Мы делаем роботов умнее и безопаснее

Пандемия проливает свет на печальную правду о производстве:люди болеют

COVID-19 преподал производителям ценный урок:когда люди заболевают, станки и оборудование простаивают. Конечно, они уже знали это, как знали, что сотрудники берут перерывы на обед и отпуска, опаздывают, потому что их машина не заводится, и идут работать в магазин на улице за пятьдесят центов больше в час. По этим причинам, среди прочего, владельцы магазинов и менеджеры уже давно сталкиваются с необходимостью автоматизации; теперь, перед лицом глобальной пандемии, они отчаянно хотят это сделать.

«США боролись с нехваткой квалифицированной рабочей силы в течение многих лет, но полагаться на людей-операторов в последнее время стало особенно сложно, — сказал Марк Самнер, вице-президент по продажам и маркетингу компании Acieta LLC, поставщика промышленной автоматизации, Ваукеша, Висконсин. мы получили звонки от производителей, говорящих:«Я думал об автоматизации. Скажите мне, как это может улучшить нашу прибыль». Однако после COVID-19 это изменилось на «Нам нужны роботы. С чего начать?»

Новая норма

По его словам, причин для такого перехода много. Подумайте о механических мастерских и сборочных домах в мире, обеспокоенном передачей вируса. В этих условиях станки обычно находятся достаточно далеко друг от друга, поэтому социальное дистанцирование не будет проблемой. Но что происходит в обеденный перерыв, когда работники собираются, чтобы поделиться историями о своих выходных на озере или пожаловаться на результаты своей любимой спортивной команды?

И какое влияние окажет обязательное ношение масок на моральный дух сотрудников, не говоря уже о барьерах из плексигласа, проверке температуры у дверей и табличках, напоминающих людям, что нужно держаться на расстоянии шести футов друг от друга? Как насчет отключения, которое неизбежно должно произойти, когда у коллеги положительный результат? Если повезет, все это будет временным. Может быть, иммунологи быстро разработают вакцину, и к этому времени в следующем году мы сможем отмахнуться от 2020 года как от аномалии. Но что, если вакцина так и не появится? А что будет со следующей пандемией? Подобные вопросы заставляют производителей задуматься, и многие из них говорят:«Хватит. Давайте автоматизировать везде, где это возможно».

Хорошие новости? Сделать это теперь проще, чем когда-либо. Самнер отметил, что социальное дистанцирование означает, что между коллегами будет больше места для размещения роботов, а Стив Александер, вице-президент по операциям Acieta, добавил, что системы технического зрения и другие расширенные возможности положительно влияют на стоимость и гибкость роботов.

«Все больше клиентов используют камеры для обнаружения случайно размещенных деталей либо на поддоне, либо на полке, либо на конвейере», — сказал он. «Робот может определить свою ориентацию, а затем взять деталь, а также определить, существует ли функция — например, просверленное отверстие или штрих-код — и затем принять соответствующие решения. Это снижает потребность в креплении и связанные с этим расходы, а также упрощает развертывание роботов».

Четкое видение с помощью камер

Самой популярной системой машинного зрения Acieta является iRVision от FANUC, которую, как объяснил Александр, можно установить на любой робот FANUC. Тем не менее, он сразу заметил, что сторонние и OEM-камеры доступны практически для любой марки робота, независимо от его возраста. Проблема определения того, как вы собираетесь использовать камеру, часто является более сложной частью уравнения зрения.

«Определенно здесь задействована какая-то инженерия», — сказал он. «Вам нужно установить правильную физическую планировку, поле зрения, правильное освещение и так далее. А затем, с точки зрения программного обеспечения, вам нужно научить робота соотносить то, что видит камера, и то, как эти изображения связаны с поставленной задачей. Это не так просто, как просто включить камеру».

Кто-то, кто знает все об этом, — это Дэйв Брюс, технический руководитель и эксперт по роботизированному зрению в FANUC America Corp., Рочестер-Хиллз, штат Мичиган. Он и его коллега Грег Бьюэлл — эксперт по коботам и старший инженер подразделения обработки материалов FANUC — согласились, что системы машинного зрения становится все более популярным и функциональным, но предупредил, что их использование требует дополнительной подготовки.

«За последние годы Vision прошла долгий путь», — сказал Брюс. «Он был доступен на наших последних трех поколениях контроллеров, а для последних двух из них мы сделали большой шаг вперед в 3D Vision (3DV), который использует очень быстрые камеры на основе облака точек для картографирования. окружение робота. Мы ожидаем, что в ближайшие несколько лет использование как промышленных, так и совместных роботов значительно возрастет».

Еще одна технология — определение силы, которая делает роботов более безопасными и способными. Например, FANUC Force Control часто используется в сочетании с продуктами технического зрения компании для выполнения операций по удалению заусенцев и сборке; эти задачи становятся еще проще при поддержке интеллектуального программного обеспечения. «У нас есть еще один продукт под названием «Интеллектуальное удаление заусенцев», — сказал Бьюэлл. «Это позволяет пользователям загружать CAD-чертеж детали, и программное обеспечение создаст наилучший путь движения для удаления заусенцев. Именно этот уровень искусственного интеллекта помогает производителям максимально быстро окупить инвестиции в автоматизацию».

Решения в режиме реального времени

Если вы не относитесь к тем людям, которые опасаются будущего захвата человеческой расы роботами, детерминированный искусственный интеллект (ИИ), пожалуй, самый захватывающий сегмент индустрии автоматизации. Это связано с тем, что роботы, оснащенные искусственным интеллектом, не только более эффективны, но и намного дешевле в эксплуатации.

«Полностью 40 процентов текущих затрат на робота приходится на его программирование, — сказал Джейсон Бартон, коммерческий директор бостонской компании Realtime Robotics Inc. — ИИ может снизить эти затраты на 70 процентов. Realtime Robotics достигает этого, автоматизируя процесс программирования роботов, чтобы определить наиболее эффективный способ добраться из точки А в точку Б, а затем соответствующим образом сгенерировать программу». Более того, система может динамически изменять эту программу по мере возникновения определенных условий. Эта технология мало чем отличается от той, что используется автономными транспортными средствами для передвижения по городу.

«До того, как у нас появились GPS в автомобилях и телефонах, водители распечатывали подробные указания, как добраться до незнакомых мест», — сказал Бартон. «Но если было перекрытие дороги или интенсивное движение, у вас были проблемы, потому что у вас не было возможности изменить свой маршрут на лету. Вот как сегодня выглядит обычное программирование для роботов. Вы должны запрограммировать каждую отдельную путевую точку для каждого движения, необходимого для любого данного робота, и если у вас есть несколько роботов, работающих вместе, вы должны запрограммировать каждого из них для гармоничной совместной работы. Это сложная и трудоемкая задача, от которой мы можем избавиться».

Самопрограммирующиеся роботы, знающие свое окружение, вероятно, изменят правила игры, настолько, что Realtime Robotics сотрудничает с рядом производителей роботов, в том числе с Mitsubishi Electric Automation Inc., Вернон-Хиллз, Иллинойс. Адам Уэлч, менеджер по робототехнике Mitsubishi, отметил, что сложные системы трехмерного зрения, подобные этим, помогают гарантировать, что все роботы в ячейке или рабочей зоне будут работать эффективно, зная, где они находятся в настоящее время и где они планируют находиться. будущее.

Оценка рисков и возможностей

«Мы используем эту технологию для различных роботизированных приложений с высокой плотностью, в том числе в автомобильной и пищевой промышленности», — сказал Уэлч. «Поскольку система интуитивно понимает роли и обязанности каждого робота, она способна создать иерархию, заявив, что робот номер один имеет приоритет над роботом номер два, и так далее. Он достаточно эффективно управляет даже очень строгими производственными процессами без необходимости в сложном программировании».

Конечно, это не означает, что традиционные системы программирования и оборудование для обеспечения безопасности скоро исчезнут. Бен Саган, менеджер по развитию бизнеса в Mitsubishi Electric Automation, предположил, что его решение MELFA SafePlus дополняет линейку промышленных роботов компании, взаимодействуя с разнообразным оборудованием для обеспечения безопасности. К ним относятся сканеры области, световые завесы и защитные маты, которые служат для снижения скорости робота или ограничения его движения на основе данных, поступающих от этих аксессуаров.

Для тех из вас, кто думает:«Отлично, давайте избавимся от этих больших уродливых клеток и заменим их такими системами», не так быстро. Как и их коллеги в отрасли, оба эксперта заявили, что клиенты должны пройти оценку рисков перед развертыванием любого робота. «Это справедливо даже для коллаборативных роботов», — добавил он, отметив, что Mitsubishi Electric Automation выпустит своего первого кобота — MELFA ASSISTA — этой осенью. «Крайне важно, чтобы производители анализировали любое роботизированное приложение, поскольку оно связано с расположением ячеек, станками, конвейерами и любым другим оборудованием для обработки материалов, а также с тем, сколько человек будет взаимодействовать», — сказал Саган.

Пандемия ускоряет автоматизацию

Джо Кэмпбелл полностью согласен с идеей увеличения количества коботов. Старший менеджер по стратегическому маркетингу и разработке приложений в Universal Robots USA Inc., Анн-Арбор, штат Мичиган, сказал, что производителям необходимо как можно быстрее внедрить робототехнику — совместную или иную. «Даже до пандемии ситуация была кристально ясной», — сказал он. «По меньшей мере 500 000 рабочих мест на производстве оставались незаполненными. Ежедневно на пенсию уходили более 10 000 бэби-бумеров, а 27% производственной рабочей силы были в возрасте 55 лет и старше. И последний аргумент в пользу большей автоматизации? Готовность миллениалов и других молодых людей заняться торговлей была на рекордно низком уровне».

Кэмпбелл отметил, что эта ситуация сама по себе является устойчивым стимулом для автоматизации. Теперь добавьте к этому глобальную пандемию. В результате магазины всех размеров начинают покупать коботов и роботов, чередуя их со своей социально дистанцированной рабочей силой, чтобы вернуться к допандемическому уровню. В связи с этим возникло желание переместиться туда, где это возможно, уравновешивая игровое поле с низкой стоимостью рабочей силы более умными и способными роботами.

Одним из примеров этого является ActiNav от Universal Robots, автономная система комплектации контейнеров, представленная в апреле прошлого года. В отличие от сборщиков корзин, которые можно найти на складах электронной коммерции и в центрах выполнения заказов, которые в основном представляют собой решения «подбор и выдача», ActiNav — это то, что Universal Robots называет «подбором и размещением». Говорят, что он достаточно точен для обслуживания станков с ЧПУ и достаточно умен, чтобы выбирать случайно расположенные объекты даже из очень глубоких ящиков. Во многом эти возможности связаны с другой новинкой компании — системой машинного зрения с высоким разрешением, поставленной Photoneo Inc., Эрлангер, Кентукки, вместе с программным обеспечением, разработанным компанией Universal Robots собственными силами.

«В этом настоящая магия ActiNav, — сказал Кэмпбелл. «При традиционном сборе мусора вы должны запрограммировать все различные сценарии, что практически невозможно сделать в мусорном ведре, заполненном мелкими металлическими деталями. С ActiNav вы показываете деталь, корзину и место, куда вы хотите положить детали, а программа делает все остальное. Это достаточно просто, и вы можете настроить новую деталь с нуля за два-четыре часа, на что в противном случае ушло бы несколько месяцев».

Безопасное перемещение

По словам Кэмпбелла, COVID-19 наконец-то показал всем, что происходит, когда вы позволяете своему производству перемещаться в другое место. «Все, что нужно, — это пандемия или подобное нарушение, и вы закрыты», — сказал он. «Из-за этого компании во всем мире хотят вернуть работу внутри компании, и они хотят сделать это прямо сейчас. Однако из-за нехватки рабочей силы единственный способ эффективно сделать это — использовать гибкую автоматизацию, которую легко развернуть, легко запрограммировать и использовать, а при наличии надлежащих протоколов безопасности ее можно использовать вместе с людьми. Коллаборативные роботы отвечают этим требованиям во всех отношениях».

Джо Чади, вице-президент и генеральный директор ABB Robotics U.S., Оберн-Хиллз, штат Мичиган, также услышал призыв отрасли к большей автоматизации, хотя предлагаемое им решение немного отличается. «Наши клиенты говорят нам, что необходимость ускорить внедрение робототехники и автоматизации имеет решающее значение как для защиты здоровья их сотрудников, так и для повышения непрерывности бизнеса», — сказал он. «Большинство сейчас хочет изменить баланс между глобализацией и локализацией, чтобы приблизить производство к дому, так называемое ближнее размещение, одновременно повышая гибкость производства и повышая устойчивость цепочки поставок».

Для удовлетворения этой потребности требуются интуитивно понятные инструменты, помогающие пользователям принимать более взвешенные решения. Одним из них является программный пакет SafeMove компании, который, по словам Чади, дает операторам больше свободы для совместной работы с роботами в ограниченном пространстве и практически без ограждения, при условии наличия соответствующих датчиков безопасности, лазерных сканеров и световых барьеров. Его можно использовать во всем диапазоне промышленных роботов ABB, «превращая каждого робота в кобота» за счет настраиваемых электронных средств обнаружения и предотвращения движения, которые ограничивают скорость, движение и положение робота при приближении человека.

Он также отметил потребность в программном обеспечении для моделирования и автономного программирования, в том числе в RobotStudio компании. Первый из них позволяет пользователям создавать, моделировать и тестировать полную установку робота в виртуальной трехмерной среде, не нарушая реальную производственную линию. «Это означает, что новые линейки продуктов могут быть установлены быстрее и запущены на полную мощность без неожиданностей во время ввода в эксплуатацию. Это критически важная компетенция для производителей, учитывая сегодняшнюю массовую настройку и более короткие жизненные циклы продуктов», — сказал он. «Как и в случае с программным обеспечением CAM и станками с ЧПУ, программирование роботов в автономном режиме устраняет простои и нарушение работы производственных цехов, которые возникают при ручном программировании».