Навигация по будущему робототехники в производстве: тренды и возможности

Производственная робототехника в некоторой степени следует похожему пути достижений к тем в обработке и фиксированных системах автоматизации. Хотя ROI легче всего измеряется в эффективности и экономии затрат, производители ищут в робототехнике помощь в разрешении боли в их операции или создания новых возможностей. Это может быть для более эффективного связывания процессов или устранения необходимости аутсорсить конкретную функцию или две.

Путь роста для малых и средних производителей (СМП) с робототехникой поэтому все более фокусируется на приложениях и добавленных возможностях, а не только на эффективности и непрерывном улучшении. Ключ к увеличению принятия робототехники в СМП — делает роботов легче в использовании и повторном использовании.

По сути, принятие зависит от того, имеют ли роботы более человеческую ловкость и самоуправление.

Лаборатории NIST имеют дизайны на то, чтобы сделать роботов легче в использовании

Ученые и инженеры в лабораториях NIST работают над закрытием значительного разрыва между передовой технологией и тем, что сейчас развернуто на многих производственных цехах. Это во многом из-за отсутствия науки измерений для верификации и валидации الناشющих новаторских исследований и таким образом снижения риска принятия.

Один из приоритетов отдела интеллектуальных систем NIST — продвижение захвата, манипуляции и безопасности производительности, которые позволят СМП эффективно развертывать роботские решения. Эта работа включает метрики производительности, тестовые методы и связанные инструменты измерений, которые могут стать отраслевыми стандартами.

Исследования продвигают робототехнику в производстве, предоставляя:

• Лучшую повторяемость, чтобы роботы могли надежно выполнять движения и действия в пространстве координатной системы X,Y,Z
• Более легкие в использовании человеко-машинные интерфейсы (HMI) для операторов для программирования задач и взаимодействия с робототехникой
• Новые дизайны захватов, позволяющие более точные и человеко-подобные движения
• Лучшую безопасность и ситуационную осведомленность

Среди достижений, теперь достигающих цеха, — программное обеспечение в портативных HMI-устройствах, переводящее человеческие координатные референсы (право/лево, к/от) в обычные декартовы координаты X, Y, Z. Это позволяет операторам легче программировать коллаборативные роботы.

Улучшения в программировании с HMI позволили некоторым роботам программироваться сварщиками, моделирующими движения и действия для процесса в вопросе.

Покорив паллетизацию, робототехника указывает на сборку

Раннее принятие робототехники в производстве фокусировалось на повторяющихся задачах, не требующих специальных навыков или дающих добавленную ценность. Самые популярные роботские приложения по использованию:

Сборка составляет только 2 процента роботского использования, хотя исследователи NIST и отраслевые эксперты верят, что она держит много обещаний для широкого принятия среди СМП по мере улучшения технологии манипуляции.

Вероятные области для расширения работы по сборке:

• Электрические разъемы
• Резьбовидение и вставка крепежа
• Проводка

Один из вызовов для роботской сборки — множество переменных, которые должны быть учтены при выполнении сложных операций. Например, оптимальная сила для захвата, чтобы поднять и переместить деталь, может не быть той же, что сила, нужная для резьбовидения позже в производстве.

По мере улучшения тактильного сенсирования роботы смогут хватать всё, используя правильную силу, потенциально снижая шаги, нужные для того производственного процесса.

Дизайны захватов показывают улучшения в ловкости, универсальности

Лаборатории NIST работают над примерно дюжиной тестовых методов для захвата и манипуляции, используя платформу стандартов Institute of Electrical and Electronics Engineers.

Четыре наиболее распространенных типа роботских захватов:

• Вакуумные — стандартное концевое оснастка для плоских, гладких поверхностей, часто используемая в паллетизации и упаковке
• Пневматические — также известные как «bang bang grippers» за шум в промышленных операциях, этот универсальный тип часто используется для мелких объектов в pick-and-place операциях
• Гидравлические — самые сильные — и грязные — из промышленных захватов
• Серво-электрические — высоко гибкие и стоимостно-эффективные, позволяют разные материальные толерантности при обработке деталей

Инновационные дизайны, использующие шестиосевые датчики силы и крутящего момента, цветут для технологий захвата, включая механизмы, имитирующие человеческие руки.

Эти достижения все более появляются на цехах:

• Настраиваемые конечные эффекторы, которые могут легко удаляться и заменяться
• Улучшенная ловкость с трехпальцевыми адаптивными захватами, способными манипулировать хрупкими предметами и минимизировать смену инструментов
• Робототехника, использующая машинное обучение от интеллектуальных датчиков на захватах, чтобы учиться самим, как подходить к объектам
• Захваты, комбинирующие множество технологий. Это может быть вакуумный захват с пальцами или две отдельные руки и конфигурации захватов на той же рабочей станции для возможности множественных задач, увеличивая и скорость, и надежность

Ключи к успеху при начале вашего роботского пути

В отличие от фиксированных систем автоматизации, есть компромисс между функциональностью робототехники и легкостью использования. Одна из притягательностей робототехники — что робот может быть построен и запрограммирован делать почти что угодно. Однако, чем больше функциональности вы строите в робота, тем больше экологических соображений должны быть приняты в условные требования, что делает его более трудным для программирования и интеграции робота в операции для дополнительных задач.

Планирование малых партий может быть трудным с робототехникой, если производители не имеют правильную систему поддержки на месте. Будет больше принятия, когда СМП увидят, как робототехника сэкономит затраты на переоснастку, когда они будут готовы нанять штат с робототехникой в уме. Это не исключено, что производитель с 10 или менее сотрудниками скоро будет иметь эксперта по робототехнике для обеспечения общей эффективности оборудования.

Catalyst Connection, часть сети MEP National Network^TM, собрала понятное руководство по робототехнике. Оно идентифицировало эти ключи к успеху для исследования использования робототехники в производстве:

• Идентифицируйте ресурсы, включая внутреннего чемпиона, чтобы получить уровень поддержки, который вам нужен
• Идентифицируйте ваши нужды или боли
  • Приоритизируйте поддерживающие инструменты
  • ID производственные примеры; начните маленько и держите это просто
• Постройте бизнес-кейс; учтите 2x–4x затраты на оборудование для оснастки, аксессуаров и сложности интеграции

Эксперты в вашем местном центре MEP готовы помочь вам исследовать — и потенциально принять — робототехнику. Свяжитесь с ними, чтобы увидеть, как робототехника может помочь вам расширить ваш бизнес, добавляя новую функциональность.

Информация об исследованиях лабораторий NIST предоставлена Еленой Мессиной, Джереми Марвел и Джозефом Фалько.