Коллаборативные роботы: повышение эффективности и роста для малых и средних производителей

Роботы являются частью промышленности дольше, чем вы могли думать. Патент на первый промышленный робот Unimate был выдан в 1961 году. Хотя роботы иногда использовались крупными производителями, такими как автомобильные OEM, для малых и средних производителей (SMM) они редко были вариантом.

Однако времена изменились. Роботы теперь часто рассматриваются как необходимые инструменты для SMM, позволяющие малым операциям конкурировать с крупными игроками. Это особенно верно для новой волны «коллаборативных роботов». Согласно Ассоциации робототехники, коллаборативный робот (cobot) специально разработан для работы непосредственно с людьми, рядом, в определенном совместном рабочем пространстве.

Что предлагают коботы производителям?

Для каждого занятого производственного сотрудника, жаждущего дополнительной руки, коллаборативные роботы могут предоставлять высокотехнологичные манипуляторы с камерами и датчиками движения, спроектированные с разной длиной вылета и грузоподъемностью. В отличие от традиционных «автономных» однофункциональных машин, технология коллаборативных роботов может имитировать множественные движения рук, необходимые для повторяющихся задач, таких как инспекция мелких автозапчастей или сборка втулок колес.

Коллаборативные роботы могут освобождать сотрудников от повторяющихся задач, чтобы они могли фокусироваться на задачах, требующих более высоких навыков. Например, три человека, ранее занимавшихся инспекцией одной корзины, теперь могут быть переведены на работу погрузчиками, по словам Брайана Пелке, президента Kay Manufacturing в Калумет-Сити, штат Иллинойс. «Мы хотим, чтобы они использовали голову больше, чем руки», — сказал Пелке.

Пелке недавно расхвалил множество преимуществ ROI коллаборативных роботов в статье Chicago Tribune. Пелке приобрел свой первый коллаборативный робот за менее $50 000 и завел его в полную операцию за 30 дней. Базовое обучение программированию заняло у сотрудников менее 90 минут.

Пелке утверждает, что коботы сэкономили Kay около $150 000 на затратах на упаковку, переведя обязанности операторов станков от упаковки готовых деталей. Пелке отметил, что машины могут последовательно обнаруживать визуальные дефекты автозапчастей, тогда как люди — которые могут уставать или отвлекаться — ловят дефекты только в 9 случаях из 10.

Еще одно преимущество коботов — их подвижность, позволяющая адаптироваться к почти любому рабочему пространству. Большинство машин весят значительно менее 80 фунтов и имеют площадь всего в несколько дюймов. Они требуют гораздо меньше энергии для работы, чем традиционные роботы, и могут быть переразвернуты для множественных применений без изменения производственных компоновок. Идеальны для малых задач и быстрых переключений, коботы выполняют повторяющиеся задачи на очень высоких уровнях последовательности.

Что будущее готовит для коллаборативных роботов

Продажи коллаборативных роботов ожидают рост на 34% к 2026 году, с глобальными расходами на робототехнику, оцениваемыми в $13 млрд, по данным Tribune. Ассоциация робототехники недавно сообщила о рекордном количестве роботов, поставленных компаниям Северной Америки в первом квартале 2018 года.

Но коботы сейчас составляют только три процента продаж роботов, по данным Tribune, возможно, потому что технология коллаборативных роботов все еще является развивающейся областью.

Формальные стандарты безопасности для роботов были введены только в 2016 году, когда Международная организация по стандартизации (ISO) опубликовала ISO Technical Specification (TS) 15066. Американский национальный институт стандартов (ANSI) принял ISO/TS 15066 в том же году как ANSI/RIA Technical Report R15.606 (RIA — Ассоциация робототехники).

Согласно этим стандартам, роботы считаются «безопасными», если есть адекватное расстояние между людьми и активными машинами, и если есть ограничения для передачи сил и давления при контакте.

Эти рекомендации по безопасности предоставляют отличную отправную точку для дальнейших исследований, по мнению Национального института стандартов и технологий (NIST), агентства Департамента коммерции США, использующего науку для продвижения инноваций для американских производителей. Помимо текущих исследований безопасности коллаборативных роботов, NIST проводит две исследовательские инициативы, связанные с тонкостями работы людей рядом с роботами и коботами, обещающими значительные выигрыши в безопасности и производительности, по словам Елены Мессины, менеджера программы Measurement Science for Manufacturing Robotics в NIST.

1. Видимость

Многие коботы имеют встроенные камеры, позволяющие им воспринимать окружающую среду. Для правильной работы должен быть интерфейс между системой координат камеры и системой координат робота. По словам Мессины, NIST работает над созданием инструментов для улучшения этой координации, задавая вопросы вроде: «Сместился ли робот от того места, где он думает, что он находится?» и «Совпадает ли система координат с реальными окружающими объектами?».

Исследования NIST в области видимости роботов также детально рассматривают камеры и алгоритмы для обнаружения и отслеживания людей, что обещает улучшить безопасность и общее взаимодействие человек-робот.

2. Программирование

Программировать коботов для выполнения большинства производственных задач не сложно, но это могло быть еще проще. А чем проще, тем меньше возможностей для человеческих ошибок, которые могут привести к проблемам безопасности и производству. В этой цели NIST сейчас прототипирует передовые интерфейсы, основанные на дополненной и виртуальной реальности, чтобы сделать программирование коботов более интуитивным, по словам Мессины.

Что производители делают с коллаборативными роботами прямо сейчас

Пока стандарты безопасности и технологии управления коботами продолжают развиваться, коллаборативные роботы уже работают в непосредственной близости от людей на производственном полу, часто без необходимости дополнительных защитных ограждений. Работая в рамках текущих рекомендаций по безопасности, они могут брать на себя повторяющиеся задачи, которые раньше создавали риски повторяющихся травм для рабочих — и все это за гораздо меньшие деньги, чем традиционные станки.

От сортировки и упаковки до клеения и монтажа, коллаборативные роботы могут быть быстро запрограммированы для оптимизации таких задач, как:

• Контроль качества
• Полировка
• Обслуживание станков (Machine tending)
• Винтоотвертка (Screwdriving)
• Литье под давлением (Injection molding)
• Сборка
• Pick and place (Подбор и размещение)

Сотрудники, такие как Дэвид Янг в Kay Manufacturing, заявляют, что не будут скучать по задачам вроде визуальной инспекции мелких автозапчастей, которые взяли на себя коллаборативные роботы в компании. В интервью Tribune Янг сказал, что коботы теперь выполняют ручную работу, которая давала ему артрит в руках и ногах. «Трудно увидеть каждую мелочь», — сказал он. «Это сделает мою работу легче».

Если вы SMM, который еще не воспользовался множеством возможностей, которые предлагают коботы, нет времени как настоящее! Свяжитесь с вашим локальным Центром MEP в рамках MEP National Network™, чтобы узнать больше о том, как коботы могут помочь и вам.