Kolaborativní roboty: od jednoduchých aplikací ke složitějším

-- 17.05.18

Automatizace výrobních provozů je dnes často diskutované téma a opakovat důvody, proč tomu tak je, by bylo nošením dříví do lesa. Od otázky „Automatizovat, či ne?“, která je již vyřešena, se nyní přesouváme do fáze „Jak automatizovat?“. A to může být v mnoha podnicích, které nemají přesné informace o potenciálu kolaborativní robotiky, trochu problém. Zejména mezi SMB společnostmi totiž o robotice koluje řada mýtů; jedním z nich je například ten, že „robotika je určena pouze pro velké a složité provozy“.

U kolaborativních robotů je tomu ale přesně naopak: Čím jednodušší a triviálnější úkon, tím rychlejší a efektivnější bude nasazení a provoz robotu. Postupem času je samozřejmě možné coboty zapojit i do složitějších operací, což technicky nebývá problém, ale obecně se doporučuje začít s jednotvárnými, opakovatelnými či namáhavými činnostmi, které nejvíce mrhají potenciálem zaměstnanců. Jaké aspekty vzít přitom v potaz? 

Výkon

Coboty obvykle vykonávají jednoduchý proces zhruba stejně rychle jako běžný pracovník, takže automatizace je ideální hlavně v případech, kdy není potřeba měnit stávající výrobní kapacitu, ale spíše zvýšit produktivitu a dosáhnout vyrovnané kvality produktů. Pokud je potřeba coboty využívat ve vyšším tempu, než s jakým dokáže pracovat personál, bude pravděpodobně nutné pořídit další systémy k zajištění bezpečnosti lidí, naučit coboty pohybovat se po složitějších trajektoriích a věnovat pozornost jejich zatížení. 

Díly a jejich uspořádání

Mezi ideální úkoly pro coboty patří přemisťování součástek, které mají stejnou velikost a tvar, což usnadňuje volbu koncového nástroje, jenž je uchopuje. Pro jednodušší naprogramování se umístí díly na stejné místo na stůl nebo podložku, aby mohl robot stále opakovat ten samý proces. Je též možné součástky uspořádat do matice, tak aby bylo možné robot naučit, kde je položený první a poslední kus a kolik kusů je v každém řádku a sloupci. Pro složitější aplikace je potřeba použít systémy strojového vidění či čidel k rozeznávání a uchopování dílů. Manipulace s díly, které mají odlišný formát (velikost a tvar) nebo které jsou nepravidelně uspořádané (naházené v krabici), je samozřejmě možná, ale je náročnější, nákladnější a zdlouhavější.

Spolupráce s lidmi

Kolaborativní roboty jsou navrženy tak, že v drtivé většině situací mohou pracovat bezpečně po boku lidí. Definovat správnou kooperaci člověka s cobotem pro konkrétní situaci však pomůže hodnocení rizik. Stejně jako když spolupracují lidé, je třeba dávat pozor zejména při použití pohyblivých částí s ostrými hranami nebo při činnosti s řezným nástrojem, svařovacím hořákem či brusným kotoučem. Při složitějších aplikacích, kdy se cobot pohybuje vysokou rychlostí nebo jsou-li s jeho provozem spojená jiná bezpečnostní rizika, může být zapotřebí bezpečnostní signalizace nebo bezpečnostní skener, aby se rameno zpomalilo nebo zastavilo, když do pracovního prostoru vstoupí člověk.

Konektivita a integrace

V rámci automatizačního projektu je třeba zvážit, s jakými stroji bude cobot spolupracovat a jak bude taková interakce vypadat. Bude cobot jednoduše vykonávat činnost za člověka, například otevírat dveře, odebírat či ukládat součástky nebo tisknout tlačítko? Nebo bude potřeba vytvořit těsnější integraci mezi robotem a strojem s přímou interakcí? Čím těsněji bude cobot propojený se strojem, tím složitější bude daný proces automatizovat.

Uchopovače a koncové nástroje

Koncový nástroj se upevňuje k rameni robotu, manipuluje s díly a bezprostředně spolupracuje se stroji. Nejčastěji se jedná o dvouprstý uchopovač ke zvedání dílů, ale využít je možné i přísavné držáky, nástroje pro bodové sváření nebo stříkací zařízení, případně téměř cokoli jiného, co dokáže splnit potřeby výrobní operace. Pro nejběžnější úkony jsou k dispozici standardizované nástroje, které bývají jednoduchým a úsporným řešením. V případě specializovaného úkonu bude potřeba nástroj vytvořený přesně podle konkrétních požadavků, který může zvýšit náklady a dobu nasazení robotu do výroby.

Upevnění a přemisťování

V případě těch nejjednodušších aplikací se cobot upevní na jedno místo a v této pozici vykonává stále jednu a tu samou činnost. Pokud je potřeba, aby tuto činnost vykonával flexibilně na více místech, je nutné ho mezi jednotlivými sekvencemi přemisťovat nebo je možné jej upevnit na mobilní vozík. Pokaždé když se cobot přemístí, je potřeba ho na pracovišti umístit tak, aby byly díly a stroje tam, kde je cobot očekává. Programy lze uložit na ovládací panel a opakovaně spouštět stisknutím tlačítka.

Programování

Jednoduché aplikace typu přemisťování stejných dílů, které jsou umístěny pravidelně, je možné naprogramovat během několika minut. Změnu na jinou činnost nebo jiný typ dílů je obvykle možné také provést rychle a snadno. Obecně platí, že ideálním kandidátem na snadnou automatizaci je takový proces, ve kterém může robot vykonávat práci s minimální zpětnou vazbou z vnějších čidel nebo ovládačů. S čím větším počtem strojů nebo zařízení má cobot spolupracovat, tím se stává použití složitější, zejména pokud jsou potřeba systémy strojového vidění nebo snímače síly k rozpoznání a zvedání součástek nebo zařízení ke sledování a kontrole výkonu robotu a jeho spolupráce s jinými stroji.

Budoucí potřeby

Pokud firma s coboty teprve začíná, není nutné být příliš ambiciózní. To ale neznamená, že by neměla myslet do budoucna. Proto je dobré se již na začátku zamyslet nad tím, zda cobot, který splňuje potřeby v současnosti, bude splňovat i potřeby v budoucnosti. Coboty jsou flexibilní, odlehčené a snadno se programují a podniky svůj první cobot začnou často testovat i na nové a ambicióznější aplikace. Prozíravá volba velikosti cobotu umožní snadno využít získané znalosti a rychle nasadit na širší spektrum operací.

A nakonec je důležité si uvědomit jednu věc: Automatizovat lze prakticky jakoukoli výrobní operaci, k dispozici jsou dnes takové technologie, které to technicky zvládnou. Ale každá takto automatizovaná činnost musí dávat ekonomický smysl a poskytovat uspokojivou návratnost. U jednoduchých manuálních operací je rychlá návratnost v praxi prokázaná, u těch složitějších je potřeba si ji dopředu spočítat.

www.universal-robots.com/cs

 

Coboty UR10 ve STAMIT

Společnost STAMIT z jihomoravského Slavkova je dodavatelem přesného strojního obrábění dílů na základě výkresové dokumentace; díly jsou určeny pro optický a tiskařský průmysl a také pro průmysl ochrany lidského zdraví.

Společnost zaměstnává celkem 135 pracovníků. Společnost v současné době čelí nárůstu zakázek od stávajících a nových odběratelů. Jejich vyšší poptávka je navíc náročnější z pohledu flexibilnějších dodávek dílů a rostoucích požadavků na kvalitu. Při nedostatku kvalifikovaných pracovníků byla společnost nucena zavést do procesu robotizační technologie s cílem zvýšit produktivitu a vyhovět všem zákaznickým požadavkům.

„Jednou z pracovních činností v našem provozu bylo upínání dílů u dvou CNC obráběcích center ve třísměnném provozu, která obsluhovali lidé, přičemž na každou směnu byl pro obsluhu stroje potřeba jeden pracovník,“ uvedl Petr Mitáček, ředitel společnosti STAMIT. „Manuální upínání dílů bylo velmi namáhavé a únavné, my jsme však přitom potřebovali zlepšit jeho výkonnost. Bylo jasné, že lidská obsluha má v tomto přirozené limity a že bude nutné tuto výzvu vyřešit jiným způsobem.“

Po zavedení robotu UR10 od Universal Robots do výrobního provozu došlo díky automatizaci zakládání a výměny dílů u CNC obráběcích center ke zvýšení efektivity výroby, která nyní probíhá bez technických přestávek. To umožnilo zvýšit celkový výkon firmy a ulehčit pracovníkům od nezáživné a opakované manipulace s upínáním dílů. Nainstalováním robotu došlo k uvolnění tří lidí z namáhavého a rutinního procesu a k jejich přesunu na činnosti s vyšší přidanou hodnotou. V současné době ve STAMIT rozšiřují možnosti využití robotů UR10 k obsluze CNC strojů – v procesu jsou již tři aplikace.

Autor: Pavel Bezucký, obchodní ředitel Universal Robots pro ČR a SR