Публикация пресс-релизов Поиск по компании
Решения, технологии, стандарты Рынок, отрасль, люди Основы
Отменить подписку Подписка
Производители Системные интеграторы Дистрибьюторы
Продукты месяца Поиск по категории Добавить продукт
Добавить мероприятие
Добавить вакансию Специалисты по АСУ ТП, КИП Специалисты по электротехнике, энергетике Главные инженеры, технологи, электрики Менеджеры по продажам, консультанты, другое
Технические требования Публикация статей Публикация пресс-релизов Media Kit 2014
 


 

Рынок, отрасль, люди - в интервью и репортажах Ua.Automation.com

Роботы нового поколения: коллега выпущен «из клетки»

Роботы нового поколения: коллега выпущен «из клетки»
Эсбен Остенгаард для InTech
 
Большинство людей, если спросить их о том, как они представляют себе робота, рисуют себе огромную машину, работающую в огороженном пространстве на крупной фабрике, или футуристического андроида, имитирующего поведение человека.
 
Где-то между этими двумя сценариями лежит обретающая конкретные черты новая реальность: класс роботов, называемых «роботы-сотрудники» (от англ.: co-robots) благодаря их способности работать бок о бок с людьми без обеспечивающих безопасность ограждений. Эти роботы должны заполнить разрыв между полностью ручной и полностью автоматизированной сборками. И это должно произойти в СМБ, там, где до сего дня считалось совершенно не требующей проверки истиной утверждение, что роботы слишком дороги и сложны. 
 
В отличие от своих старших братьев, работающих за стеклом на предприятиях автопрома и других крупных предприятиях, роботы-сотрудники невелики, легки и гибки в использовании. Их можно легко перемещать и перепрограммировать для выполнения новых функций, что позволяет легко использовать такие роботы для решения различных краткосрочных и мелкосерийных задач.
 
Автомобилестроение до сих пор потребляет до 65% роботов, продаваемых в США. Однако, по мнению ряда экспертов, лишь 10% компаний, которые могли бы получить выгоду от роботов, уже используют их.
 
Понижаем барьер входа
 
Основных причин такого малого распространения роботов, на самом деле, три: стоимость, удобство использования и функциональность. Все эти три проблемы пытаются решить роботы нового поколения. Начнем с финансового вопроса.
 
Даже там где рабочая сила дешева, следующее поколение сложной продукции уже потребует адаптивности, точности и надежности, которая лежит просто за пределами возможностей человека. Согласно старой распространенной схеме, стоимость робота равна зарплате одного рабочего за 2 года. Однако роботы-сотрудники стоят, примерно, одну четвертую этой величины. И эти роботы намного быстрее окупаются, что означает, что «оффшорный исход» больше не имеет смысла для бизнеса.
 
Вместо этого новые роботы стали своего рода «высокотехнологичной валютой», изменившей войны зарплат в конкуренцию за растущее качество продукта и быструю окупаемость.
 
Робот plug-and-play
 
Производитель устройств для усиления слуха Oticon использует роботизированную руку UR5 для выполнения различных задач в литейном цехе. Вакуумно-всасывающий инструмент для манипуляций заменен механическим захватом с пневматическим приводом, который может решать более сложные задачи. 6-осевой робот работает с циклом 4-7 секунд, делая наклоны и повороты, которые традиционные 2- или 3-осевые роботы Oticon делать не могут.
 
 
В Oticon робот UR надежно прикреплен к станку для литья и может двигаться над ним, поднимая пластиковые детали. Это обеспечивается с помощью специально разработанной вакуумной системы, которая гарантирует, что хрупкие детали не будут повреждены.
 
 
Cascina Italia автоматизировала линию, способную упаковать до 15,000 яиц в час используя UR5 от Universal Robots. Сотрудники могут быстро перепрограммировать робота и могут работать непосредственно рядом с ним без специальных ограждений для обеспечения безопасности. Цеха в Cascina не проектировались для того, чтобы разместить там систему автоматизации с использованием традиционных роботов, зато портативный робот может легко размещаться там и перемещаться между участками, на которых выполняются различные задачи, необходимые для итальянского дистрибьютора яиц. 
 
С традиционными роботами, капитальные расходы на собственно роботов составляют лишь 25-30% от общей стоимости системы роботизации. Остальное приходится на программирование роботов, настройку и специальные ограждения. «Коробочный» вариант робота-сотрудника требует в районе одного часа настройки для начала работы. Это время, которое необходимо на распаковку робота, установку и программирование для выполнения первого простого задания.
 
Это – то, что мы называем дружественностью по отношению к пользователю. Отменяя необходимость в квалифицированных программистах, новый класс роботов поставляется с сенсорными экранами размером со средний планшет, с помощью которого пользователь может управлять рукой робота, показывая движения на экране. Или пользователь может просто взять руку робота и провести ее по желаемой траектории движения. Интерфейс совместим с большинством промышленных датчиков и ПЛК. Программирование для решения новых задач очень легкое – во всяком случае, такова оценка датского производителя Oticon, компании, которая была действительно впечатлена легкостью управления и точностью движений новых роботов-сотрудников. Oticon был нужен гибкий в использовании робот, экономически оправданный для решения не слишком масштабных задач. Быстрый прогресс в медицине ведет к постоянным изменениям в производственных процессах и расширению ассортимента моделей, что требует от робота работы со все меньшими по объемам партиями продукции.  
 
Часть II
 
Точное обращение
 
Новые роботы соответствуют требованиям широкой применимости и портативности – что является проблемой для роботов, используемых в Oticon изначально. Части современных устройств для усиления слуха становятся все меньше, и их размеры зачастую измеряются всего 1 мм. Производитель искал решение, которое могло бы доставать мелкие детали из формы для литья. Вручную это невозможно; не подходила эта задача и для «старых», 2- или 3-осевых роботов, которые могут двигаться только вертикально или делать наклоны. Кроме того, если мелкая деталь застрянет в форме, робот должен быть способен ее аккуратно достать.
 
На установку робота в литейном цехе Oticon ушел только один день. Жестко закрепленный на литейном станке, новый робот может двигаться над формами и доставать пластиковые элементы, используя специально созданную вакуумную систему. Более сложные отлитые компоненты перемещаются с помощью пневматического захвата. Из-за возможности 6-осевого перемещения робот очень маневренный и может вращать и наклонять части, для того, чтобы быстро доставать их из форм. Рабочие циклы робота длятся 4-7 секунд, в зависимости от компонента. Благодаря оптимизации рабочего процесса, срок окупаемости робота составил всего 60 дней.  
  
Работа в условиях ограниченного пространства
 
На фабрике Cascina Italia в Италии робот-сотрудник работает на упаковочной линии, с производительностью в 15 000 яиц в час. Робот оборудован пневматическим захватом и помещает в коробки подносы на 10 яиц каждый. Работа требует точных движений и аккуратного помещения в коробку последовательно 9 слоев по 10 яиц в каждом.  
 
В Cascina, первоначально, не ожидали, что смогут использовать робота для этой работы, но, увидев демонстрацию его работы на собственной фабрике, компания легко смогла представить себе все преимущества. Прошло 3 месяца, и новый робот уже работал на линии. С весом всего около 4,5 кг, робота очень легко перемещать между упаковочными линиями, что критически важно для компании Cascina. Там работают с 4 разными размерами яиц и нуждаются в роботе, который может работать рядом с людьми в условиях ограниченного пространства.
 
Сначала безопасность
 
Безопасность была и остается самой «горячей» темой и основным стимулом для исследований в лабораториях робототехники. С учетом сотрудничества с людьми, новое поколение роботов имеет закругленные сочленения, приводы с возможностью обратного хода, датчики силы, а используемые материалы намного легче.
 
Если робот на фабрике в Cascina касается сотрудника, встроенные ограничители регулируют силу прикосновения, так, что робот не сможет причинить вред – благодаря соблюдению текущих требований безопасности по силе и крутящему моменту. В большинстве промышленных приложений, эта функция безопасности позволяет роботу функционировать без специального ограждения. Разумеется, только после оценки рисков.
 
Уменьшая нагрузку на сотрудников
 
В компании Scandinavian Tobacco Company робот-сотрудник работает бок-о-бок с людьми, закрывая крышками упаковки с табаком. Новый робот освободил сотрудников от необходимости делать монотонные и трудные движения, и, также, высвободил двух сотрудников, которые раньше этим занимались – теперь они выполняют другую работу на фабрике. Места для ограждения традиционного робота на фабрике не было, поэтому использование робота-сотрудника существенно сэкономило средства и упростило установку.  
В Scandinavian Tobacco разработали собственный манипулятор для захвата, а один из техников выполнил первоначальное программирование. Это сохранило know-how в пределах компании и обеспечило высокую продуктивность, одновременно позволив избежать простоев и привлечения недешевых внешних консультантов.
 
Оптимизированное производство позволило владельцу сохранить производство в стране с высоким уровнем заработной платы. Срок возврата инвестиций в нового робота на табачной фабрике составил 330 дней.
 
Сотрудники освобождены от необходимости делать повторяющиеся и неудобные для человека движения при упаковке табака. Теперь в Scandinavian Tobacco этим занимается UR5. Новый робот был встречен работниками с энтузиазмом, так как позволил им заниматься менее напряженной работой.
 
От 45 до 70 бутылок в минуту 
 
Более крупные производители теперь тоже получают выгоду от новых роботов. На фабрике Johnson & Johnson в Афинах, Греция, робот-сотрудник существенно оптимизировал процесс упаковки шампуней и продуктов по уходу за кожей. Роботизированная рука работает 24 часа в сутки. Она поднимает 3 бутылки с конвейера за один раз, каждые 2,5 секунды, располагает их в пространстве и помещает в упаковочную машину. Ручной труд позволяет обработать 45 бутылок в минуту. Робот – 70 бутылок.   
 
 
В Johnson & Johnson персоналу настолько понравилось работать с новым роботом-сотрудником, что они даже дали ему имя. UR5 теперь называется «Clio».
 
Бутылки поднимаются вакуумным механизмом и переносятся без всякого риска царапин или выскальзывания. Ловкость робота играет ключевую роль, поскольку этикетки печатаются на разных сторонах разных продуктов, сами бутылки – разных размеров и форм, и робот, поэтому, должен уметь захватывать и слева и справа. Любой сотрудник в Johnson & Johnson может перепрограммировать робота на выполнение новых задач, экономя компании расходы на найм программистов.
 
Новый подход к робототехнике
 
Выше приведены несколько примеров использования роботов нового поколения, решающих реальные производственные задачи, которыми роботы раньше не занимались. Когда речь идет о сотрудничестве с людьми и гибком производстве, основные характеристики традиционных роботов должны быть улучшены практически по всем фронтам: от фиксированной инсталляции до возможности переноса; от повторяющихся задач до быстрой и частой их смены; от периодического до постоянного соединения с информационными системами; от полного отсутствия взаимодействия с людьми до постоянного взаимодействия; от разделения в пространстве с людьми до работы бок-о-бок; от окупаемости в течение долгих лет до окупаемости в течение месяцев. Ближайшее будущее увидит еще больше изменений в этой области, коренным образом меняя то, как мы используем робототехнику.
 
Об Авторе
 
Эсбен Остергаард, Ph.D., главный технолог в Universal Robots (UR), отвечающий за улучшение существующих продуктов и разработку новых. Во время работы в 2001-2005 гг. в качестве исследователя и профессора на кафедре робототехники и пользовательских интерфейсов в Университете Южной Дании, она разработала концепцию, послужившую основой для повторного «изобретения» промышленных роботов. В 2005 г. она основала компанию Universal Robots вместе с 2 своими коллегами.