Jste zde

Současný stav a vývoj trhu kolaborativních robotů

Antonín Vojáček, 12. Únor 2023 - 21:41

Flexibilní snadno použitelné kolaborativní roboty (koboty) s vysoce výkonnými schopnostmi pozitivně ovlivňují průmyslovou budoucnost. Jejich použití však je nutné pro každou aplikaci vhodně posoudit.

Současný stav oblasti kolaborativních robotů

Od dob konvenčních průmyslových robotů se proces výběru robota rychle vyvíjí od tradičních průmyslových robotů až po kolaborativní robotická ramena, od drahých až po cenově dostupnějších, ale vysoce schopných robotů a jejich periferií pro prostorově úsporné půdorysy, které optimalizují produktivitu a řízení dodavatelského řetězce. Konvenční průmyslové roboty, které jsou navrženy pro rychlost, sílu a opakovatelnost, nadále ovlivňují širokou škálu nudných, špinavých, nebezpečných a někdy i nepříjemných prací. Například aplikace pro montáž, lakování, řezání, dokončovací práce, řezání apod. jsou podporovány mnoha tradičními robotickými rameny.

Průmyslové roboty, které jsou určeny k tomu, aby pracovaly autonomně nebo nezávisle na člověku, budou i nadále důležitým řešením pro mnoho výrobních úkolů. Očekává se, že minimálně do roku 2027 poroste poptávka ročním tempem růstu (CAGR) až 43 %. Trh s koboty je připraven uspokojit rostoucí poptávku robotů například tím, že poskytují kolaborativní roboty s průmyslovou silou, které se rychle a bezpečně vypořádají s náročnými výzvami - například v prostředí s velkým mixem různých úkonů a malým objemem výroby.

Vysoká očekávání výkonu

Postupný vývoj bezpečnostních standardů, senzorových technologií, softwarových algoritmů, snadné možnosti programování, flexibilní nástroje end-of-arm (EOAT) a další periferie umožňují kolaborativním robotům budování důvěry u rozhodovacích manažerů a nutí mnohé k implementaci flexibilních kobotů natolik, že kolaborativní roboti jsou již nejrychleji rostoucím segmentem robotického průmyslu. Dnešní omezení podlahové plochy a naléhavé požadavky na uvedení na trh podporují použití flexibilní, ale účinné automatizace, která usnadňuje bezpečnou interakci člověka a robota. Koncoví uživatelé hledají roboty, které jsou konstruovány tak, aby bezpečně pracovaly s lidmi nebo vedle nich. Je však dobré mít na paměti, že název kolaborativní robot nestačí k tomu, aby byla aplikace považována za bezpečnou. Musí být provedeno důkladné posouzení rizik celého robotického systému včetně robota, obrobku, pracovního prostoru a EOAT. Pokud některá z těchto kritických oblastí nesplňuje specifikované bezpečnostní normy, aplikace nesplňuje podmínky a nemůže být schválena bez náležitého zmírnění rizika.

Aby výrobci dosáhli požadované úrovně bezpečnosti, často používají různé inteligentní technologie, které umožňují správný režim spolupráce mezi člověkem a robotem - například:

technologii Power and Force Limiting (PFL),
ruční navádění,
bezpečnostní zastavení (Safety Monitored Stop),
monitorování rychlosti a oddělení (Speed and Separation Monitoring),

Spolu se zvýšenou bezpečností pak dnes uživatelé od kolaborativních robotů a systémů očekávají, že budou prostorově efektivní se sníženým střežením pro optimalizaci podlahové plochy, budou využívat intuitivní příslušenství pro snadnější použití a efektivitu a poskytovat dokonalou flexibilitu pro rychlou změnu nastavení a implementace robotického systému.

To vše společně poskytuje plynulý uživatelský zážitek schopný snížit prostoje robotů, zlepšit dobu provozuschopnosti zařízení, snížit náklady a zvýšit morálku zaměstnanců.

Chytré návrhy systémů

Pokud jde o výběr kolaborativního systému pro konkrétní úkol, měly by se vždy pečlivě analyzovat konkrétní požadované operace kobota pro daný úkol. Od nosnosti, maximálního dosahu a konstrukce (litý hliník vs. extrudovaná trubka), až po celkové stopy, hodnocení ochrany proti vniknutí (krytí IP), až po možnosti maziva. Pokud tak neučiní, bude to s největší pravděpodobností mít za následek nevýraznou návratnost investic (ROI) a následnou další nízkou důvěru ve schopnosti kobotů.

Kolaborativní roboty se obvykle snaží být uživatelsky přívětiví a obvykle se vyznačují intuitivním grafickým rozhraním pro snadné programování a tedy pro rychlé nasazení a přemístění na vyžádání. Moderní ovládací prostředky, jako "Smart Pendant", například využívá technologii "Smart Frame", díky níž je programátor robota referenčním souřadnicovým rámcem a robotem se tak pohybuje vzhledem k pozici uživatele. Tato funkce tak eliminuje potřebu konvenčních souřadnicových rámců (X, Y, Z) a umožňuje rychlou a snadnou implementaci robotického systému pro základní montáže, manipulace, vstřikování, kontrolu, obsluhu strojů a úkoly typu pick & place.

Technologie Smart Pedant a Smart Pattern pro roboty YASKAWA.

Mnoho výrobců však stále v oblasti nabídky i vývoje kolaborativních robotů ve výsledku využívá řešení, které se nazývá „kolaborativní hybrid“. Tyto robustní systémy typicky využívající více provozních režimů k zajištění bezpečnosti a spoléhající se na technologie třetích stran pro detekci lidské blízkosti a snaží se poskytnout to nejlepší z obou světů: tedy snadné přepínání mezi rychlostí spolupráce v režimu PFL nebo plnou rychlostí v průmyslovém režimu (na základě posouzení rizik a požadavků).

Spolu se snadným programováním tyto odolné "kolaborativní hybridy" obvykle nabízejí nosnost 10 až 30 kg a působivý maximální dosah pro větší flexibilitu v různých oblastech aplikací. Kolaborativní roboty, jako je například YASKAWA Motoman HC20, jsou také proto často vybaveny běžnou montážní přírubou ISO nástroje a elektrickým připojením pro rychlé a jednoduché nasazení, které se snadno přizpůsobí kolísání výroby. Známkou těchto vysoce všestranných modelů robotů je také dobrá spolupráce s řešeními třetích stran, včetně integrovaných nástrojů pro vidění a vnímání pro přizpůsobení objektů, které mohou mít různou výšku, nebo odstranění podavačů dílů nebo přípravků. V závislosti na aplikaci lze sady pro vývoj softwaru (SDK) dokonce použít ke spojení více komponent pro automatizaci konkrétního procesu do jediného vhodného souboru. Programovací rozšiřující sady, jako jsou například "Smart Pattern", jsou mimořádně užitečné pro opakované skládání, vyjímání ze stohu, balení kufrů a úlohy nakládání/vykládání stroje, generování kódu pro specifické vzory a začleňování konceptů pro nastavení rámů, definice souborů stavu nástrojů a I/O úlohy.

Budoucnost použití kobotů

V budoucnu výrobci přijmou koncept spolupráce, využívající extrémně robustní koboty k řešení různých úkolů. Předpokládá se, že si koboty v blízké budoucnosti udrží většinu růstu trhu a v oblastech manipulace s materiálem a montáží a budou nadále pozitivně ovlivňovat téměř všechna průmyslová odvětví. Zároveň koboty s krytím IP67 se rychle stávají průmyslovým standardem ve stísněných prostorech, kde je nutné pracovat v oblastech zasažených odstřiky řezné kapaliny, rozstřiky ze svařování a dalších částic při výrobě.

S ohledem na kolaborativní svařování jsou vysoce flexibilní koboty s ručně vedeným učením vhodné pro doplnění ručního svařování zejména velkých a těžkých obrobků. Modulární konstrukce svařovacích stolů s obloukovým výbojem a zmírněním kouře jsou mimořádně užitečné, protože podporují současné podmínky pracovní síly a zároveň umožňují konzistentní kvalitu svaru. Pomocné aplikace, jako je Universal Weldcom Interface (UWI), pomáhají uživatelům získat snadnou kontrolu nad jakýmkoli svařovacím procesem nebo parametrem, včetně napětí, proudu a rychlosti podávání drátu.

Zajímavou novinkou v oblasti služeb s kolaborativní robotikou je koncepce RaaS (Robotika jako Služba). Ta má pomáhat výrobcům škálovat výrobu směrem nahoru nebo dolů dle výrobních cílů. Tento koncept na vyžádání umožňuje tvůrcům rozhodnutí (manažerům) využít robotickou automatizaci i pro celou řadu aplikací nákladově efektivním způsobem.

Závěr

Využití kolaborativních robotických systémů pro svařování a další běžné aplikace, včetně použití kobotů pro autonomní mobilní roboty (AMR), se určitě bude v blízké budoucnosti i nadále objevovat a prostupovat průmyslovou krajinou. Zatímco společnosti všech velikostí, které najdou soudržnou rovnováhu mezi lidskými pracovníky a kolaborativními technologiemi, by měly očekávat nárůst produktivity, střední až malí výrobci mohou zaznamenat největší transformaci. Ať tak či onak, flexibilní, snadno ovladatelné koboty se budou dále vyvíjet a rozšiřovat výrobu, což by mělo pozitivně ovlivnit průmyslovou budoucnost.

Výrobce YASKAWA představí své produkty také letos na veletrhu HANNOVER MESSE. Veletrh HANNOVER MESSE nabízí ucelený obraz technologických možností pro průmysl dneška i zítřka – od digitalizace složitých výrobních procesů a využití vodíku k provozu celých výrobních zařízení až po použití softwaru k evidenci a snižování emisí CO2. Viz stránky výstavy na www.hannovermesse.de/en/