Коллаборативные роботы: решаем, подходят ли коботы вашему бизнесу

Коллаборативные роботы созданы для работы рядом с людьми, повышая автоматизацию и продуктивность. Узнайте, как и почему коботы могут повлиять на ваш бизнес.

Коллаборативные роботы (коботы) — относительно новый тип роботов в промышленной автоматизации. Несмотря на это, они завоевывают отрасль. Вы узнаете основы коботов через темы:

• Что такое коллаборативный робот?
• В каких отраслях используются коботы?
• Применения коботов
• Когда (и когда не) автоматизировать с коботами
• Размышления о стоимости

Проверка цен на коботов: получите котировки от поставщиков бесплатно через HowToRobot.com

Что такое коллаборативный робот?

Коллаборативный робот был разработан и выпущен на рубеже веков. Его цель — выполнять автоматизированные задачи рядом с операторами. Это отличает от других стационарных промышленных роботов. Те изолированы от людей — физическими барьерами и средствами безопасности. У коботов уникальная функциональность для работы среди людей. Включает:

• Ограничение скорости
• Ограничение грузоподъемности
• Детектирование силы

Технически коботы могут быть любой формы. Но коммерчески почти все — шестиосевые. Эта конструкция делает их готовыми к широкому кругу задач.

У коботов явные отличия от промышленных шестиосевых. Они спроектированы для работы среди людей. Кроме того, коботы проще для неэкспертов: перепрограммирование, настройка параметров. Среда разработки обычно графическая и интуитивная — в отличие от сложной среды промышленных роботов.

Коботы легче промышленных собратьев. Это позволяет парять их с мобильными роботами для работы в динамических средах. Кобот может выполнять обслуживание станка, потом мобильный робот перевезет его в другую зону для следующей задачи. Это дает коботу большую гибкость воздействия на вашу производственную среду.

Коботы имеют строгие конструктивные ограничения по ISO. Так что от бренда к бренду есть базовый уровень «коллаборативности» и безопасности.

ISO определяет 4 режима коллаборативной работы роботов:

1. Ограничение мощности и силы

Метод вводит ограничения силы через систему обратной связи по силе. Если робот контактирует с человеком или объектом — останавливается. Учитывая инерцию, силу и скорость нужно ограничить для остановки. «Коллаборативная скорость» — не более 250 мм/с. Не означает нулевой опасности. Каждое применение уникально. Оценка рисков должна быть проведена и правильно применена для безопасной среды.

Оценку рисков нужно делать для любого типа робота во всем применении и при переразвертывании на новую станцию или задачу. Кратко: оценка рисков и их адресация.

Ограничение мощности и силы — самый частый режим коботов. Позволяет максимально близкую рабочую зону между человеком и роботом. Минимальные ограничения продуктивности. Не требует внешнего оборудования — система обратной силы встроена в робот (аппаратная + программная).

2. Мониторинг скорости и разделения

Метод использует сенсорное оборудование для мониторинга окружающей зоны — управления движением робота. Зона называется расширенной рабочей зоной. Оборудование следит за людьми/техникой. При приближении оператора или погрузчика робот реагирует: замедляется, ограничивает диапазон движений, или оба — пока объект не войдет в зону остановки. Тогда робот останавливается полностью. После устранения препятствия — продолжает. Этот тип коллаборации можно реализовать и с промышленными роботами.

3. Ручное руководство (Hand Guiding)

Ручное руководство — дистанционное управление роботом оператором через пульт. Часто в подъемных задачах для тяжелых/опасных материалов. Традиционно требовало от оператора взять управление движением на себя.

Теперь используется для «ручного обучения» (hand teaching). Эта функция есть во многих современных коботах. Оператор ручным управлением на роботе обучает шаги процесса. Промышленный робот для этого потребовал бы датчик силы.

4. Контролируемая безопасностью остановка

Режим, часто встречающийся даже для промышленных роботов. Когда человек входит в рабочую зону робота — он останавливается полностью. Используются лазерные завесы, аварийные стопы, специальные замки на дверях ячейки для обнаружения входа человека. Службы ТО тоже используют этот режим для работы на роботах.

Многие коботы используют более одного метода. Это дает гибкость в динамических средах. Важно: каждое применение уникально. Оценка рисков обязательна для безопасной среды при любом типе робота.

В каких отраслях используются коллаборативные роботы?

Коботы имеют широкий спектр применений во многих отраслях. Благодаря универсальной конструкции. Отрасли, обычно использующие коботов:

• Упаковка
• Фармацевтика
• Пищевая и напиточная промышленность
• Электроника
• Логистика
• Металлообработка
• Пластмассы
• Автопром
• Аэрокосмическая

Коботы есть почти в любой крупной отрасли. Их дизайн включает характеристики для широкого круга задач. Готовы искать решения для вашего применения или отрасли? Посетите HowToRobot для получения котировок от разных поставщиков. Сэкономите время и усилия, используя нашу сеть.

Применения для коллаборативных роботов

Вы узнали, что коботы распространены в нескольких отраслях. Какие задачи они решают? Применения включают:

• Pick-and-place задачи
• Сборка и разборка
• Манипулирование материалами
• Сварка
• Пайка печатных плат
• Инспекция
• Дозирование
• Обслуживание станков (machine tending)

Широкий диапазон — одно из преимуществ коботов. Это универсальная технология. Её можно развертывать и переразвертывать для множества задач на одном объекте.

У коботов есть сильные стороны для многих применений. Во-первых, внутренние системы делают их подходящими для работы среди людей. Во-вторых, они делят шестиосевую конструкцию с промышленными — хороший баланс скорости, диапазона движений и грузоподъемности. Свобода движений шестиосевого дизайна дает конкретные преимущества: отличный диапазон не ограничивает специфические применения. Они обучаемы: оператор может ручным руководством провести робота через задачу для обучения. Далее робот повторяет задачу. Если задача меняется — можно переобучить и переразвернуть.

Конечно, коботы не подходят для всего. Главный ограничитель — те же фичи, позволяющие работать среди людей, лимитируют некоторые задачи. Пример: задача с высокой скоростью и большой грузоподъемностью. Высокообъемная автосборка. Кобот не оптимален: малая грузоподъемность ограничит маневрирование грузом — робот будет аварийно останавливаться. Прерывания остановят линию. Скорость для максимизации пропускной способности может быть недостижима для кобота. Низкие скорости оставят нереализованными выгоды эффективности. Здесь лучше традиционный промышленный шестиосевой робот. Так когда смотреть на автоматизацию с коботом?

Когда (и когда не) автоматизировать с коллаборативными роботами

Вы узнали применения и преимущества коботов. Как понять, подходит ли ваше применение? Хорошие кандидаты на кобот-проекты имеют такие черты:

• Техники имеют мало опыта с роботами
• Контроль качества — ключевой
• Задача может измениться в будущем
• Задача требует коллаборации с людьми
• Задача не высокоскоростная и не требует большой силы

Техники имеют мало опыта с роботами

Роботы — сложное оборудование. Требуют опытных техников для эксплуатации и обслуживания. Огромная часть экспертизы — в перепрограммировании. Коботы умеют управляться просто и интуитивно. Их программный интерфейс гораздо дружелюбнее к непрофи. Менее опытные операторы и техники могут эксплуатировать и перепрограммировать это оборудование. Хотя входные задачи доступны новичкам, технологии можно раскачивать до сложности и эффективности промышленных собратьев. Поэтому вашей команде все равно стоит искать экспертов для обучения. Они развивают навыки программирования и развертывают более полные робототехнические ячейки.

Контроль качества — ключевой

Как многие типы роботов, коботы повторяемы и точны. Особенно по сравнению с людьми. Поэтому высокоточные применения — хорошие кандидаты для кобот-автоматизации. Ошибки контроля качества ведут к неработающим или неприемлемым продуктам. Часто — менее эффективным процессам. Потеря выручки. Робототехника вообще снижает эти проблемы за счет точности и программируемости. Коботы часто развертываются в таких задачах.

Задача может измениться в будущем

Коботы уникально легко «обучаются» задачам. Новички часто находят hand teaching полезным для старта. Но настоящая ценность переразвертывания коботов — в программном интерфейсе. Графическое программирование легко усваивается новичками. Если задача немного меняется — программу кобота можно быстро и легко поправить. Это сильно снижает частоту вызова интегратора для перепрограммирования. Снижение затрат — больше выручки в кармане и быстрее ROI.

Все еще не уверены, нужен ли вам кобот? Сеть советчиков HowToRobot свяжет вас с экспертами отрасли, которые изучат ваше применение и помогут определить правильное решение.

Задача требует коллаборации с людьми

Определяющая фича коботов — работа с людьми. Некоторые задачи оптимизируются включением автоматизации в человеческий труд. Роботы хороши в простых монотонных задачах. Люди преуспевают в сложном принятии решений. Сочетание использует сильные стороны обоих. Их совместная производительность превышает то, что мог бы каждый в одиночку. Эта оптимизация максимизирует производственный потенциал. Повышенная эффективность — рост выручки и ROI.

Задача не высокоскоростная и не требует большой силы

Главные ограничения коботов — в силе и скорости. Это по дизайну из-за гуманоцентричного подхода. Задачи, требующие высокоскоростной механики — плохие кандидаты для коботов. Включает высокообъемный pick-and-place или сборку. Развертывание кобота здесь может оставить нереализованными выгоды эффективности. Грузоподъемность также помешает коботу взять все задачи. Тяжелые задачи вроде крупной манипуляции материалами могут быть невозможны для кобота. Традиционные промышленные роботы лучше для таких применений.

Кобот-применения обычно в пределах силы и скорости человека. Но коботы дают больше аптайма. Роботы не нуждаются в перерывах, смене смен, больничных. Дают большую последовательность — не устают, не травмируются от перемещения грузов на скорости. Это дает повышенную эффективность и потенциал пропускной способности по сравнению с людьми в одиночку.

Настоящая правда о коботах

Коботы меняют робототехнику и могут быть неправильно поняты. Их ограничения по производительности и более высокая цена могут вызывать сомнения в их применении на рынке. Из их растущего присутствия последних лет мы поняли: «простота использования» — главный драйвер роста и доступности для МСП. Они открыли новый рынок робототехники — без ресурсов для сложной автоматизации. Хотя «настоящая» коллаборация человек-робот редка на сегодня, коботы открыли мир новым возможностям: легче в обучении и использовании роботы и будущая настоящая коллаборация. Будущее еще предстоит написать.

Размышления о стоимости

Стоимость оборудования — крупный фактор в расчете ROI. Может удивить: коботы часто дороже сравнимого промышленного манипулятора. Но промышленные роботы несут более тяжелые вторичные затраты. Часто ненужные для коллаборативных применений. Например, промышленные всегда требуют доп. оборудования безопасности:

• Световые завесы
• Сканеры безопасности
• Ограждения
• Экраны
• Аварийные стоп-кнопки

Кроме того, неколлаборативные промышленные сложнее интегрировать. В основном из-за более сложной среды программирования. Потребуют опытных техников и программистов для установки и настройки. Затраты на обслуживание выше у промышленных. После интеграции промышленные часто дороже коботов, даже если кобот сам по себе изначально дороже. Разумная стоимость среднего кобота в стандартном применении — около $35–60 тыс.

Вы узнали много применений коботов в отрасли. Как понять, правильны ли эти вложения для вас? Какую отдачу можете получить? Калькулятор инвестиций HowToRobot позволяет оценить экономию, выявить зоны улучшения, проанализировать затраты и рассчитать ROI.