Тренды робототехники 2022: инновационные стратегии автоматизации для производителей

С приближением конца 2021 года быстро меняющиеся технологии, потребительские требования и конкурентное давление продолжают вдохновлять внедрение творческих операционных стратегий. В результате все более доступные и высокогибкие роботы внедряются на производственных полах для эффективного решения проблем цепочек поставок, нехватки квалифицированных кадров, беспрецедентной пандемии и общих рыночных колебаний. С этим в виду, вот некоторые тренды и инновации, которые проницательные производители могут захотеть учесть при планировании успешного 2022 года и далее.

Принятие малыми мастерскими

Способность производить высококачественные продукты с минимальными затратами — необходимость для сохранения конкурентоспособности в современном промышленном ландшафте. По мере снижения стоимости автоматизации и увеличения удобства использования это продолжает побуждать стабильное число малых и средних производителей к интеграции роботов на своих производственных площадках. Теперь воспринимаемые как актив, доступность роботов успокаивает потенциальных клиентов, что ожидания по своевременной доставке и качеству продукта могут быть выполнены.

Простые в использовании коллаборативные роботы (коботы) с точным обучением ручным руководством для быстрого развертывания или переразвертывания по требованию высоко привлекательны, заполняя пустоту для высокосмешанного, низкообъемного производства. Идеальны для дуговой сварки, плазменной резки, обслуживания станков, легкой сборки и паллетизации, коботы, которые могут работать с или в близкой близости к людям, решают ряд проблем, таких как доступность рабочих, безопасность сотрудников, операционная эффективность и качество продукта.

Роботы, вроде шестиосевого коллаборативного робота HC10XP со встроенным безопасным ограничением мощности и силы (PFL), могут легко дополнять ручную сварку или быть выкатанными к крупным, тяжелым заготовкам в цехе. Это не только обеспечивает необходимую сварную мощность для небольших операций, но и максимизирует площадь пола в тесных средах. Также умеют экономить ценное пространство более высокие по грузоподъемности коботы, такие как HC20XP с грузоподъемностью 20 кг. С подходящей по размеру подставкой этот кобот с классом защиты IP67 способен погружать или разгружать паллет 40×48 дюймов (до 80 дюймов высоты) без лифта, предлагая большую универсальность для лучшей окупаемости инвестиций.

«Компактные рабочие ячейки, такие как ArcWorld® 50 и серия LC, также используются для масштабирования производства для сварки малых и средних деталей в условиях джоб-шопа», заявляет Джош Лит, старший менеджер по продукту в Yaskawa Motoman. «Доступные в одно- или двухстаночных версиях, пространствоэкономные решения для сварки вроде этих позволяют быструю и легкую установку или перемещение, сохраняя очень быструю окупаемость».

Офлайн-программирование роботов

Демография рабочей силы и рыночные драйверы продолжают смещать подход производителей к интеграции и программированию роботов, настолько что это запустило революцию удобства использования. Интуитивные варианты программирования — включая офлайн-программирование (OLP) — необходимы для обеспечения высокой степени готовности, особенно для операций, которые не могут позволить себе прерывать производство, пока программа робота пишется по точкам с пульта обучения.

Используя 3D-представление роботизированной рабочей ячейки, визуально показывающее робота, движущегося по запрограммированному пути, OLP предоставляет как опытным, так и новичкам программистам возможность проектировать, тестировать и корректировать программу робота или задание из виртуальной среды на базе ПК. Предоставляя полезные функции, такие как обнаружение коллизий, 3D PDF, отслеживание конвейера, Cam Path и другие, MotoSim® Yaskawa — удобное, стоимоэффективное программное обеспечение, идеальное для программирования и изучения досягаемости. Другие сторонние варианты предоставляют надежную функциональность, позволяя экспертам по задачам быстро и легко программировать роботов. Robotmaster®, OCTOPUZ® и Delfoi предоставляют комплексные программные решения для различных приложений, включая сложное программирование для роботизированных сварочных систем. Что касается последнего, Delfoi может сэкономить 90 процентов времени программирования по сравнению с программированием с пульта обучения, делая его экстремально быстрым способом точной отправки программ даже для сложных конфигураций, таких как многорукие рабочие ячейки.

Инновационные методы программирования

Ландшафт программирования роботов посыпан нетрадиционными идеями программирования — многие из которых облегчают экстремально быстрое и легкое внедрение робототехнической системы.

Точное обучение ручным руководством
Ожидается рост на 40 процентов в ближайшие шесть лет¹, простые в использовании коллаборативные роботы помогают оживать новым и высокорелевантным приложениям. Точное обучение ручным руководством — ключевой аспект этого тренда, делая его идеальным решением для компаний, желающих интегрировать высокоуниверсальную, удобную роботизированную систему.

Альтернативно, компании вроде Wandelbots используют интеллектуальную сенсорную технологию, которая может моделировать движения оператора, мастерски позволяя пользователю обучать путь робота стилусом, а не хватая руку. Этот экстремально легкий, low-code и стоимоэффективный подход в среднем в 20 раз быстрее традиционного программирования для выбранных приложений.

Интуитивные приложения пульта
Интуитивные, похожие на смартфон пульты обучения становятся обыденностью сегодня. Вместе с этим использованием растет использование приложений пульта и расширений для удобной, но мощной функциональности приложений.

Интуитивный Smart Pendant Yaskawa — который радикально меняет способ программирования робота — теперь предлагает надежную способность для быстрой генерации заданий для обработки деталей в определенном узоре. Известный как Smart Pattern, этот расширение Smart Pendant предоставляет графический интерфейс, поддерживающий общие задачи, такие как загрузка/разгрузка станка, стопка/распаковка и упаковка в коробки.

Для кобот-сварки и традиционной робото-сварки интуитивные приложения пульта обучения, такие как Universal Weldcom Interface (UWI) Yaskawa, пробивают исторические барьеры программирования. От региональных различий в том, где хранятся настройки сварки, до вариаций использования защитного газа, вместе с присутствием сложной технологии источников питания и ростом новых методов сварки, UWI был экстремально полезен производителям, стремящимся получить легкий контроль над любым сварочным процессом или параметром. Это включает напряжение, الأمперность и скорость подачи проволоки.

Low-code и no-code программирование
Инструменты вроде UWI также дополняют недавние инновации в программном обеспечении для low-code и no-code программирования. Пользователи теперь могут использовать гибкие платформы разработки и модули приложений для программирования приложения или роботизированной системы без написания ни одной строки кода.

Другие компании, такие как Path Robotics, разрабатывают передовые системы искусственного интеллекта (AI), машинного обучения и компьютерного зрения, чтобы сделать промышленных роботов более интеллектуальными. С начальным фокусом на сварочные приложения, Path убирает уравнение программирования полностью с проприетарной системой зрения и восприятия, которая работает на распознавании, где деталь в пространстве, затем корректирует путь робота и сварочные параметры в реальном времени к вариациям. По мере продолжения улучшений сенсоров и обработки, так же будут развиваться производительность и внедрение интеллектуальных роботизированных установок.

Кроссплатформенная роботизированная автоматизация
Разблокируя новую парадигму удобной автоматизации, READY Robotics создала корпоративную операционную систему для кроссплатформенной роботизированной автоматизации. Не только это позволяет практически любому программировать практически любой робот (роботы Yaskawa включены), но также делает автоматизацию более доступной, чем когда-либо, с графическим иконно-ориентированным программированием, не требующим специфической экспертизы в кодировании.

Robot Operating System
Завершая методы программирования, за которыми стоит следить в новом году, — эволюция Robot Operating System (ROS). Растущая коллекция мидлвари, работающей на операционных системах вроде Linux, Java и Microsoft Windows® IoT Enterprise, ROS — бесплатный открытый репозиторий передовых алгоритмов, программного обеспечения, функций, драйверов и многого другого, поддерживаемый Open Robotics на ros.org.

Продвигая ROS дальше, ROS-Industrial® (ROS-I) специально фокусируется на передовых возможностях, которые ROS может предоставить для промышленных роботов. Воспринимаемое некоторыми как клей, удерживающий передовые технологии вместе, этот набор инструментов с богатым функционалом помогает производителям роботов, поставщикам компонентов, системным интеграторам и конечным пользователям улучшать множество сложных приложений, вроде 2D/3D обработки изображений или силового управления для управления путем робота в реальном времени против запрограммированного пути.

Увидев потребность в большей способности делать адаптивные функциональные модификации традиционных промышленных робототехнических приложений для высокосмешанных, низкообъемных задач, Yaskawa сотрудничал с консорциумом ROS-Industrial (RIC) Americas в разработке надежного коммуникационного драйвера, предоставляющего производителям и исследователям возможность создавать аддоны и интегрировать сенсоры восприятия. Выгодное для совместимости робота с различными неструктурированными средами в своевременном и стоимоэффективном манере, Yaskawa предоставляет возможность использовать эту технологию с их роботами — так как все недавние поколения роботов Yaskawa являются ROS-enabled и могут быть модифицированы для расширения функциональности для более передовых задач.

Оптимизированное машинное зрение

Как упоминалось, стоимоэффективные улучшения зрения позволяют более широкий спектр приложений. Визионные системы, такие как FreeMove® Veo Robotics, изобретают новый способ производства продуктов, делая машины более отзывчивыми к людям, что culminates в динамических системах безопасности, использующих минимальную охрану. Система FreeMove проецирует все возможные будущие позиции объектов в своей среде, динамически вычисляя защитные дистанции разделения перед сигналом роботу замедлиться или остановиться по мере необходимости для безопасности рабочих.

Не только такие системы предоставляют вариант, позволяющий человеческим рабочим быть в производственном уравнении, но и роботизированные системы с этой технологией могут помочь производителям лучше адаптироваться к массовой кастомизации, более коротким производственным циклам и ужесточающим требованиям качества, делая это более стоимоэффективным в долгосрочной перспективе. Зрение выходит за рамки поиска деталей или их инспекции, но используется для совершенствования процессов вроде аддитивного производства или планирования сварочного пути с использованием робототехники.

«Роботизированное зрение также применяется к растущему числу задач инспекции», говорит Крис Колдуэлл, менеджер по продукту в Yaskawa Motoman. «Обычно быстрее и надежнее людей, роботизированная инспекция становится экстремально важной для производителей, стремящихся улучшить качество продукта и пропускную способность». Для снижения брака, максимизации годных деталей и оптимизации общей эффективности оборудования, гибкие модели роботов, включая коллаборативные роботы, интегрируются в рабочие ячейки для обеспечения качества поверхности, целостности сварки или геометрии деталей. Предлагая способность и последовательность, которые люди и координатно-измерительные машины (CMM) не могут, комбинированное использование роботов и интеллектуальных периферийных устройств, таких как передовые системы зрения, надежные источники питания, интуитивная звуковая аналитика, системы инспекции сварки и многое другое, может предоставить обилие данных для принятия обоснованных производственных решений.

Интегрированное управление активами

Огромное количество данных, предоставляемых подключенными устройствами, лучше всего собирается с решений граничных серверов, таких как Yaskawa Cockpit™, использующих ведущий интерфейс сбора данных OPC-UA или другие. Системы управления активами, такие как эта, могут предоставить комплексные инсайты производителям, стремящимся получить конкурентное преимущество. Возьмем качество сварки, например. Будь то оно используется для внутренней детали или внедряется для проверки калибра деталей, привезенных из другой части цепочки поставок, использование роботов в сочетании с этим типом подключения множественных источников данных может дать положительное влияние.

Это поднимает текущие проблемы цепочек поставок, которые продолжают быть на переднем плане для производителей. Обеспечивая безопасность рабочих и давая возможность мониторинга и управления подключенными заводскими устройствами удаленно, решения управления активами набирают тракцию. Обеспечивая интегрированный, интеллектуальный и инновационный подход к аналитике данных, такие инструменты помогают决策者 просматривать текущие и исторические производственные объемы, а также операционный статус любого подключенного устройства (включая роботов) в реальном времени. Не только это помогает производителям принимать обоснованные решения о поддержании производительности оборудования, но также дает возможность эффективно выполнять операционные цели практически откуда угодно.

Технологически ориентированное промышленное будущее

Двигаясь вперед в 2022 год, технологические достижения будут продолжать топливо рыночных требований и последующих робототехнических инноваций, в то время как требования к компонентам и потребительским упакованным товарам будут сохранять постоянно сжимающиеся толерантности. По мере того как допуск на ошибку, кажется, входит в нано-масштаб, повторяемость роботов приведет к дополнительной автоматизации, особенно там, где речь идет об электронике, электромобилях, медицинском оборудовании и многом другом. В целом, производители, выполняющие операционные стратегии, охватывающие новые технологии, включая роботизированную автоматизацию, с наибольшей вероятностью смогут быстро адаптироваться к рыночным давлениям для текущего успеха.

¹ Collaborative Robots Market Size, Share & Covid-19 Impact Analysis, Fortune Business Insights, 2020