Czwartek, 23 maja 2019

Roboty współpracujące i mobilne roboty AGV. Raport z rynku

Chociaż dekadę temu praktycznie nie istniały, dzisiaj roboty współpracujące stanowią częsty element krajobrazu przemysłowego. Zapewniają one możliwość pracy z ludźmi "ramię w ramię", zmieniając zastosowania robotyki oraz jej postrzeganie przez opinię publiczną. W branży popularyzują się również AGV, które wprawdzie są technologią o wiele starszą, ale dzięki innowacjom w ich budowie oraz zmianom potrzeb samych klientów, obecnie szturmem zdobywają nie tylko hale produkcyjne, ale też magazynowe. Przedstawiamy pierwszy raport z rynku polskiego, w którym omawiamy branże związane z tytułowymi maszynami. Zrezygnowaliśmy w nim z ogólnych opisów zasad ich działania czy historii rozwoju na świecie. Skupiamy się natomiast na tym, czego brakowało - analizie rynku polskiego, krajowych aplikacji cobotów i wózków AGV oraz przedstawieniu lokalnych dostawców. W raporcie podajemy również koszty zakupu tytułowych robotów, ich najbardziej perspektywiczne zastosowania oraz potencjalne korzyści i ograniczenia wpływające na tempo popularyzacji na rynku.

Roboty współpracujące i mobilne roboty AGV. Raport z rynku

Zanim zaczniesz!

Jako wstęp do raportu polecamy kompendium "Nowoczesne roboty przejmują coraz więcej zadań", w którym opisane zostały zagadnienia techniczne i aplikacyjne związane z omawianymi maszynami. W portalu publikujemy również szereg wywiadów z dostawcami cobotów i AGV - m.in. z firm: ASTOR, Universal Robots, WObit, Omron, Fanuc, SEW-Eurodrive i OnRobot (do znalezienia poprzez wyszukiwarkę na stronie).

CZĘŚĆ 1. ROBOTY WSPÓŁPRACUJĄCE

 
Dostawcy robotów współpracujących i AGV, integratorzy systemów oraz oferowane przez nich marki

Widok robotów współpracujących (cobotów) w zakładach produkcyjnych oraz na targach branżowych już nie dziwi. Ich wyróżnikami są: lekka konstrukcja, kompaktowa budowa, zaokrąglone krawędzie ukryte okablowanie i nieco inne oprzyrządowanie, niż w przypadku tradycyjnych robotów. Odmienna jest też funkcjonalność. Roboty te wyposażone są w szereg rozwiązań pozwalających na detekcję i reagowanie na kolizje z operatorami oraz elementami otoczenia, do tego wykonują one wolniejsze ruchy niż maszyny tradycyjne, co również podyktowane jest względami bezpieczeństwa.

Są one wreszcie łatwe do zaprogramowania i mogą pracować wspólnie z człowiekiem. Pozwala to na tworzenie zupełnie nowych scenariuszy robotyzacji, a także zwiększanie efektywności kosztowej produkcji. Wraz z popularyzacją cobotów nasiliły się też głosy osób krytykujących zachodzące zmiany i głoszących poglądy, że "roboty zabierają miejsca pracy". I jest w tym również trochę prawdy, aczkolwiek dzisiaj, w czasach rynku pracownika, coboty raczej sprzyjają rozwojowi firm i zmianom w zadaniach realizowanych przez kadrę produkcyjną, niż bezpośrednio ją zastępują.

GDZIE W POLSCE STOSOWANE SĄ COBOTY?

 
Rys. 1. Najczęstsze aplikacje robotów współpracujących

Roboty współpracujące wykorzystywane są typowo w dwóch scenariuszach aplikacyjnych: współpracy pracownika i maszyny, którzy dzielą się obowiązkami w ramach jednego zadania, oraz w wykonywaniu przez nich oddzielnych czynności, przy czym osoba i robot znajdują się w bezpośrednim sąsiedztwie.

W obydwu przypadkach coboty wykonują zadania takie jak przykładowo: podnoszenie i przenoszenie elementów, pakowanie, montaż, nakładanie kleju oraz wiele innych. Są to czynności powtarzalne i z perspektywy człowieka mało atrakcyjne. Mówi się, że roboty współpracujące "uwalniają" pracowników do bardziej kreatywnych zadań - i jest w tym dużo prawdy.

Jakie są najczęstsze role cobotów w polskich zakładach? Statystykę z tym związaną prezentujemy na rysunku 1. Obejmuje ona kilkanaście typowych aplikacji, przy czym kluczowymi są te związane z manipulowaniem elementami (pick&place), montażem, pakowaniem, zaś w dalszej kolejności: tzw. machine tending (obsługą maszyn, podawaniem i odbieraniem detali do obróbki), paletyzacją oraz manipulowaniem delikatnymi / małymi komponentami (np. elektronicznymi).

 
Rys. 2. Współpraca robotów współpracujących z ludźmi lub wykorzystanie cobotów zamiast pracowników - w jakich aplikacjach jest najefektywniejsza, najczęstsza?

Wielkości i ciężary elementów są tu istotne, bowiem udźwig typowych robotów współpracujących to kilka kilogramów. Dodatkowo niewielkie prędkości ruchu wprost implikują zastosowania tych maszyn. Czasami coboty pracują wspólnie - np. jako dwa ramiona, aczkolwiek popularniejsza jest ich integracja z maszynami obróbczymi czy po prostu współpraca z ludźmi.

Pytając o zastosowania cobotów, dodaliśmy pytanie uzupełniające, które brzmiało: "w jakich aplikacjach współpraca robotów z ludźmi lub wykorzystanie cobotów zamiast pracowników jest najefektywniejsza?". W tym przypadku na czele zestawienia znalazły się: montaż oraz pakowanie, za nimi były machine tending, pozostałe zastosowania pick&place oraz paletyzacja (patrz rys. 2).

Są to aplikacje, gdzie pracownicy wykonują monotonne, żmudne lub też nieergonomiczne czynności. Jeden z respondentów wręcz przyznał, że cobot może zastąpić człowieka "w każdych warunkach pozwalających na wyeliminowanie człowieka wykonującego powtarzalną, prostą czynność" - i trudno się z tym nie zgodzić, bowiem do tego właśnie stworzone zostały roboty współpracujące.

COBOTY TO NOWE MOŻLIWOŚCI

 
Rys. 3. Jakie są najważniejsze powody korzystania z cobotów? Czym przekonuje się potencjalnych odbiorców?

Dlaczego coboty a nie tradycyjne roboty przemysłowe? Pytanie to zadaliśmy w celu uzyskania listy głównych powodów wrażania cobotów, a także ich cech, które odróżniają je od tradycyjnych robotów przemysłowych. W odpowiedziach pojawiały się przede wszystkim możliwości bezpośredniej współpracy z człowiekiem, a dokładniej: bezpiecznej współpracy.

Z racji braku konieczności stosowania wygrodzeń i wydzielania stref bezpiecznych, coboty stanowią też dobre rozwiązanie w przypadku niewielkiej ilości dostępnego miejsca. Roboty współpracujące "w szczególności stosowane są w tych obszarach, gdzie nie ma miejsca na instalację klasycznych systemów bezpieczeństwa dla robotów" - stwierdza przedstawiciel Fanuc Polska.

 
Dostawcy robotów współpracujących - oferta i przykładowe coboty

Coboty są "mobilne", tj. można je relatywnie łatwo przenieść do nowego zadania w innej części zakładu, a także łatwe w programowaniu. To ostatnie należy rozumieć jako brak konieczności konfiguracji przez specjalistów-robotyków - cobota można bowiem nauczyć sekwencji ruchów poprzez prowadzenie jego ramienia.

Dzięki temu są one wielozadaniowe i praktycznie nie generują dodatkowych kosztów przy zmianie wytwarzanego asortymentu lub nawet zmianie aplikacji. To ostatnie jest kluczowe przy wytwarzaniu krótkich serii produkcyjnych, o czym często mówi się w kontekście Industry 4.0. Polecamy tutaj również spojrzenie na rysunek 3, gdzie zestawiono odpowiedzi respondentów na pytanie o to, czym przekonuje się potencjalnych odbiorców robotów współpracujących do inwestycji w te maszyny.

Coboty to technologia coraz bardziej dojrzała, której historia komercyjna ma ponad 10 lat (licząc od pierwszego komercyjnego robota współpracującego Universal Robots). Chociaż idea stojąca za nimi jest niezmienna, maszyny te podlegają ciągłym unowocześnieniom. W tym zakresie respondenci wskazywali m.in.:

  • dodawanie do cobotów nowych czujników dotyku i systemów zwiększających bezpieczeństwo obsługi,
  • dalsze usprawnienia w zakresie programowania, systemy wykorzystujące sztuczną inteligencję,
  • wprowadzanie nowych rodzajów manipulatorów, tworzenie oferty systemowej w zakresie osprzętu,
  • rozwój możliwości komunikacji bezprzewodowej i głosowej z robotami,
  • integracja kamer wizyjnych,
  • zwiększanie zasięgu oraz wydajności przy zachowaniu bezpieczeństwa współpracy z ludźmi.

Mateusz Amroziński

FANUC Polska

  • Gdzie stosowane są roboty współpracujące i jakie korzyści zapewniają?

Roboty współpracujące umożliwiają robotyzację trudnych obszarów produkcji, tzw. wąskich gardeł produkcji, które dotychczas nie mogły być robotyzowane - np. z uwagi na zbyt duże wymagania przestrzenne dla klasycznego systemu bezpieczeństwa robota w postaci wygrodzenia lub kurtyny. O wyborze konkretnego modelu decyduje zarówno obszar, w którym robot ma realizować zadania, charakter procesu, jak też wielkość i masa przenoszonych detali.

Zastosowanie robotów skutkuje typowo podwyższeniem jakości, powtarzalności produkcji, ograniczeniem strat, lepszym wykorzystaniem materiałów i zasobów, a także zwiększeniem elastyczności i przewidywalności procesów. W efekcie końcowym zapewnia wzrost konkurencyjności zakładu.

  • A co z bezpieczeństwem?

W przeciwieństwie do tradycyjnych robotów przemysłowych, coboty wykrywają obecność ludzi oraz elementów stanowiska i potrafią na nie odpowiednio reagować. Zaawansowane funkcje hamowania w połączeniu z algorytmami detekcji kolizji w kontrolerze oraz serwonapędami o małej inercji sprawiają, że robot współpracujący może automatycznie się zatrzymać.

W przypadku robotów FANUC-a odpowiada za to zaimplementowana w nich funkcja "Contact Stop" - kiedy podczas pracy ramię robotyczne dotknie człowieka, maszyna natychmiast się zatrzymuje. Ponadto, jeżeli robot zostanie odpowiednio zaprogramowany, może w razie popchnięcia przez operatora odsunąć się na bok. Jest to funkcja "Push to Escape".

Nasze roboty są też wyposażone dodatkowo w funkcje ochrony operatora - "Retract Motion" oraz ochronę przed zakleszczeniem. Ewentualny kontakt robota z człowiekiem łagodzi sposób wykończenia ich elementów - zaokrąglone kształty niwelują ryzyko uszczerbku zdrowia operatora. Największy robot współpracujący marki FANUC CR-35iA jest dodatkowo pokryty miękką, poliuretanową pianką.

Dzięki temu, że robot "czuje" i reaguje, łatwiej jest go nauczyć wymaganej sekwencji ruchów. Wszystkie roboty FANUC z serii CR mają funkcję ręcznego prowadzenia, która pozwala na ich bardzo łatwe i szybkie zaprogramowanie przez operatora. Wystarczy tylko poprowadzić robota po żądanej trajektorii, aby ten zapamiętał ruch i powtarzał go w zadanym cyklu pracy.

  • Jak wygląda współpraca cobotów z pracownikami?

Współczesne roboty przemysłowe, za sprawą nowoczesnego sterowania, wykorzystania systemów wizyjnych, czujników siły oraz możliwości korzystania z inteligentnych funkcji oprogramowania, zapewniają wysoki poziom wydajności w złożonych procesach produkcyjnych. Jednak pomimo, że możliwości wykorzystania robotów w fabrykach są bardzo szerokie, to wciąż istnieją obszary, gdzie człowiek jest niezastąpiony.

Roboty współpracujące umożliwiają wykorzystanie odmiennych cech człowieka i maszyny. W systemie współpracy "ramię w ramię" człowiek ma za zadanie podejmować decyzje i sprawować kontrolę nad realizowanym procesem produkcyjnym, a robot ma wykonywać zlecone zadania z najwyższą precyzją, powtarzalnością i wydajnością.

Z naszych obserwacji wynika, że pracownicy fabryk bardzo dobrze radzą sobie w takim systemie współpracy z maszyną. Nawet jeśli przed wdrożeniem robotów pojawiają się wątpliwości czy strach przed nieznanym, to już po instalacji szybko zastępują je pozytywne odczucia. Robot wyręcza człowieka w codziennych obowiązkach, chroni jego zdrowie i poprawia komfort pracy w hali produkcyjnej, przejmując najcięższe zadania.

  • Jakie są perspektywy rynku cobotów?

Robotyka przemysłowa jest jednym z najdynamiczniej rozwijających się obszarów technologii. Z roku na rok obserwujemy globalny wzrost zamówień na roboty. Co ciekawe, zamawiają je już nie tylko wysoko zrobotyzowane kraje czy branże przemysłowe. Dzisiaj po roboty sięgają nawet ci, którzy dotychczas z powodzeniem bazowali tylko na pracy ludzkiej.

Roboty współpracujące są doskonałym narzędziem w rękach kreatywnych ludzi, którzy w końcu mogą uwolnić się od ciężkich, niebezpiecznych lub monotonnych prac i zająć się bardziej odpowiedzialnymi, a często też przyjemniejszymi zadaniami. Dlatego właśnie zapotrzebowanie na roboty wciąż będzie rosło. Według IFR globalne wydatki na robotykę sięgną w 2025 roku 13 miliardów dolarów. Obecnie roboty współpracujące mają tylko 3% udziału w całkowitej sprzedaży robotów, ale w 2025 roku będą miały 34%!

Prezentacje firmowe

Polecane

Nowe produkty

Zobacz również