakama bez potrebe za tradicionalnim sigurnosnim uređajima.
Otkako su se kolaborativni roboti prvi put pojavili prije deset godina, transformirali su mnoge tvorničke prostore i olakšali automatizaciju malim proizvođačima. Ova tehnologija također omogućuje mnogim tvrtkama da premjeste proizvodnju u Sjedinjene Države i implementiraju male količine i raznolike proizvodne strategije.
Esben Østergaard, tehnički direktor tvrtke Universal Robots, koja je 2008. uvela suradnju, rekao je: "Kolaborativni roboti danas su posebno privlačni iz nekoliko razloga. Oni rade zajedno s ljudima, a ne da ih zamjenjuju, što je posebno vrijedno jer se gube poslovi u proizvodnji." delikatno pitanje.
"Želimo kontrolu nad tvorničkom automatizacijom vratiti u ruke operatera", objašnjava Østergaard, koji je nedavno primio Engelbergovu nagradu 2018. od Udruge industrije robotike za svoj doprinos industrijskoj automatizaciji. "Ne želimo zamijeniti ljude, već im dati alat koji će im omogućiti da svoj posao obavljaju učinkovitije. Želimo ih osnažiti da prestanu raditi kao roboti i umjesto toga postanu robotski programeri i obavljaju više zadataka s dodanom vrijednošću.
"Ovo bi mogao biti najbolji dugoročni rezultat kolaborativnih robota", rekao je Ostergaard. "Ova preraspodjela ljudske kreativnosti, u kombinaciji s ponovljivošću robota, zadovoljava potrebe i tržišta i kupaca. Zahtjev za visokom personalizacijom proizvoda. kvalitativne promjene, kako za proizvode koji se proizvode tako i za ljude koji ih proizvode."
"Koboti otvaraju vrata proizvođačima koji su kroz povijest bili zabrinuti oko automatizacije proizvodnih linija", dodao je Chris Blanchette, izvršni direktor prodaje u FANUC America Corp., koja nudi pet modela cobota. "Ovo je konačno natjeralo mnoge tvrtke da shvate vrijednost automatizacije."
"Operateri mogu postaviti zajednički stroj uz samo nekoliko sati obuke, dovoljno je lagan da se može premještati po postrojenju nekoliko puta dnevno i može raditi bez čuvara ili čuvara", rekao je Daniel Moore, inženjer tehničke podrške U An . iz Ao Robotics America. "Funkcionalno, svaka slabost ili poteškoća kod tradicionalnih robota može se riješiti promjenom fokusa."
"U prošlosti su se mnogi ljudi bojali robota", rekao je Matt Fitzgerald, potpredsjednik proizvoda tvrtke Rethink Robotics Inc., koja je 2012. objavila kolaborativnog robota Baxter. Kolaborativni strojevi su fleksibilni, jednostavni za upotrebu i sigurni za operirati. "
Očekuje se da će kolaborativni roboti nastaviti poboljšavati kvalitetu, povećavati učinkovitost i smanjivati troškove. Međutim, kao i kod svih alata za automatizaciju, njihova ukupna učinkovitost ovisi o odabiru prave aplikacije i planiranju unaprijed.
Unatoč pompi, kolaborativni roboti imaju prednosti i nedostatke koje inženjeri proizvodnje moraju pažljivo razmotriti. Tehnologija je zanimljiva, ali nije idealna za određene vrste aplikacija. Na primjer, dva nedostatka su ograničeni kapacitet dizanja i manje radne brzine.
Prema Međunarodnoj federaciji robotike, potražnja za kolaborativnim robotima raste za 60% godišnje. Očekuje se da će kolaborativni roboti činiti 34% ukupne prodaje robota do 2025. godine, u odnosu na manje od 5% danas.
SKUPŠTINA Anketa o zapošljavanju 2018. potvrđuje ovaj trend. Više od trećine (38%) asemblera planira implementirati kolaborativne robote u sljedećih 12 mjeseci. To je 7 postotnih bodova više nego 2017. i 12 postotnih bodova više nego 2016. godine.
Budući da je sljedeća generacija kolaborativnih robota toliko fleksibilna i ne zahtijeva gotovo nikakve sigurnosne barijere, mnogi ih proizvođači koriste. Ovi su strojevi posebno privlačni malim tvrtkama. Na primjer, među proizvođačima s manje od 50 zaposlenih, 21% planira implementirati ovu tehnologiju u sljedećih 12 mjeseci. To je 8 postotnih bodova više nego 2017.
Ryan Whitton, istraživački analitičar u ABI Researchu, rekao je: "Mali i srednji proizvođači pokreću potražnju za kolaborativnim robotima. To je potaknuto potrebom za proizvodnim rješenjima koja ne uključuju velika ulaganja u kapitalnu opremu." velike robotske ruke. To uključuje zadatke kao što su održavanje strojeva, kontrola kvalitete i montaža rasvjete. "
Whitton kaže da mali proizvođači trebaju fleksibilna rješenja za automatizaciju koja se mogu lako i brzo prilagoditi promjenjivim potrebama. "Potrebni su im sustavi koji se mogu jednostavno i brzo programirati i koji mogu podržati mnoge vrste zadataka automatizacije", napominje. "Kolaborativni roboti odgovaraju zahtjevu."
Whitton predviđa da će u sljedećih sedam godina isporuke kolaborativnih robota porasti za 50%, dok će isporuke tradicionalnih industrijskih robota porasti za 12%. A globalni prihod od ovih strojeva porast će s današnjih 292 milijuna dolara na više od milijardu dolara do 2025. godine.
Ova sve veća potražnja potaknuta je kraćim životnim ciklusom proizvoda i sve većom upotrebom maloserijskih i mješovitih proizvodnih programa umjesto proizvodnje velikih količina i malih razmjera.
"Proizvođači trebaju fleksibilnija rješenja za automatizaciju kako bi se brzo i učinkovito prilagodili tržištu", rekao je Nicholas De Keyser, voditelj robotske montaže i testiranja u ABB-u. „Proizvodnja postaje sve specijaliziranija i nepredvidljivija, što otežava automatizaciju.
"Kolaborativna automatizacija omogućuje ljudima i robotima da rade zajedno, čineći proizvodnju fleksibilnijom uz održavanje sigurnosti i produktivnosti", objašnjava De Keyser. "Ovo povećava fleksibilnost proizvodnje dopuštajući ljudima i robotima da rade zajedno na zadacima koji su prije zahtijevali zaštitne barijere i kaveze."
"U prošlosti je sastavljanje velikih količina proizvoda po narudžbi često značilo zamoran, delikatan i ponavljajući posao", kaže De Keyser. „S kolaborativnim robotima kao što je naš YuMi, ljudi se mogu usredotočiti na smislenije kognitivne zadatke, dok roboti pružaju neumornu preciznost i izdržljivost.
"YuMi se može instalirati na bilo koju radnu stanicu u tvornici i redistribuirati po potrebi bez ograničenja tradicionalnih sigurnosnih barijera", rekao je De Keyser. "To povećava fleksibilnost i agilnost proizvodnje, što omogućuje češće promjene."
Kolaborativni roboti pojavljuju se u industrijama i aplikacijama koje su se povijesno oslanjale na ručne montažne trake.
"Mnoge tvrtke pokušavaju poboljšati neke od svojih proizvodnih linija putem automatizacije", rekla je Blanchette. "Žele se pozabaviti nekim područjima gdje bi moglo biti problema s ergonomijom ili kvalitetom. Mogu dodati kobote bez promjene konfiguracije proizvodne trake."
Prijave za strojnu obradu općih dijelova idealne su za kolaborativne robote. Mali zadaci poput sortiranja dijelova ili punjenja preše izvrstan su početak.
"Svaki zadatak sastavljanja koji zahtijeva tri ruke, a kobot djeluje kao ljudski pomoćnik", objašnjava Blanchett. "Na primjer, stroj može nositi teže dijelove dok ljudi koriste odvijače za spajanje komponenti.
"U aplikacijama s kratkim životnim ciklusom, kolaborativni roboti omogućuju proizvođačima vrlo brz prijelaz na nove proizvode", rekla je Blanchette. "Također vidimo povećanu potražnju za kolaborativnim robotima u tvrtkama s većom fluktuacijom zaposlenika i u regijama s velikim nedostatkom radne snage."
"Vidimo povećanu potražnju ugovornih proizvođača, posebno tvrtki sa sjedištem u Kini i Meksiku", rekao je Samir Patel, direktor razvoja proizvoda i aplikacija za Kawasaki Robot America, koji redistribuira strojeve u tvornice drugdje.
"Na primjer, tvrtka koja želi promijeniti jednu vrstu ili veličinu PCB-a u drugu jednostavno odvoji našeg robota DuAro i pošalje ga na sljedeću traku za sklapanje", objasnio je Patel. "Oni mogu koristiti istog robota na tekućoj traci, a zatim ga lako ponovno upotrijebiti kasnije tijekom dana na liniji za inspekciju gdje robot učitava i istovaruje sklopne ploče u stroj za inspekciju.
"Također smo vidjeli naše kobote koji se koriste za sklapanje zupčanika za računalne pisače i male ventilatorske jedinice koje se koriste za hlađenje elektroničkih uređaja", dodaje Patel. "Roboti rade rame uz rame s ljudima, pomažući ljudima u obavljanju ponavljajućih zadataka koje je teško izvršiti.
"Ponovljivost našeg stroja s dvije ruke je bliska onoj robota sa šest osi", rekao je Patel. "Odlučili smo riješiti ovaj problem kada smo dizajnirali robota. To čini stroj posebno prikladnim za zadatke stezanja kao što je sastavljanje tableta.
"U jednom slučaju, jedna ruka stroja korištena je kao učvršćenje, dok je druga ruka umetala i zatezala male vijke od 3 mm koji su morali biti precizno postavljeni", kaže Patel. "Naš se robot također koristi za pričvršćivanje tiskane ploče unutar kućišta. Jednom rukom pomiče strujnu ploču na kućište dok druga ruka umeće svaki vijak i zateže ga pomoću automatskog odvijača."
Kolaborativni roboti također se koriste kao mobilni robotski sustavi koji mogu upravljati montažnim trakama i obavljati operacije punjenja bilo gdje i bilo kada. Ova je strategija nedavno implementirana u tvornici električnih konektora Stäubli u Allschwilu u Švicarskoj, gdje je montažna linija opremljena potpuno automatiziranim i ručnim radnim stanicama.
Mobilna platforma HelMo opremljena je kolaborativnim robotom Stäubli TX2 s maksimalnom nosivošću od 15 kg i rasponom kretanja od 1200 mm. Dodirne površine odmah će se prestati kretati ako dođu u izravan kontakt s osobom. Autonomni roboti samostalno navigiraju do određenih radnih stanica, usporavaju ili se zaustavljaju kada se ljudi previše približe.
HelMo se pozicionira s točnošću od 0,1 mm, kalibrirajući svoj položaj pomoću tri mjerne točke trajno instalirane na radnoj stanici. Spaja se na fiksne izlaze za struju i komprimirani zrak preko višesmjernog konektora i zatim počinje svoje kretanje.
"Danas stroj može instalirati kućišta konektora i kontaktne igle; sutra se može koristiti u drugim fazama procesa sklapanja," kaže Olivier Cremoux, voditelj poslovnog razvoja u Stäubli AG. „HelMo se više ne doživljava kao robot, već kao pomoćnik, dovoljno fleksibilan da pomogne tamo gdje je to potrebno.
"Cilj je... koristiti robote kao fleksibilnu alternativu za povećanje dostupnosti mješovitih montažnih linija ili za zadovoljenje najveće potražnje", objašnjava Cremu.
Jedan od razloga zašto su kolaborativni roboti privlačni mnogim proizvođačima je taj što često koštaju manje od tradicionalnih robota. Također imaju tendenciju bržeg razdoblja povrata i povrata ulaganja jer su fleksibilniji i mogu se lako integrirati u postojeće proizvodne trake.
"Obično očekujemo povrat ulaganja za manje od devet mjeseci", kaže Moore iz Universal Robotsa. "S obzirom na sve skrivene troškove povezane s tradicionalnom robotikom, kao i potencijalno dulje vrijeme rada preraspoređenih kolaborativnih robota, otkrili smo da je povrat ulaganja često vrlo brz. U našem najuvjerljivijem primjeru (obično uključuje injekcijsko prešanje), kupci izvješćuju . tromjesečni ROI.
"Za većinu ponovljivih procesa, automatizacija će biti dosljednija i pouzdanija od ljudi", rekao je Moore. "Dok većina korisnika kobota mjeri ROI kroz troškove rada i povećanje produktivnosti, mnogi proizvođači također vide poboljšanja kvalitete nakon instaliranja kobota. To oslobađa radnu snagu za procjenu i poboljšanje drugih područja postrojenja, zatim stvara dodatnu automatizaciju i smanjuje otpad."
Tehnologije suradnje također mogu optimizirati proizvodne linije, omogućujući pametnije, funkcionalnije rasporede pogona. Kolaborativni roboti mogu se jednostavno implementirati u postojeće proizvodne trake bez značajne rekonfiguracije.
"Otisak je manji jer vam nisu potrebni svi sigurnosni zaštitnici i barijere koji se obično povezuju s fiksnom automatizacijom", kaže Fitzgerald iz Rethink Robotics. "Za razliku od velikih tradicionalnih robotskih radnih stanica, kolaborativni roboti ne zahtijevaju opsežno planiranje unaprijed.
"Pomaže vam da brže napredujete", rekao je Fitzgerald. "Ako nešto niste uzeli u obzir u fazi planiranja, to možete nadoknaditi fleksibilnošću robota."
Kolaborativni roboti omogućuju inženjerima brzu i jednostavnu implementaciju automatizacije u montažnim aplikacijama koje zahtijevaju visoku razinu interakcije čovjeka i stroja. Međutim, sigurnosna pitanja ne mogu se zanemariti.
"Jedina stvarna mana kolaborativnih robota je to što mnogi ljudi misle da su 'sigurni' odmah po vađenju iz kutije", rekao je Corey Ryan, sjevernoamerički voditelj medicinske robotike u KUKA Robotics.
"Stvarnost je da su roboti samo jedan dio sustava, a cijeli sustav treba temeljitu procjenu rizika prije implementacije", upozorio je Ryan. "Na primjer, kolaborativni robot s bušilicom na kraju sam po sebi je nesiguran bez dodatnih sigurnosnih sustava koji mogu zaustaviti bušilicu prije nego što se ljudi preblizu."
"Mnoge tvrtke kupuju kolaborativne robote misleći da mogu eliminirati tipične sigurnosne mjere", dodao je Rick Brookshire, voditelj grupe proizvoda za Epson Robotics. "Međutim, ako je procjena rizika točna, zbog prirode primjene robot će često morati koristiti tradicionalne zaštitne mjere kao što su svjetlosne zavjese. Siguran robot ne znači i sigurnu primjenu."
"Nemojte pretpostavljati da možete eliminirati sve čuvare i druge sigurnosne mjere s kobotom," dodaje Ed Roney, nacionalni voditelj računa, ovlašteni integrator sustava u FANUC America Corp. "Uobičajena zabluda je da procjena rizika nije potrebna za Međutim, nije.
"Kada ljudi rade u automatizaciji, moraju biti svjesni opasnosti s kojima se mogu susresti", kaže Roney. "Na primjer, jesu li dijelovi oštri ili imaju oštre rubove koji bi mogli predstavljati sigurnosnu opasnost?"
Jedan od glavnih argumenata protiv kolaborativnih robota je da strojevi žrtvuju brzinu radi sigurnosti. Kako bi ograničili silu i zamah, koboti moraju raditi manjim brzinama od drugih vrsta robota.
Kada je riječ o kolaborativnim robotima, inženjeri moraju uzeti u obzir neka ograničenja performansi. U nekom trenutku, tradicionalni strojevi kao što su delta roboti, roboti sa šest osi ili SCARA roboti postat će najbolje mogućnosti automatizacije.