Лучшие отрасли промышленности, использующие роботов

Роботы - неотъемлемая часть многих отраслей. В этой статье вы узнаете, в каких отраслях больше всего используются роботы, а также о новых сценариях использования.

Промышленные роботы делают рабочее место более продуктивным и безопасным. На многих рабочих местах они также делают работу более приятной. Роботы влияют на промышленность, от автомобилестроения до сельского хозяйства, от складирования до фармацевтики. Некоторые отрасли промышленности уже давно используют робототехнику, в то время как другие только начинаются. В этой статье представлен обзор наиболее значимых пользователей промышленных роботов. Обсуждаем, как и зачем используются роботы. И мы рассмотрим некоторые новые варианты использования.

Содержание статьи:

• Автомобильная промышленность
• Электрика / электроника
• Металл и оборудование
• Пластик и химия
• Строительство
• Сельское хозяйство
• Склад и логистика
• Пищевая упаковка / бакалея
• Фармацевтика
• Как найти подходящее роботизированное решение для вашей отрасли

Автомобильная промышленность

На автомобильных заводах роботы стали обычным инструментом. По данным Международной федерации роботов (IFR), автомобильная промышленность была крупнейшим пользователем роботов в мире в 2020 году. В IFR говорится, что 28% всех установок роботов приходится на автомобильный сектор.

Стандартные приложения

При производстве автомобилей используется фантастическое разнообразие материалов. Следовательно, используется много разных типов роботов. Тысячи деталей идут в автомобили, и каждая деталь имеет свой собственный набор производственных процессов.

Шарнирно-сочлененные руки роботов

Большой и тяжелый манипулятор с шарнирно-сочлененной рамой часто используется на автомобильных заводах. Такие руки могут поднимать тяжелые веса. А их гибкость означает, что они могут двигаться в любом направлении. Некоторые из операций, для которых используются такие манипуляторы, включают:

• Сварка
• Установка лобового стекла
• Прочие крупногабаритные сборки - установка дверей, бамперов и т. д.
• Удаление материала - сверление, нарезание резьбы, удаление заусенцев, шлифование
• Обслуживание станков - установка и снятие деталей на станки с ЧПУ.
• Отделка - шлифовка, покраска и полировка

Дельта-роботы

Когда детали меньше и не такие тяжелые, можно использовать высокоскоростных роботов Delta. Производители автомобилей используют роботов Delta в таких приложениях, как:

• Сборка электронных компонентов
• Сборка более мелких узлов, таких как насосы и двигатели.
• Подобрать и разместить - перемещение деталей на конвейерные ленты и обратно.

Роботы SCARA

Робот-манипуляторы выборочной сборки (SCARA) особенно хороши при сборке электроники. Этот вид сборки предполагает вставку деталей в плоскую печатную плату. Вертикальная установка хорошо сочетается с геометрией робота SCARA. Точность необходима, потому что детали должны входить в крошечные отверстия. Роботы SCARA используются производителями автомобилей для следующих целей:

• Раскрой тканей для салонов автомобилей.
• Погрузка и разгрузка машин
• Паллетирование и депаллетирование

Декартовы роботы

Декартовы роботы жесткие по всем трем осям:X, Y и Z. И эти направления находятся под прямым углом друг к другу. Их жесткая конструкция означает, что они могут выдерживать относительно высокие нагрузки. Они точны во всех трех направлениях. Автопроизводители используют декартовых роботов для следующих целей:

• Выберите и поместите
• Укладка деталей в ящики
• Сборка стартеров, электродвигателей стеклоочистителей, систем впрыска топлива и комбинации приборов.
• Распределение клея

Новые сценарии использования для автомобилей - Коботы

Относительно новая потребность в автомобилестроении - это совместные роботы или коботы. Все больше и больше покупателей требуют индивидуализации своих автомобилей. Это привело к тому, что автопроизводители стали меньше выпускать партии автомобилей. И это придает большое значение способности быстро переоснащать производственные процессы. Итак, коботов все чаще используют автомобильные компании.

Коботов могут «научить» выполнять задачи люди, которым не нужно знать, как писать код. Это взаимодействие между человеком и машиной делает операции более гибкими. Сегодня один и тот же робот может выполнять разные задачи, чем накануне, потому что человек показал, как это делать.

Рабочие довольны этой тенденцией. Неинтересные и утомительные аспекты задачи можно оставить на усмотрение робота. В то же время вещи, в которых люди так хороши, - адаптируемость и инновации - остаются востребованными. Подобное взаимодействие людей и роботов - тенденция на автомобильных заводах.

Электрика / электроника

Использование роботов в электротехнической и электронной промышленности постоянно растет. Вскоре наибольшее количество роботов может быть в электронике, а не в автомобилестроении. На это есть несколько причин. Причины такие же, как в автомобильном секторе. А именно, массовый выпуск в сочетании со стандартизацией деталей. Итак, в производстве электротехники и электроники есть много повторов.

Но есть большая разница между роботами на заводах по производству электроники и на автомобильных заводах. И это грузоподъемность. Детали электроники намного меньше, чем детали из тяжелого металла, из которых делают автомобили. Итак, роботы, используемые в электронике, как правило, меньше по размеру. Они легче и быстрее металлообрабатывающих роботов. Конечно, сегодня автомобили содержат много электроники. Однако, помимо этого совпадения, различие в целом сохраняется.

Стандартные приложения

Сборка и вставка

В электронной и электротехнической промышленности роботы используются для различных операций. К ним относятся сборка, установка, проверка и передача электронных компонентов. Другие области применения включают завинчивание и пайку.

Роботы SCARA и Delta

Вы найдете больше роботов SCARA и Delta в электронной промышленности. И вы найдете меньше тяжелых роботизированных манипуляторов, которые так распространены на автомобильных заводах. Легче сделать маленьких и более легких роботов безопасными для работы вместе с людьми. Многие из роботов, используемых в производстве электроники, являются коботами. Они работают бок о бок с людьми, не нуждаясь в защитных ограждениях.

Производители электротехники и электроники могут повысить производительность и качество с помощью роботов. Скучные и повторяющиеся работы можно сократить или исключить. Это улучшает условия труда и увеличивает удержание сотрудников.

Новые сценарии использования в электротехнической / электронной промышленности - коботы

Компьютерное зрение улучшается, а цена на коботов падает. В свою очередь, количество компаний, использующих роботов, увеличивается. Эта тенденция распространяется и на более мелкие компании. Небольшие фирмы, которые до сих пор используют ручные методы сборки, могут использовать коботов. Им не нужно делать огромных вложений. Они могут начать с малого и купить одного кобота. Получив некоторый опыт, они смогут увидеть рентабельность инвестиций и обосновать дальнейшие покупки.

Коботы подходят и для более крупных компаний. Компаниям нужны роботы, которые могут выполнять множество различных задач. Особенно, когда робота может научить делать кто-то, кто не умеет программировать.

Металл и оборудование

Третьим по величине пользователем промышленных роботов является сектор металлургии и машиностроения. У них есть много веских причин для этого. Металлообработка предполагает использование высоких температур. Заготовки часто бывают большими и тяжелыми. Многие металлообрабатывающие инструменты вращаются с высокой скоростью. Шлифовальные машины, оборудование для снятия заусенцев и сверла опасны в использовании. Многие операции по металлообработке приводят к образованию опилок и металлических частиц, которые отлетают от заготовок. Эти частицы в воздухе опасны для людей.

Стандартные приложения

Уход за машиной

Компьютерное числовое управление (ЧПУ) уже давно используется для автоматизации процессов обработки. Станки с ЧПУ предлагают значительное улучшение по сравнению с ручными операциями. Цифровое управление обеспечивает более высокую скорость и большую точность. Это также делает рабочее место более безопасным. Тем не менее, станки с ЧПУ нуждаются в людях, которые тщательно их настраивают и заботятся о них во время работы. Людям необходимо загружать в станки заготовки. Когда процесс завершен, детали нужно выгружать. Часто их приходится складывать на конвейер или в ящик.

Роботизированные манипуляторы используются для ухода за машинами. Они могут подавать детали в станок с ЧПУ. В нужный момент роботы могут снять готовую деталь. Затем робот перемещает деталь на следующий этап процесса обработки. Уход за машиной - утомительная работа. И работники могут быстро отвлечься или скучать. Это увеличивает риск неправильных действий. Человеческий фактор может привести к повреждению дорогостоящего оборудования или его частей, а также стать причиной травм. Использование роботов для ухода за машинами снижает такие риски. И, конечно же, роботы не устают и могут работать круглосуточно.

Роботы, заменяющие станки с ЧПУ

В некоторых случаях роботизированные руки могут заменить станок с ЧПУ. Робот может прямо держать инструмент и выполнять операцию по обработке металла. Примеры включают сверление, шлифование, удаление заусенцев и чистовую обработку. Роботизированная рука часто может выполнять более сложные движения, чем традиционные станки с ЧПУ. Это позволяет сократить количество шагов в процессе обработки. Меньшее количество операций означает меньшее время до завершения. Результат - более высокая производительность, большее удовлетворение потребностей клиентов и повышение прибыльности. Более сложные детали можно изготавливать за меньшее время.

Новые сценарии использования металла и машинного оборудования - коботы

Коботы привлекательны тем, что их можно использовать очень гибко. Промышленный рабочий может обучить руку кобота тому, что делать, просто перемещая ее. Коботы спроектированы таким образом, чтобы их можно было безопасно использовать вместе с людьми. Они оснащены датчиками, которые делают их более безопасными. Они не двигаются так быстро и не прикладывают столько силы. Они могут определить, натолкнулись ли они на что-нибудь. У коботов часто есть компьютерное зрение, которое позволяет им видеть препятствия. Компьютерное зрение также означает, что коботов можно использовать для контроля качества. Зрение с высоким разрешением является требованием для многих приложений.

Пластик и химия

Роботы широко используются в пластмассовой и химической промышленности. Одна из лучших причин использовать роботов - обеспечить безопасность сотрудников. В этом отношении роботы могут изменить мир к лучшему.

Стандартные приложения

Очистка резервуара

На химических заводах часто требуется чистка больших резервуаров. Эта уборка требует, чтобы сотрудники были одеты в средства индивидуальной защиты (СИЗ). СИЗ защищает людей от агрессивных химикатов и вредных паров. Химические компании теперь могут использовать дистанционно управляемых роботов для входа в резервуары. Люди остаются вне резервуара и направляют роботов. Операторы могут видеть с помощью камер, установленных на роботов. Роботы оснащены мощным распылительным оборудованием, которое выполняет уборку.

Упаковка и доставка

Упаковка и отгрузка - это задачи, для решения которых используются роботы в химической промышленности. Такие процессы на конвейере часто повторяются и идеально подходят для робототехники.

Пипетирование

Лаборантам необходимо регулярно дозировать точное количество жидкости в пробирки. Это необходимо для проведения различных измерений и анализов. Для этого используются роботы-дозаторы. Такие роботы освобождают людей, чтобы они могли выполнять более сложные и полезные задачи. Роботы также могут увеличить производительность операции дозирования.

Литье под давлением

Для литья пластмасс под давлением требуется несколько операций по уходу за машиной. К ним относятся погрузка и разгрузка, штабелирование и подъем, а также паллетирование. Робот может проникнуть внутрь оборудования для литья под давлением. Он может снять готовую деталь со станка, не повредив ее. Роботы могут делать это аккуратно и неутомимо. Повышается производительность и сокращается время цикла. А роботам не нужны перерывы и ошибки.

Новые сценарии использования пластика и химикатов - беспилотные летательные аппараты и коботы

На химических заводах дымовые трубы, котлы и трубопроводы часто бывают очень высокими. Такое оборудование нужно периодически осматривать. В прошлом такая проверка требовала остановки завода. Оборудование необходимо охладить по соображениям безопасности.

Эти проверки могут выполнять дроны с воздуха. Дроны оснащены камерами высокого разрешения и датчиками качества воздуха. У них тоже может быть тепловизионное оборудование. И они могут взлетать настолько высоко, насколько это необходимо. Люди остаются в безопасности на земле. Дроны могут проводить инспекции, пока завод продолжает работать.

Растет использование коботов в пластмассовой и химической промышленности. Кобот может обрезать лишний материал с пластиковой детали, созданной литьем под давлением. После этого он может положить изделие на конвейерную ленту. Когда деталь меняется, рабочий может научить кобота выполнять новые движения. И работнику не нужно уметь кодировать.

Строительство

Строительные роботы - относительно новое явление. Тем не менее, отрасль созрела для инноваций. А у роботов много преимуществ. Строительство по-прежнему является очень трудоемкой отраслью, но роботы быстро развиваются.

Новые варианты использования в строительстве

Связывание арматуры

Связывание арматурных металлических стержней («арматуры») в строительстве дорог и мостов - это процесс, в котором очень много ручного труда. Обычно это требует от рабочих нагибаться. Они должны носить тяжелые перчатки и защитное снаряжение. Рабочие скрепляют куски арматуры, обвивая проволоку вокруг арматуры. Проволока скручивается в месте пересечения кусков арматуры. Таких стяжек в строительстве дорог и мостов могут быть десятки тысяч. В зависимости от протяженности дороги таких стяжек могут быть миллионы.

Роботизированное оборудование позволяет автоматизировать вязку арматуры. Техника состоит из большой эстакады, шириной с земляное полотно. На эстакаде установлено множество роботов для завязывания арматуры. По мере того, как эстакада катится по полотну дороги, манипуляторы робота скручивают проволоку одновременно во многих местах. Такие роботы могут избавить людей от этого изнурительного и неинтересного труда. Это сокращает время строительства и повышает согласованность работы.

Подъем цементных блоков для каменщиков

Каменщикам необходимо поднимать тяжелые цементные блоки. В среднем каменщик поднимает более 3000 таких блоков в день. Работа утомительна, часто возникают травмы от повторяющихся движений. Многим каменщикам в ближайшее время потребуются операции на плече. Роботизированные манипуляторы под руководством каменщиков могут выполнять тяжелую работу. Робот избавляет людей от ненужных усилий и травм от повторяющихся движений. Работа выполняется быстрее, мужчины меньше устают, и больше проектов можно выполнить за меньшее время.

Автоматическая кладка кирпичей

Есть роботизированные манипуляторы, автоматизирующие процесс кладки кирпича. Роботы точно дозируют количество раствора. Они кладут кирпичи с превосходной точностью и давят с нужной силой. Опять же, автоматизация означает более высокую производительность и более низкие затраты.

Живопись

Роботы-рисовальщики могут покрасить комнату за гораздо меньшее время, чем это требуется человеку. И малярного робота не беспокоят ядовитые пары.

Создание макетов

В строительной отрасли для выполнения макетов используются автономные мобильные роботы (AMR). AMR будет печатать линии на полу, чтобы показать рабочим, где разместить стены и другие элементы.

Самоходные автомобили

Некоторые строительные компании используют автономных роботов-экскаваторов. Их использование все еще находится в зачаточном состоянии. Некоторые производители предлагают комплекты для модернизации ручного экскаватора до роботизированного.

Траншеи - одно из текущих приложений. И другие добавляются. Некоторые из операций включают загрузку грузовиков, транспортировку материала, забивание свай и сортировку.

Воздушные дроны

На строительных площадках используются беспилотные летательные аппараты, чтобы получить представление о ходе реализации проекта. Дроны могут производить измерения более точно, чем с помощью других методов. А дроны могут повысить безопасность на стройплощадке, используя данные наблюдений.

Сельское хозяйство

Стоимость рабочей силы продолжает расти, и во многих отраслях во всем мире наблюдается нехватка рабочей силы. Это один из факторов, влияющих на автоматизацию. Еще одна проблема - рост стоимости рабочей силы. Сельское хозяйство не исключение.

Использование роботов в сельском хозяйстве все еще находится на начальной стадии. Есть десятки интересных вариантов использования. Многие начинающие компании вступают в бой. По оценкам исследовательской компании MarketsandMarkets, в 2020 году объем рынка составит около 7 миллиардов долларов. По прогнозам, в следующие четыре года он достигнет 12,8 миллиарда долларов.

Новые варианты использования в сельском хозяйстве

Самоходные тракторы и транспортные средства

Фермеры, выращивающие зерновые в развитых странах, уже используют высокомеханизированное земледелие. Использование GPS и различных датчиков грунта встроено во многие новые тракторы и комбайны. Производители сельскохозяйственной техники добавляют к этим сельскохозяйственным машинам возможности автономного вождения. Некоторые из крупнейших производителей сельскохозяйственного оборудования вложили значительные средства в эту технологию.

Роботы для прополки

Роботы для прополки находятся на разных стадиях разработки. Все больше и больше растений сопротивляются пестицидам широкого спектра действия. Таким образом, поиск альтернативных подходов к уничтожению сорняков имеет важное значение.

Для распознавания сорняков используется современное компьютерное зрение. Робот может определить не только сорняк, но и его конкретный вид. Затем можно использовать химикат, специально подобранный для этого растения. И химикат применяется только к этому единственному растению. Тип химического вещества выбирается бортовым ИИ трактора или роботизированного инструмента, тянущего трактор. Другой подход использует лазеры для уничтожения сорняков. Это позволяет полностью избежать использования химикатов. Альтернативными технологиями являются лезвия для стрижки и тепловые импульсы для уничтожения сорняков.

Роботы-сборщики

Сбор фруктов и овощей - это область значительных инвестиций. Компьютерное зрение может сказать, созрело ли что-то. Есть роботы для сбора салата, роботы для сбора яблок и роботы для сбора клубники. Они находятся на разных стадиях коммерциализации.

Воздушные дроны

Воздушные дроны все чаще используются в сельском хозяйстве. Дрон может собирать данные, которые позволяют создавать раскрашенные карты полей. Карты могут показать, где находятся сорняки. Они могут показать влажность почвы и здоровье урожая. Затем фермер может использовать эту информацию для планирования своих вмешательств для решения проблем. Часто это проблемы, о которых фермер раньше не подозревал.

Склад и логистика

По оценкам, в 2020 году около 80% складов по всему миру не используют робототехнику. Это быстро меняется. Для этой отрасли прогнозируются высокие темпы роста автоматизации. Складские роботы повышают производительность труда и сокращают затраты на рабочую силу. Они избавляют людей от бремени повторяющихся и неинтересных задач.

Исследования показывают, что многие люди на складах проводят большую часть времени в разъездах. Они могут толкать тележку, управлять вилочными погрузчиками или другим промышленным оборудованием. Автономные мобильные роботы (AMR) могут автоматизировать эти действия.

Стандартные приложения

Обработка материалов

Существует широкий выбор AMR для перевозки товаров на складе. Некоторые из них предназначены для перемещения целых поддонов и тяжелых грузов. Другие оптимизированы для меньшего веса. Некоторые AMR выглядят как обычные вилочные погрузчики, и люди действительно могут ими управлять. Но у них также есть режим автономного вождения. Другие автопогрузчики - это тележки с низкой посадкой, которые работают только автономно.

Сбор заказов

Снижение трудоемкости процесса комплектования заказов становится все более важным. Это из-за электронной коммерции. Электронная коммерция означает большее количество товаров. И меньшее количество товаров в заказе. Эта комбинация делает подбор заказов для электронной коммерции более трудоемким.

Большинство решений включают AMR, помогающие транспортировать товары. Перемещение товаров - это малоценная часть процесса подбора.

В большинстве случаев автоматизации комплектования заказов люди по-прежнему выбирают и снимают продукты с полок. Рабочий сканирует штрих-код продукта и кладет его в корзину на AMR. Сканер штрих-кода часто встроен в AMR. AMR осуществляет перемещение по складу. Такое решение может привести к увеличению производительности вдвое или даже больше.

Роботы, которые могут собирать вещи, также доступны для некоторых случаев использования. Таким роботам требуются современные системы технического зрения и захватные устройства.

Роботы-палетоукладчики

Роботы-палетоукладчики автоматизируют процесс загрузки ящиков на поддон. Робот оптимизирует штабелирование, чтобы максимально увеличить количество коробок. Поддон может быть упакован в термоусадочную пленку для отгрузки.

Изготовление коробок, маркировка и сортировка

Складские роботы создают коробки нестандартного размера. Они наклеивают этикетки на контейнеры и сортируют пакеты по почтовому индексу или другим критериям. Все роботы, которые могут выполнять эти и другие функции, коммерчески доступны.

Новые сценарии использования складов:беспилотные летательные аппараты и роботы-доставщики

Склады начинают использовать беспилотники для инвентаризации.

Когда инвентаризация выполняется вручную, люди поднимаются по лестницам. Им приходится заглядывать в коробки, чтобы подсчитать количество предметов. Это отнимает много времени, медленно и утомительно.

У большинства складов есть цель проводить инвентаризацию дважды в год, а многие не могут этого сделать.

Дроны могут летать по проходам, считывать штрих-коды и считать предметы. Когда их батареи начинают разряжаться, дроны летят к месту гнездования и перезаряжаются. С такими воздушными роботами инвентаризация может проводиться каждые две недели, что значительно экономит время и деньги.

Роботы-доставщики находятся на ранних стадиях внедрения. Есть пилотные проекты по доставке фастфуда и продуктов. Amazon и другие компании электронной коммерции хотят осуществлять доставку с помощью беспилотных летательных аппаратов. Таким образом могут быть доставлены миллионы различных видов товаров. Похоже, технология готова, но есть нормативные препятствия, которые необходимо преодолеть.

Пищевая упаковка / бакалея

Возможность роботизированной упаковки фруктов и овощей находится на коммерческой стадии. Роботизированные решения могут собирать и размещать продукты. Роботы также могут упаковывать продукцию для отправки.

Требуется роботизированный захват, который может быть достаточно твердым, чтобы удерживать продукт, и в то же время достаточно мягким, чтобы не повредить его. The gripping technology is combined with AI-assisted computer vision. High-volume produce packaging is commercially available and quite cost-effective.

More and more people want to buy groceries online. Some customers like the option to pick up their groceries from the store. Others prefer to have them delivered. This has placed an enormous burden on grocery stores. Stores have had to dedicate people to picking customer orders. And the orders must be packed into bags or boxes. People then put them out for pick up. Or someone drives to the customer's location to deliver.

Emerging Use Cases for Food Packaging and Groceries

Robotics vendors have created systems to help grocery stores with all these tasks. Automated Storage and Retrieval Systems (AS/RS) can be fit into the back of a grocery store. The AS/RS presents the products to a robotic picking station, which can load the products into bags or boxes.

For delivery to the customer, self-driving vehicles have been created.  They are in various stages of testing.  A few geographical areas are conducting pilot projects.

Pharmaceutical

Robots are well established in the pharmaceutical industry. Here are some of the ways robots are being used in this sector.

Standard Applications

Blister Packs

Delta or SCARA robots can place tablets into blister packs.  These robots are fast and accurate when handling lightweight items.  Labeling bottles of pills or liquid medications is often done robotically.

Pipetting

Pharmaceutical companies need to dispense precise amounts of liquid into testing vials.  The vials must be fed into test equipment such as a liquid chromatograph. This is a good application for robotics.  Pipetting robots are commonly used in the pharmaceutical industry.

Pick and Place

Human contact with pharmaceuticals can cause contamination. Drug companies naturally want to minimize the chance this will happen. Robots are useful for this reason alone. One example is packaging medical syringes. Syringes must be picked off a conveyor line and placed into a container. When a person does this, there is a risk of contamination and injury. Having robots perform this function proved challenging because the syringes are transparent. Transparency poses difficulties for the computer vision system. This challenge was overcome. The result is a robotic process that guarantees high quality and consistency.

Emerging Use Case for Pharmaceutical – Assisting Pharmacists

Assisting pharmacists is a relatively new use case for robots. They are ideal for menial tasks like counting pills.  Prescriptions are entered into the pharmacy computer system.  The software can determine the correct size of container needed. It can find the appropriate drug, and a robotic arm can dispense the pills into the container. The robot can also apply an appropriate label and place the labeled container on a conveyor belt.

How to Find the Right Robotic Solution for Your Industry

HowToRobot is a global platform helping companies to succeed with automation. You can use the HowToRobot worldwide directory of over 15,000 robotics companies. And you can find the robotic solution you need. One that is ideally suited for your industry and application.

You may already know what type of solution you need.  Perhaps you want to get more information from robotics vendors.  You can use HowToRobot to get quotes and receive product information.  Multiple vendors can respond, saving you precious time.

You might not be sure what kind of robot solution you need.   HowToRobot is here to help.  You can describe your application and some of your Key Performance Indicators (KPIs).  Let us know the goals you’d like to achieve through automation.  You can submit a Request for Information.   You will receive responses from vendors.  They will supply you with information about their solutions.

Please note there are impartial HowToRobot experts who can help you navigate through the process. Click here to set up a consultation with an expert advisor.