Źródło: Universal Robots

Dzięki zaletom i łatwej implementacji roboty współpracujące pojawiają się dziś na wielu stanowiskach pracy w zakładach produkcyjnych i nie tylko. Znacznie zwiększają wydajność zespołów ludzkich.

Na świecie bardzo szybko rośnie rynek cobotów. Jak podano w najnowszym raporcie Mordor Intelligence globalny rynek robotów współpracujących został wyceniony na 668,3 mln dolarów w 2020 r. i oczekuje się, że osiągnie 1876,8 mln dolarów do 2026 r., przy średnim rocznym wzroście w latach 2021–2026 na poziomie 18,37%. Oczekuje się, że spadające koszty i wysoki zwrot z inwestycji oferowany przez roboty pozytywnie wpłyną na rynek. Stają się one również coraz bardziej przystępne cenowo, łatwiejsze w użyciu i mniej skomplikowane, jeśli chodzi o ich programowanie i szkolenie obsługi. Analitycy firmy uważają, za ważne trendy rynkowe związane z tą klasą robotów rosnące zapotrzebowanie na automatyzację w różnych procesach przemysłowych, niedobory siły roboczej. Stosowane w przemyśle motoryzacyjnym są bardziej wydajne i wykorzystywane ekonomicznie ze względu na ich większą szybkość, dokładność, precyzję, elastyczność i zwinność. Ma to również znaczenie ze względu na wzrost złożoności produkcji samochodów osobowych w ciągu ostatnich dziesięciu lat. Szersze wykorzystywanie robotów współpracujących to dziś również możliwość zachowania dystansu pomiędzy pracownikami w przypadku pandemii takiej jak COVID-19. Jaka jest dziś sytuacja, jeśli chodzi o roboty współpracujące? Zapytaliśmy producentów i dostawców o nowości, jakie pojawiły się na rynku i o opinię, na jakie elementy zwrócić uwagę dobierając robota współpracującego do swoich potrzeb.

Nowości

– Obecnie wprowadzamy wiele nowości w zakresie robotów współpracujących – mówi Radosław Matiakowski prezes firmy CoRobotics. – Pierwsze z nich to kolejne modele cobotów HCR, które będą charakteryzować się większym udźwigiem i zasięgiem. Wkrótce odbędzie się ich oficjalna premiera, która znacznie zwiększy szerokie już spektrum zastosowań robotów HCR. Drugi rodzaj nowości to kolejne gotowe stworzone w Polsce aplikacje do intuicyjnego i samodzielnego wdrożenia, a wśród nich rewolucyjny Paletyzer obsługujący 2 palety do wysokości 200 cm. Kolejną nowością jest robot do rozkładania i klejenia kartonów o dowolnych formatach, który został wprowadzony na przełomie lutego i marca spotykając się z ogromnym zainteresowaniem firm z całego świata. Jeśli dodamy do tego case packer do pakowania produktów jednostkowych w kartony, robota spawalniczego EasyWelder pracującego w myśl zasady Plug’n’Weld to mamy szerokie spektrum nowości w dziedzinie cobotów HCR, które dystrybuujemy w Polsce.

Mateusz Amroziński, key account manager w firmie FANUC Polska, wśród nowości wskazuje na linię innowacyjnych robotów współpracujących – FANUC CR, w której producenci mogą znaleźć najsilniejszego robota współpracującego na świecie – model FANUC CR-35iA o udźwigu 35 kg oraz mniejsze modele robotów współpracujących (o udźwigu 4 kg, 7 kg, 14 kg, 15 kg), które pozwalają bezpiecznie automatyzować nowe obszary produkcji. W skład rodziny wchodzą także lekkie i łatwe w programowaniu (wyposażone w intuicyjne interfejsy i opcje oprogramowania typu drag&drop) roboty współpracujące nowej generacji – FANUC CRX. – Producenci mogą obecnie korzystać z oferty obejmującej dwa modele: CRX-10iA oraz wersji o wydłużonym zasięgu CRX-10iA/L. Jednak warto zaznaczyć, że wkrótce ten wybór będzie znacznie większy. FANUC właśnie zapowiedział poszerzenie linii CRX o trzy nowe modele robotów – CRX-5iA, CRX-20iA/L i CRX-25iA – dodaje Mateusz Amroziński.

Firma KUKA od dłuższego czasu ma w ofercie jeden z najlepszych na rynku robotów współpracujących, czyli robota LBR iiwa. Obecnie jest na etapie wprowadzania nowego produktu – robota LBR iisy. Jest to robot opracowywany i prezentowany już w 2018 r. Jednak chciano zaoferować nie tylko nowy model robota, ale cały Ekosystem iiQKA pozwalający na szybkie i łatwe wdrożenie aplikacji budowanych na podstawie niego. Stąd wprowadzany jest nowy system operacyjny pracy robota (jeszcze bardziej intuicyjny dla mniej zaawansowanych użytkowników) KUKA.iiQKA.OS i nowy panel sterujący KUKA smartPAD pro. Ekosystem iiQKA będzie obejmował rosnącą i globalną sieć doświadczonych ekspertów z dziedziny automatyzacji i robotyki, twórców oprogramowania i procesów oraz dostawców komponentów do budowy aplikacji. Na początek zostanie on uruchomiony w ramach grupy Kluczowych Partnerów Ekosystemu iiQKA obejmującej głównych dostawców m.in. w zakresie chwytaków, elementów podciśnieniowych, czujników bezpieczeństwa czy też wizji 3D. Jak mówią przedstawiciele firmy, partnerstwo to pozwoli na łatwe projektowanie, budowę, a następnie rozruch aplikacji.

Jak mówi Aleksandra Binkiewicz, specjalista ds. wsparcia technicznego w ABB, firma pracuje nad rozwojem parametrów użytkowych cobotów, takich jak prędkość, zasięg, czy też udźwig. Ma to na celu rozbudowanie portfolio w taki sposób, aby wspomóc robotyzację zakładów produkcyjnych w jak najszerszym zakresie, nie zapominając przy tym o bezpieczeństwie współpracy na polu człowiek-robot. Co więcej, obszarem rozwoju są nie tylko manipulatory, ale także poszerzenie funkcjonalności kontrolerów, ekosystemu, a także narzędzi ułatwiających wdrażanie stanowisk, uzupełnia Aleksandra Binkiewicz.

Daniel Niepsuj, Channel Development Manager w firmie Universal Robots podkreśla, że ekosystem UR+ obejmujący rozwiązania kompatybilne z cobotami UR stale się rozwija. – Na ten moment współpracujemy z ponad 300 zewnętrznymi firmami, które opracowują m.in. chwytaki, wyspecjalizowane narzędzia, rozwiązania mobilne, oprogramowanie czy zestawy do poszczególnych aplikacji, np. spawania czy paletyzacji. Ta współpraca ułatwia opracowanie optymalnego rozwiązania w krótkim czasie. Ponadto użytkownik ma pewność, że system robotyczny z naszym cobotem i dodatkowym osprzętem będzie działał prawidłowo – dodaje Daniel Niepsuj.

Na co zwracać uwagę?

Radosław Matiakowski przypomina, że dużo się mówi o łatwości programowania czy szybkości wdrożenia robotów współpracujących. Jednak istotne są również inne aspekty stosowania cobotów. – Warto zwrócić szczególną uwagę na dobrą analizę procesów produkcyjnych, a w jej wyniku przygotowanie optymalnej i całościowej koncepcji wdrożenia. Zwracamy uwagę na wiele szczegółów m.in. czasy cyklu, wolumeny ilościowe produktów, bufory materiałowe, systemy podawania elementów dla robota, integracja z sąsiadującymi maszynami, dostępne miejsce i wiele pomniejszych szczegółów, które decydują o udanym wdrożeniu. Nie mniej ważne są kompetencje operatorów, którzy będą pracować z tymi nowoczesnymi narzędziami. Jako CoRobotics kładziemy duży nacisk na przekazywanie umiejętności programowania, instalowania i wdrażania robotów współpracujących, by użytkownik mógł w 100% wykorzystywać nowoczesne technologie robotyczne i samodzielnie wdrażać je w nowych obszarach.

Z kolei Mateusz Amroziński uważa, że roboty współpracujące korzystają z najwyższych standardów bezpieczeństwa, dzięki czemu mogą być bez obaw eksploatowane w obszarach pracy ludzi, bez dodatkowych barier. W przeciwieństwie do tradycyjnych robotów przemysłowych za sprawą zaawansowanych funkcji hamowania, algorytmów detekcji kolizji w kontrolerze oraz serwonapędów o małej inercji potrafią odpowiednio reagować na zamiany w otoczeniu. Jednak, mimo że robot współpracujący jest bezpieczny, to nie można zapominać o tym, że stanowi on tylko element stanowiska zrobotyzowanego. Ryzyko związane jest również z efektorem (narzędziem umieszczonym na końcu ramienia robota) oraz z obiektem manipulowanym lub przetwarzanym przez robota. Przewidując zadania, które zostaną powierzone robotowi, należy brać pod uwagę fakt, że będzie on wyposażony np. w chwytak, ssawkę czy aplikator kleju, które również muszą być w pełni bezpieczne. Warto zwrócić uwagę, by osprzęt nie miał np. ostrych krawędzi, które mogłyby stanowić zagrożenie dla człowieka podczas pracy. Roboty współpracujące wymagają szczególnej dbałości o poprawność procesu wdrożenia. W przypadku każdej planowanej aplikacji należy przeprowadzić indywidualną analizę ryzyka, która pozwoli wyeliminować potencjalne przeszkody i precyzyjnie dobrać prędkość robota do potrzeb aplikacji. – Niezwykle istotne jest to, by robot współpracujący został zaprojektowany w sposób umożliwiający jego szybkie zatrzymywanie przy najmniejszym kontakcie z operatorem, a także, by możliwe było precyzyjne definiowanie sił, przy których takie zatrzymanie ma nastąpić. Jest to najważniejsze narzędzie, obok ograniczeń prędkości, pozwalające dostosować cobota do bezpiecznej pracy na konkretnym stanowisku – dodaje Mateusz Amroziński.

Specjaliści z firmy KUKA również zwracają uwagę na to, by także narzędzie zamontowane na robocie było bezpieczne dla człowieka znajdującego się w jego sąsiedztwie. Dzięki m.in. intuicyjnej obsłudze, opcjonalnemu, wstępnie skonfigurowanemu i zamontowanemu chwytakowi wprowadzenie robotów współpracujących nie będzie wymagało długotrwałego szkolenia ani nauki skomplikowanych technik programowania. O tym, jak to jest proste, można przekonać się, oglądając filmy z serii Rozpoczęcie pracy z systemem iiQKA i LBR iisy na stronie KUKA. Warto jednak pamiętać, że kobot z racji współpracy z człowiekiem ma też pewne ograniczenia. Dwa najbardziej kluczowe to zmniejszenie maksymalnej prędkości pracy oraz udźwigu takiego robota. Istotne jest wiec, by dobrze przeanalizować czy robot współpracujący jest najlepszym rozwianiem dla aplikacji, czy też jednak zastosować klasycznego robota z odpowiednim wygrodzeniem lub oczujnikowaniem tam, gdzie współpraca z człowiekiem jest sporadyczna, lub mniej bezpośrednia, uważa firma KUKA.

– Myślę, że najczęściej pomijanym aspektem przy wyborze rozwiązania z robotem współpracującym jest przedstawienie klientowi istoty zabezpieczenia stanowiska – mówi Aleksandra Binkiewicz. – Często zakłada się, że robot sam w sobie jest bezpieczny i przystosowanie procesu do współpracy ramię w ramię z operatorem nie wymaga wiele dodatkowej pracy. Natomiast sam robot, o ile ma zabezpieczenia konstrukcyjne oraz systemowe, to jednak nie uwzględnia charakteru procesu produkcyjnego, cech obsługiwanego detalu, a także otaczających go, czy sprzężonych z nim maszyn. Dopiero po przygotowaniu wstępnych założeń dla całości aplikacji możemy oceniać ją pod kątem funkcjonalności, wydajności oraz ceny.

Daniel Niepsuj uważa, że z pewnością warto zastanowić się, jaka część z powtarzalnych procesów jest aktualnie wykonywana przez pracowników i czy, gdyby była taka możliwość, ci pracownicy mogliby realizować inne zadania, przynoszące firmie dodatkową wartość. Biorąc pod uwagę trudną sytuację na rynku pracy, jest to kluczowy obszar, w którym coboty mogą pomóc. Warto także wziąć pod uwagę fakt, że cobot może przejąć różne zadania w ramach jednej organizacji, np. otwierać maszynę CNC, ładować element do obróbki, wyjmować elementy, a następnie poddawać je kontroli jakości i paletyzować. – Dzięki niewielkim rozmiarom, niskiej masie i braku konieczności wygrodzenia, robot współpracujący może być łatwo przemieszczany, będzie zatem odpowiedni także do zakładów o ograniczonej przestrzeni roboczej – podkreśla Daniel Niepsuj.

Obsługa

Jak twierdzi Radosław Matiakowski, jest kilka elementów związanych z cobotami, które wydają się kluczowe, jeśli mówimy o ich obsłudze. Po pierwsze warto wybierać rozwiązania produkowane przez duże firmy, których potencjał umożliwia oferowanie wysokiej klasy, sprawdzonego sprzętu, który od kilku lat z powodzeniem pracuje w wielu fabrykach. Z drugiej strony warto zwracać uwagę na solidną konstrukcję np. wytrzymała metalowa obudowa, praca w wymagających warunkach np. certyfikacja CleanRoom, stopień ochrony obudowy IP54. Po trzecie łatwy interfejs programowania, o którym najlepiej przekonać się osobiście, poprzez stworzenie programu odzwierciedlającego wymagania procesu, który chcemy zrobotyzować. W CoRobotics prowadzimy warsztaty dla klientów, gdzie w obecności naszych Specjalistów mogą zobaczyć jak intuicyjnie i szybko można stworzyć program do obsługi danego procesu produkcyjnego. Nie bez znaczenia jest też lokalny dostęp w Polsce do wsparcia technicznego, serwisu i szkoleń, co w przypadku wystąpienia nieplanowanych okoliczności pozwala uzyskać natychmiastową pomoc.

Zgodnie z opinią Mateusza Amrozińskiego decydując się na inwestycję w robota współpracującego, należy przede wszystkim zwrócić uwagę na aspekty związane z bezpieczeństwem oraz na prawidłowość doboru robota do potrzeb danej aplikacji. Trzeba również zwrócić uwagę na to, czy dany robot kolaboracyjny spełni wymagania aplikacji w zakresie efektywności (roboty z tej grupy poruszają się często z mniejszymi prędkościami, niż standardowe roboty). Należy także pamiętać o zasadach prawidłowego użytkowania robota podczas pracy. Podczas użytkowania robotów współpracujących należy przestrzegać zasad ich prawidłowego utrzymania, podobnie jak w przypadku innych robotów. Należy pamiętać o regularnych przeglądach okresowych i używaniu robota zgodnie z zaleceniami producenta. Zasady eksploatacji robota są ściśle określone w instrukcji opracowanej przez firmę integratorską, odpowiedzialną za wdrożenie. – Wystarczy stosować się do zaleceń producenta stanowiska zrobotyzowanego, by w pełni korzystać z potencjału tkwiącego w robocie, a jednocześnie zapewnić maszynie długą żywotność – podkreśla Mateusz Amroziński.

Jak twierdzą specjaliści z firmy KUKA, bardzo ważne jest, by przy doborze robota do aplikacji zwrócić uwagę na przystosowanie do aplikacji przemysłowych. Czyli do obsługi większości najważniejszych standardowych funkcji przemysłowych, takich jak protokoły fieldbus, WE/WY, bezpieczeństwo i wiele innych. Dzięki temu robot współpracujący może być zintegrowany z istniejącymi środowiskami przemysłowymi. Kolejna to szybki czas przygotowania do produkcji. Ważne by robot był gotowy do użycia od momentu dostawy w krótkim czasie i równie szybko mógł być wykorzystany do nowych zastosowań. Liczy się elastyczność. Robot współpracujący ma być nie tylko łatwy w obsłudze, ale również wszechstronny — tak by można go użyć w wielu zastosowaniach w zakładzie: zarówno przy załadunku i rozładunku maszyn, pakowaniu, precyzyjnych testach, przenoszeniu materiałów, jak i w wielu innych zastosowaniach ogólnych. To również zintegrowane okablowanie i zasilanie robota. Pozwala to na szybką i łatwą wymianę narzędzi, podczas gdy kompaktowa obudowa z niewielkim układem sterowania sprawia, że zmieści się on niemal w każdej przestrzeni, zaś funkcje bezpieczeństwa pozwalają na pracę bez użycia ogrodzenia. Z kolei ekosystem współpracy, to łatwość do rozbudowy aplikacji, czyli gdy komponenty i rozszerzenia oprogramowania są dostępne do zaimplementowania od dostawców ekosystemu, można szybko rozszerzyć zakres działania robota współpracującego.

Aleksandra Binkiewicz zwraca uwagę na znaczenie łatwości programowania cobota. Wynika to z idei współpracy. Oprócz tego, że system musi umożliwiać bezpieczną koordynację działań między operatorem a robotem, powinien także stwarzać warunki do łatwej komunikacji i modyfikacji instrukcji koniecznych do przeprowadzenia procesu. W tym celu najczęściej tworzy się interfejsy, które w sposób graficzny przedstawiają położenie robota oraz przebieg programu. Ułatwia to jego obsługę. Dodatkowo dzięki temu zyskujemy mniejszą złożoność procesu przezbrojenia. Istotnym aspektem jest również prostota przemieszczania manipulatora do pożądanej pozycji. W tym celu, oprócz standardowych rozwiązań jak na przykład joystick, implementuje się rozwiązania umożliwiające wodzenie ramieniem poprzez ręczne przesuwanie ramienia. – Obsługę ułatwiają również dodatkowe przyciski na ramieniu robota oraz kontrolki sygnalizujące stan systemu – uzupełnia Aleksandra Binkiewicz.

Daniel Niepsuj jest przekonany, że z samej definicji robotów współpracujących wynika kilka kwestii – Bezpieczeństwo współpracy w bliskości pracowników z uwagi na system bezpieczeństwa oraz przystosowaną do tego konstrukcję (pamiętajmy o analizie ryzyka dla całego stanowiska!), łatwość programowania i intuicyjna obsługa. Czas przezbrojenia do nowego zadania jest także kluczowy – dzięki temu coboty są tak uniwersalne w zastosowaniu. Z pewnością ważna jest także dostępność dużej gamy narzędzi i akcesoriów, która pozwala na stworzenie potrzebnej aplikacji zgodnie z potrzebami danego zakładu, procesu czy produktu – dodaje Daniel Niepsuj.

Przedstawiając roboty współpracujące, warto też zwrócić uwagę na dodatkowe wyposażenie. Jak mówi Michał Czepczyk menedżer ds. robotyki w firmie igus – opracowaliśmy zestaw do zarządzania kablami dla robotów, z uniwersalnie zaprojektowanymi uchwytami mocującymi na rzepy i ponad 100 ogniwami prowadnika triflex R, który zapewnia ochronę przewodów w porównaniu do peszli. System dresspack triflex R zaprojektowaliśmy z myślą o zastosowaniach zrobotyzowanych, ponieważ środowisko, w którym pracują roboty, jest bardzo wymagające. e-prowadnik umożliwia prowadzenie przewodów we wszystkich osiach, zapewnia kompletny system ochrony i gwarantuje płynny, elastyczny ruch tak niezbędny w robotyce. Uchwyty mocujące na rzepy z podkładką antypoślizgową można zamocować wokół ramienia cobota o dowolnej średnicy, co ułatwia inżynierom wybór zestawu niezależnie od producenta robota. Wsporniki są również łatwe w montażu i mają zaokrąglone krawędzie, aby zmniejszyć ryzyko obrażeń osób wchodzących w interakcję z cobotami. Podstawową zaletą elastycznych, formowanych wtryskowo uchwytów, jest to, że idealnie dopasowują się do konturów robota. Dzięki mocowaniu za pomocą bezsilikonowej taśmy Velcro, zaciski triflex R COB są antypoślizgowe. Ponadto, do przyłącza montowane są różne opcje uchwytów montażowych. Niewątpliwie jest to rozwiązanie stosowane jako opcja niskokosztowa.

Warto na takie elementy związane z implementacją robotów współpracujących w środowiskach produkcyjnych zwrócić uwagę.

Autor: Bohdan Szafrański

Pełny tekst w wersji PDF poniżej lub proszę kliknąć link do pobrania pliku PDF
GM_2022_2_26_29_Coboty