Podczas gdy zaledwie dekadę temu były one wschodzącą technologią, która była ogólnie witana ze sceptycyzmem, dziś roboty współpracujące - znane również jako coboty - są najszybciej rozwijającym się segmentem robotyki przemysłowej. Są one zaprojektowane do ścisłej współpracy z ludźmi. Termin ten ma bardzo precyzyjne znaczenie, które wywodzi się z połączenia dwóch słów: collaborative i robot, i w rzeczywistości opisuje technologię robotyczną zdolną do połączenia elastyczności operacyjnej i integracyjnej oraz zdolną do całkowicie bezpiecznej interakcji z otaczającym środowiskiem i naturalnie z operatorami, z którymi maszyny dzielą określone zadania.
Zrozumiesz zatem, w jaki sposób coboty mają moc, w kontekście innowacji biznesowych, głęboko zmienić paradygmaty produkcji i pracy oraz tradycyjnie rozumianą relację między maszyną a człowiekiem. I o ile prawdą jest, że robotyka i sztuczna inteligencja w ogóle rozwijają się w tempie wykładniczym, tak samo nadejście Przemysłu 5.0 przyniesie ze sobą znaczące zmiany w społeczeństwie i nowe scenariusze zastosowania tego typu innowacji. Wszystko w imię bardziej zrównoważonego, odpornego i skoncentrowanego na człowieku przemysłu.
Koboty: definicja i historia robotów współpracujących
Roboty współpracujące z definicji są w stanie zautomatyzować wiele zastosowań i poruszać się w wielu różnych obszarach. Mamy do czynienia z potężnymi i elastycznymi narzędziami, których prostota i szybkość programowania sprawiają, że są gotowe do natychmiastowego wejścia do produkcji i przejścia z jednej czynności do drugiej w bardzo krótkim czasie. Pierwsza definicja cobota została zapisana w patencie z 1999 r., poświęconym "aparaturze i metodzie bezpośredniej integracji pomiędzy osobą a generycznym manipulatorem sterowanym przez komputer". Obecnie opis ten odnosi się do czegoś, co nazwalibyśmy inteligentnym urządzeniem wspomagającym (IAD), praktycznie przodkiem współczesnych cobotów, przydatnym słynnemu General Motors do wdrożenia robotyki w zatłoczonym i bardzo konkurencyjnym sektorze motoryzacyjnym.
Najwyższym celem była pomoc pracownikom w operacjach montażowych, z maszyną poruszającą się w środowisku bez klatek. Dopiero w 2004 roku KUKA, niemiecka firma będąca pionierem robotyki współpracującej, wypuściła model LBR3 we współpracy z Centralnym Instytutem Lotnictwa i Kosmonautyki w Niemczech, pierwszego lekkiego cobota z własnym zasilaniem ruchu, który następnie został udoskonalony dwoma kolejnymi modelami w 2008 i 2013 roku.
W tym samym roku duńska firma Universal Robot wypuściła UR5, pierwszego cobota zdolnego do bezpiecznego wykonywania zadań obok pracowników, skutecznie rozpoczynając erę elastycznych robotów współpracujących, charakteryzujących się niższymi kosztami i większą łatwością użytkowania. Pomimo początkowego sceptycyzmu, rynek robotów przemysłowych rośnie obecnie w stałym tempie 50% rocznie. Przy obrotach przekraczających 3 miliardy dolarów. W porównaniu z bardziej tradycyjnymi robotami przemysłowymi, roboty wykorzystywane w robotyce współpracującej są niezwykle małe i lekkie, a także zaprojektowane do pracy ramię w ramię z ludźmi. Nie potrzebując ochrony ani obudów, coboty są w stanie przestrzegać odległości i środków bezpieczeństwa, zarówno między sobą, jak i z ludźmi, wykorzystując coraz dokładniejsze bezpieczeństwo natywne, zaawansowane czujniki i zaawansowane programowanie. Aby podać tylko kilka przykładów, mogą one zatrzymać się w przypadku kontaktu z operatorem lub zwolnić w przypadku zbliżającego się kontaktu, nie wspominając już o tym, że czasy i odległości zatrzymania są programowalne i dostosowywane do potrzeb użytkownika. Dziedzina robotyki współpracującej jest więc niewyczerpanym źródłem nowych możliwości integracji automatyki w tzw. inteligentnej fabryce. Cobot to kompaktowy i bezpieczny robot, ale przede wszystkim narzędzie z własną inteligencją w rękach pracowników i operatorów w ogóle. Charakteryzuje się on, jak już wcześniej wspomnieliśmy, znaczną prostotą programowania i użytkowania, a także typową szybkością integracji w łańcuchu produkcyjnym i niemal natychmiastowym ekonomicznym zwrotem z inwestycji. Naturalne jest więc myślenie o robotach współpracujących jako o antropomorficznych maszynach z ruchami w sześciu osiach, zaprojektowanych dokładnie pod kątem kryteriów bezpieczeństwa, elastyczności i zwartości.
Roboty współpracujące i roboty przemysłowe: różnice
Mając już ogólną wiedzę na temat tego, czym są roboty współpracujące, wydaje się oczywiste, że roboty wykorzystywane przez firmy prywatne i administrację publiczną nie są takie same: rozróżniamy je ze względu na wielkość, szybkość, zakres działania, umiejętności zastosowania i elastyczność operacyjną. Nie zapominając o kosztach i konieczności lub braku konieczności stosowania barier ochronnych. Różnice między cobotami a tradycyjnymi robotami są szczególnie widoczne w tym sektorze i można je uprościć, odwołując się do trzech konkretnych właściwości. Pierwszym z nich jest wspomniany poziom bezpieczeństwa, który w robotyce współpracującej jest na tyle wysoki, że pozwala maszynom działać bez kosztownych barier, dzięki 17 natywnym zabezpieczeniom obecnym domyślnie pod ich skorupą oraz szerokiej gamie czujników. Drugi dotyczy elastyczności, prawdziwej cechy charakterystycznej cobota.
Tradycyjne roboty powodują sztywną automatyzację, która jest optymalna tylko dla dużych wielkości produkcji, podczas gdy ich małe rozmiary pozwalają na łatwe przemieszczanie cobotów w obrębie przemysłu, aby mogły być używane tylko tam, gdzie są potrzebne. Nie tylko to, elastyczność tych narzędzi jest podkreślana przez łatwość ich programowania, która idzie w parze z szybkością wdrażania - trzecią właściwością na liście. Programowanie, które jest proste i intuicyjne, może odbywać się na dwa różne sposoby: tzw. teach pendant, który wykorzystuje funkcjonalność ekranu dotykowego i szablonu graficznego, aby od razu ustawić programy cobota, oraz free drive, który pozwala na programowanie robota poprzez poruszanie jego ramieniem w przestrzeni, tak aby idealnie odwzorować pożądaną akcję.
W praktyce jest to gotowe do użycia rozwiązanie, które może usprawnić linie produkcyjne i procesy, nawet przy zasilaniu 220 V, co umożliwia jego integrację praktycznie wszędzie - nawet w niektórych kontekstach cywilnych. Aplikacja zarządzana synergicznie przez operatora i robota współpracującego jest również o 85% bardziej produktywna niż aplikacja w pełni zautomatyzowana lub w pełni ręczna, właśnie ze względu na zdolność cobotów do łączenia najlepszych cech wysiłku ludzkiego i precyzji automatyki z wyraźną przewagą.
Kolejną ogromną zachętą do stosowania robotyki współpracującej jest fakt, że maszyny te mają możliwość przechodzenia z jednego zadania do drugiego bez przerwy. Dzieje się tak niezależnie od sektora zastosowań, wielkości firmy i charakteru produktu, co sprawia, że jest to bardzo odpowiednia technologia również dla linii montażowych pracujących na małych partiach i produkcjach mieszanych.
Ewolucja robotyki współpracującej
Chociaż w pierwszych wierszach chcieliśmy podkreślić, jak szybko roboty współpracujące rozwijają się i rozpowszechniają, obecnie sporo firm wyraża wątpliwości co do ich integracji, a dla większości zakładów produkcyjnych wciąż trudno przewidzieć ich rzeczywiste zastosowanie. Jak w każdej dziedzinie nauki i technologii, również w przypadku cobotów istnieje kilka ograniczeń i wyzwań. Rymuje się przede wszystkim z potrzebą dążenia do bardziej wyrafinowanej zręczności manualnej, szczególnie przy zbieraniu i obróbce małych i raczej delikatnych elementów. Druga, równoległa, skupia się na zdolności do szybkiego podejmowania decyzji w celu omijania przeszkód bez przerywania produkcji - ze wszystkimi tego konsekwencjami.
Liderzy branży już pracują nad rozwiązaniem tych wymagających wyzwań i szukają odpowiedzi, opracowując coboty wyposażone w coraz szybsze procesory i zintegrowane systemy wizyjne. Rozwiązania te rysują ambitny, ale futurystyczny obraz Przemysłu 5.0 i pozwolą samym cobotom osiągnąć wykładniczo wyższą produktywność. Nie tylko to, ale maszyny o charakterze współpracującym pomogą opanować - i w końcu rozwiązać - krytyczne kwestie i problemy w każdym cyklu produkcyjnym, przynosząc poprawę w zakresie oszczędności energii, zasobów i czasu.
Nie jest więc przypadkiem, że cechy nowej generacji robotów przemysłowych obejmują większą wszechstronność zastosowania, zdolność adaptacji do sytuacji nieznanych z góry, dokładność pozycjonowania i powtarzalność wykonania, o czym już kilkakrotnie wspominaliśmy. Krótko mówiąc, coboty reprezentują zarówno stale rosnącą teraźniejszość, jak i coraz bardziej zautomatyzowaną przyszłość: obawy, nawet ze strony osób pracujących w tej dziedzinie, nadal mają rację bytu, ale podniecenie związane z kolejną ewolucją jest namacalne. Filozofia programowania cobotów, w rzeczywistości, opiera się na wygrywaniu parametrów, rozwijaniu i używaniu prawdziwych mechanicznych, zrobotyzowanych i wysoce przegubowych ramion.