Ваш новый коллега-робот — выходит из своей клетки

Следующее поколение, Новое поколение, коллега — называйте это как хотите, революция в робототехнике распространяется на производство, складирование, обработку материалов и цепочки поставок по всему миру.
Когда их спрашивают, как они представляют себе робота, большинство людей либо думают об огромных, громоздких роботах, работающих в огороженных помещениях на крупных заводах. Или они думают о футуристических киберботах, имитирующих человеческое поведение.
Но где-то между этими двумя сценариями лежит новая возникающая реальность: новый класс роботов, получивший название “коллаборативные роботы” из-за их способности работать непосредственно бок о бок с сотрудниками без защитных ограждений. Такого рода коботы способны преодолеть разрыв между полностью ручной сборкой и полностью автоматизированными производственными линиями. Нигде это не проявляется так очевидно, как в секторе малого и среднего бизнеса, который до сих пор считал автоматизацию роботов слишком дорогостоящей и сложной, чтобы даже рассматривать ее.
В отличие от своих старших братьев, работающих за стеклом на автомобильных заводах и других крупных сборочных линиях, коллаборативные роботы легки, гибки и могут легко перемещаться и перепрограммироваться для решения новых задач, решая краткосрочные производственные задачи, с которыми сталкиваются компании, адаптирующиеся ко все более совершенной обработке при меньших размерах партии. На автомобильный сектор по-прежнему приходится примерно 65 процентов всех продаж роботов в США, в то время как RIA (Robotic Industries Association) цитирует наблюдателей, полагающих, что только 10% компаний, которые могли бы извлечь выгоду из роботов, установили их на данный момент.
Снижение барьера для входа Причина, по которой это число настолько невелико, в первую очередь связана с тремя проблемами, которые в настоящее время решаются новыми роботами для совместной работы: стоимость, удобство использования и применимость. Давайте начнем с финансового вопроса:
Даже там, где рабочие доступны по цене, следующее поколение сложных изделий потребует гибкости сборки, точности и надежности, которые просто выходят за рамки навыков человеческих работников. Согласно старому эмпирическому правилу, стоимость робота была бы эквивалентна двухлетней зарплате одного работника. Но совместные роботы стоят ближе к одной четвертой от этой цены. Объедините это с более быстрым временем выполнения работ, которое роботы приносят на рабочее место, и роботизированные технологии продемонстрируют, что уход за рубеж больше не имеет смысла для бизнеса.
Вместо этого новые роботы становятся высокотехнологичной валютой, которая превращает войны за заработную плату в соревнование за повышение качества продукции и быстрый оборот.
Робот Plug & Play С традиционными роботами капитальные затраты на самих роботов составляют всего 25-30 процентов от общей стоимости системы. Остальные расходы связаны с программированием робота, настройкой и выделенными экранированными рабочими ячейками. “Готовый опыт” с роботом для совместной работы обычно занимает менее часа. Именно столько времени требуется, чтобы распаковать робота, смонтировать его и запрограммировать первую простую задачу.
Что приводит нас к удобству в использовании: вместо того, чтобы требовать квалифицированных программистов, этот новый класс роботов поставляется с пользовательским интерфейсом с сенсорным экраном размером с планшет, где пользователь управляет рукой робота, указывая движения на экране. Или, просто схватив руку робота, покажите ему желаемую траекторию движения. Интерфейс совместим с большинством промышленных датчиков и программируемых логических элементов управления (ПЛК). Программирование для новых задач несложно — в этом убедился датский производитель слуховых аппаратов Oticon, компания, впечатленная интуитивным руководством пользователя и точностью новых со-ботов. Oticon нуждался в гибком роботе, который был бы экономически выгоден для коротких пробежек. Стремительный прогресс в медицинской технике привел к постоянно меняющимся производственным процессам и более широкому ассортименту моделей слуховых аппаратов, для которых требуется робот, обрабатывающий партии меньшего размера.
Точное управление Новый робот решает проблемы, связанные с применимостью и портативностью, с которыми не справлялись традиционные роботы, которые Oticon использовала в прошлом. Детали для современных слуховых аппаратов становятся все меньше и часто имеют размер всего в миллиметр. Производитель слуховых аппаратов искал решение, которое могло бы отсасывать мелкие детали из формы. Вручную это было невозможно. И не подходит для их “старых” двух- или трехосных роботов, которые были способны выполнять только боковые и вертикальные перемещения. Если, например, небольшая деталь застряла в форме, робот должен был иметь возможность ее вытащить.
Потребовался всего один день, чтобы установить робота для выполнения его новой задачи в формовочном цехе Oticon. Надежно установленный на машине для литья под давлением, новый робот может располагаться над формой и отсасывать пластиковые элементы с помощью специально разработанной вакуумной системы, в то время как более сложные формованные компоненты обрабатываются пневматическими захватными инструментами. Благодаря своим шести осям новый робот очень маневренен и может поворачивать или наклонять детали, чтобы быстро извлекать их из формы. Робот работает в циклах продолжительностью от четырех до семи секунд в зависимости от размера производственного цикла и компонента. Благодаря оптимизированному производственному процессу срок окупаемости составил всего 60 дней.
Работая в условиях ограниченного пространства в Cascina Italia в Италии, робот-коллаборационист работает на упаковочной линии, обрабатывающей 15 000 яиц в час. Робот оснащен пневматическим захватом и заполняет коробки лотками для яиц, содержащими по 10 яиц в каждом. Работа требует очень точного обращения и тщательного размещения девяти слоев по 10 яиц в коробке в каждом.
Cascina не ожидала, что сможет использовать робота для этой работы, но, увидев демонстрацию робота на своей собственной фабрике, компании, производящей яйца, было легко представить себе преимущества. Девяносто дней спустя новый робот был запущен в эксплуатацию. Робот-коллега весом всего 11 фунтов может легко перемещаться между упаковочными линиями, что крайне важно для компании Cascina, которая обрабатывает яйца четырех разных размеров и нуждается в роботе, который мог бы работать в условиях значительных ограничений пространства рядом со своими сотрудниками.
Безопасность прежде всего в течение некоторого времени безопасность была актуальной проблемой и основным направлением исследований и разработок в лабораториях робототехники. С учетом сотрудничества человека новое поколение промышленных роботов состоит из закругленных шарниров, двигателей с обратным приводом, датчиков усилия и более легких материалов.
Если роботы Cascina вступают в контакт с сотрудником, встроенный регулятор усилия ограничивает усилия при контакте и не причиняет телесных повреждений, соблюдая текущие требования безопасности по ограничению силы и крутящего момента. В большинстве случаев эта функция безопасности позволяет роботу работать без защитных ограждений после проведения оценки риска.
Избегая непосильных перемещений — так обстоит дело в Scandinavian Tobacco Company, где робот для совместной работы теперь работает непосредственно рядом с сотрудниками, обрабатывающими крышки для банок с табаком на установке для упаковки табака.
Новый робот избавляет сотрудников от необходимости совершать непосильные повторяющиеся движения и освобождает одного или двух сотрудников, которые ранее выполняли задачи вручную. Теперь они выполняют другие задачи на заводе. При установке на заводе не было места для экранирования робота, поэтому использование робота для совместной работы значительно упростило настройку и затраты.
Scandinavian Tobacco разработали свой собственный захватный инструмент и поручили одному из своих техников выполнить первоначальное программирование. Это позволило сохранить ноу-хау в здании и обеспечить высокую производительность, избегая при этом простоев на производстве и не оплачивая дорогостоящих внешних консультантов в случае сбоя решения для автоматизации. Оптимизированное производство убедило владельца сохранить производство в скандинавской стране с высокой заработной платой. Окупаемость инвестиций для нового робота табачной компании составила 330 дней.
От 45 до 70 бутылок в минуту Производители крупногабаритных изделий также извлекают выгоду из новых роботов. На заводе Johnson & Johnson в Афинах, Греция, робот для совместной работы значительно оптимизировал процесс упаковки шампуней и средств по уходу за кожей. Робот-манипулятор работает круглосуточно, забирая три бутылки одновременно с производственной линии каждые 2,5 секунды, ориентируя их и помещая в упаковочную машину. Ручная обработка обрабатывает 45 бутылок в минуту, роботизированное производство обрабатывает 70 единиц.
Бутылки поднимаются и переносятся в вакууме чисто, без какой-либо опасности поцарапаться или соскользнуть. Ловкость робота играет решающую роль, поскольку этикетка не печатается на одной и той же стороне на всех продуктах, а бутылки имеют разную форму и размеры, что означает, что роботу приходится хватать как справа, так и слева.
Любой сотрудник Johnson & Johnson может перепрограммировать робота для новых задач, экономя компании затраты на наем внешних программистов.
Новый подход к робототехнике Выше приведены некоторые примеры того, как роботы нового поколения решают реальные жизненные задачи, ранее не решавшиеся роботами.. Когда речь заходит о сотрудничестве между людьми и гибком производстве, характеристики классического промышленного робота должны развиваться практически на всех уровнях: от стационарной установки до возможности перемещения; от периодических повторяющихся задач к частой смене задач; от прерывистой связи к постоянной; от отсутствия взаимодействия с людьми к частому сотрудничеству с рабочими; от разделения пространства к пространству совместное использование; от прибыльности в течение нескольких лет до почти немедленной окупаемости инвестиций. В ближайшем будущем мы увидим еще больше достижений в этой зарождающейся области робототехники, которые изменят то, как мы работаем и взаимодействуем с технологиями.