Przemysł zmierza w kierunku wykorzystania robotów współpracujących z ludźmi (z ang. cobots), wyposażonych w technologię wykrywania siły.
Relacje pomiędzy ludźmi a robotami ewoluują od początku istnienia automatyki przemysłowej. Kiedy pierwsze roboty pojawiły się na liniach montażowych w przemyśle motoryzacyjnym pod koniec lat 70., zrobotyzowane stanowisko było wyspą – szerokim obszarem, którego ludzie unikali podczas pracy. Dzisiaj ludzie pracują ramię w ramię z robotami w wielu zastosowaniach przemysłowych, co tworzy bardziej produktywne linie, bezpieczniejsze warunki pracy i sprawia, że pracownicy są zadowoleni. Ewolucja ta dokonała się dzięki ciągłemu postępowi technologicznemu, w tym dzięki elektrycznym serwomotorom, zaawansowanemu oprogramowaniu sterującemu, najnowocześniejszym interfejsom człowiek-maszyna (HMI) i elementom bezpieczeństwa.
Początek
Pierwsze roboty przemysłowe nie były konstruowane z myślą o interakcji z człowiekiem. Stanowiska zajmowały duże obszary hali produkcyjnej i były otoczone ogrodzeniem pokrywającym promień możliwego zasięgu robota. Nawet jeśli robot nie pracował bezpośrednio na danym obszarze, przestrzeń ta musiała być odgrodzona, ponieważ robot mógł przekroczyć tę strefę. W tamtych czasach nie istniało oprogramowanie, które uniemożliwiałoby robotowi wykorzystanie pełnego zasięgu we wszystkich kierunkach. W latach 80. elektryczne serwomotory zastąpiły siłowniki hydrauliczne. Umożliwiło to robotom działanie w pętli sprzężenia zwrotnego, dzięki czemu mogły one wyczuwać siłę i być dokładniej sterowane. Korzystając z nowo opracowanego oprogramowania, można było stworzyć obszar roboczy obejmujący tylko ścieżkę, po której robot poruszał się w celu wykonania swojego zadania, zmniejszając w ten sposób wymaganą ilość ogrodzonej przestrzeni. Z czasem bariery fizyczne spowodowały, że niektórzy ludzie zaczęli obawiać się zagrożeń ze strony robotów. Błędnie interpretowali to, co mówią roboty. Ponieważ roboty nie dostarczają nam informacji, odbieramy je jako nieprzewidywalne. Te obawy są bezpodstawne.
Interfejsy człowiek-maszyna
Wraz z rozwojem interfejsów HMI coraz więcej osób komunikuje się bezpośrednio z robotami. Interfejsy HMI rozwinęły się z elementarnych kaset z przyciskami do intuicyjnych tabletów z ekranami dotykowymi, ułatwiając współpracę z robotami. Do zaprogramowania wczesnych robotów niezbędna była specjalnie przeszkolona osoba z wykształceniem inżynierskim. Nowoczesne panele HMI przeszły od prostych ekranów dotykowych do bezprzewodowych tabletów z graficznymi ikonami tak przyjaznymi dla użytkownika, że nawet niewykwalifikowany operator może zaprogramować robota do pracy z następną częścią lub do konfigurowania innego zadania.
Kamery i systemy wizyjne
Kiedyś wszystkie przychodzące części robotów należało zamocować identycznie, co zwykle wymagało ręcznego załadunku tych części przez człowieka. Dzisiejsze kamery i systemy wizyjne pozwalają robotom obsługiwać różnorodne części w różnych pozycjach. Trójwymiarowe systemy wizyjne dają robotom możliwość wyciągania różnych części z pojemnika i kompensowania różnic przed załadunkiem do systemu. Operator może potrzebować tylko popchnąć pojemnik z częściami do strony wejściowej robota, a następnie usunąć gotowe części na końcu linii. Podczas gdy robot zajmuje się nudnymi, prostymi zadaniami, operatorzy mogą pracować na wielu liniach, wykonywać różne zadania i uczyć się różnych umiejętności. Zmniejszenie liczby powtarzających się czynności, takich jak załadunek i rozładunek części, daje pracownikom większe poczucie zaangażowania i mniejsze prawdopodobieństwo urazów.
Roboty współpracujące
Obecnie przemysł zmierza w kierunku wykorzystania robotów współpracujących (cobots), wyposażonych w technologię wykrywania siły, do pracy u boku ludzi. Dzięki wykrywaniu siły i zatrzymywaniu robota natychmiast po kontakcie system może nie wymagać już odgrodzenia, a zajmowana przez niego powierzchnia się zmniejsza. Obecnie roboty pracują bezpośrednio z ludźmi, w różnych zastosowaniach, które wiążą się z wyzwaniami ergonomicznymi, problemami bezpieczeństwa i powtarzalnymi ruchami. Na przykład:
– Produkcja maszyn: robot trzyma i obraca dużą, ciężką część maszyny, aby operator mógł spawać i szlifować tę część.
– Obsługa maszyn: operator w sposób ciągły ładuje części na płytę siatkową, aby robot mógł jednocześnie wyjmować części do załadowania do maszyny
– Montaż: robot podnosi i pozycjonuje oponę zapasową, aby pracownik mógł ją załadować do bagażnika samochodu.
– Produkcja: robot trzyma tacę, człowiek ładuje części na tacę, a następnie robot wkłada tacę do pieca.
Z czasem relacje konserwatora z robotami znacznie się zmieniły. Monitorowanie w czasie rzeczywistym i zdalny dostęp do systemu zrobotyzowanego pozwala zespołowi konserwacyjnemu nadzorować operacje podczas wykonywania innych funkcji. Zasadniczo robot nieustannie składa raporty na swój temat. System zidentyfikuje problem, utworzy alarm na urządzeniu technika i natychmiast dostarczy diagnostykę, skracając czas przestoju, który w przeciwnym razie byłby potrzebny na zbadanie przyczyny i określenie sposobu jej usunięcia. Aby pójść o krok dalej, systemy monitorowania mogą wskazywać, że dana część nadmiernie się zużywa i przewidywać, kiedy ulegnie awarii, umożliwiając menedżerowi zaplanowanie przestoju w celu jej wymiany i uniknięcia zakłócenia wydajności. Długoterminowe dane systemowe pomagają tworzyć regularne odstępy między konserwacjami i identyfikować większe problemy, którymi należy się zająć. Zapobiegając awaryjnym naprawom i skracając czas diagnozowania problemu z robotem, personel odpowiedzialny za konserwację może być bardziej proaktywny i skupić się na najważniejszych zadaniach w zakładzie.
Ocena ryzyka
Certyfikowany integrator robotyki przeprowadzi ocenę ryzyka dla każdego nowego lub zmodyfikowanego systemu robotycznego zgodnie z normami bezpieczeństwa określonymi przez Stowarzyszenie Przemysłu Robotyki (RIA). Jest to szczególnie ważne w przypadku współpracujących systemów robotycznych o zwiększonej liczbie potencjalnych punktów kontaktowych. Wyszkoleni asesorzy analizują, w jaki sposób ludzie mogą wchodzić w interakcje z robotami podczas wykonywania wymaganych zadań, i oceniają zagrożenia. Po dokonaniu odpowiedniej oceny integrator projektuje w systemie odpowiednie środki bezpieczeństwa, takie jak blokady bezpieczeństwa, czujniki, wyłączniki, skanery i kurtyny świetlne. Oprogramowanie bezpieczeństwa tworzy strefy w robocie w celu monitorowania tych wejść bezpieczeństwa i pozwala operatorowi bezpiecznie wejść do strefy. Jeśli sygnały bezpieczeństwa zostaną naruszone w tej strefie, robot natychmiast się zatrzyma. Dzięki temu roboty i ludzie mogą kontynuować pracę w harmonii.
Steve Alexander jest wiceprezesem ds. operacyjnych w firmie Acieta. Wykorzystując swoje doświadczenie w zakresie technologii obrabiarek i robotyki, spędził 20 lat, pomagając producentom prosperować w konkurencyjnej gospodarce światowej. Rozpoczął swoją karierę jako inżynier serwisu terenowego. Od tego czasu zajmował stanowiska w działach wsparcia technicznego i sprzedaży, a także kierownicze stanowiska w działach części i serwisu.
