Kolaborativní roboty ve výrobě: výhody a omezení

Kolaborativní roboty, nebo zkráceně coboty, představují relativně nový trend v průmyslové automatizaci. Na rozdíl od tradičních průmyslových robotů jsou coboty navrženy tak, aby mohly bezpečně pracovat ve sdíleném prostoru s lidskými operátory bez nutnosti ochranných klecí nebo bariér. V tomto článku se podíváme na jejich výhody a omezení, které je třeba zvážit při jejich implementaci do výrobních procesů.

Co jsou kolaborativní roboty?

Kolaborativní robot je typ průmyslového robota, který je speciálně navržen pro přímou interakci s lidským pracovníkem v sdíleném pracovním prostoru. Zatímco tradiční průmyslové roboty pracují izolovaně od lidí v uzavřených buňkách z bezpečnostních důvodů, coboty jsou vybaveny pokročilými bezpečnostními funkcemi, které umožňují jejich nasazení vedle lidských pracovníků.

Klíčové vlastnosti kolaborativních robotů zahrnují:

• Omezení síly a výkonu pro zajištění bezpečnosti
• Senzory pro detekci přítomnosti člověka a nárazů
• Zaoblené tvary bez ostrých hran
• Jednoduché programování a nastavení
• Nižší hmotnost a kompaktnější rozměry

Výhody kolaborativních robotů

1. Vyšší flexibilita výroby

Jednou z největších výhod cobotů je jejich flexibilita. Mohou být snadno přeprogramovány a přemístěny mezi různými pracovišti, což umožňuje rychlé přizpůsobení výrobních procesů. To je obzvláště cenné v prostředích s častou změnou výrobního sortimentu nebo v malosériové výrobě.

2. Úspora prostoru

Díky absenci bezpečnostních bariér a klecí, které jsou nutné u tradičních průmyslových robotů, coboty zabírají mnohem méně prostoru na výrobní ploše. To je významná výhoda především pro menší výrobní závody s omezeným prostorem.

3. Nižší investiční náklady

Celkové náklady na implementaci kolaborativních robotů jsou často nižší než u tradičních průmyslových robotů. Hlavními důvody jsou:

• Absence nákladných bezpečnostních bariér
• Jednodušší integrace do stávajících výrobních linek
• Nižší náklady na programování a údržbu
• Menší nároky na prostor

4. Snazší programování a ovládání

Většina kolaborativních robotů je navržena pro snadné programování, často pomocí metody "teach by demonstration" (učení ukázkou), kdy operátor fyzicky vede rameno robota požadovanými pohyby. To výrazně snižuje nároky na specializované znalosti a zkracuje čas potřebný pro zavedení nových úloh.

5. Ergonomické zlepšení pracovního prostředí

Coboty mohou převzít ergonomicky náročné nebo monotónní úkoly, které by jinak museli vykonávat lidští pracovníci. To snižuje riziko zranění z opakované zátěže a umožňuje pracovníkům soustředit se na složitější úkoly vyžadující lidskou kreativitu a rozhodování.

Omezení kolaborativních robotů

1. Omezená rychlost a užitečné zatížení

Z bezpečnostních důvodů mají coboty obvykle nižší rychlost pohybu a užitečné zatížení ve srovnání s tradičními průmyslovými roboty. Většina kolaborativních robotů má nosnost mezi 3-16 kg, což může být limitující pro některé aplikace vyžadující manipulaci s těžšími předměty.

2. Kompromisy v otázce bezpečnosti a produktivity

Bezpečnostní funkce cobotů, jako je omezení rychlosti a síly, mohou snižovat jejich celkovou produktivitu. V aplikacích, kde je klíčová vysoká rychlost nebo přesnost, mohou být tradiční průmyslové roboty stále lepší volbou.

3. Omezené možnosti pro některé typy aplikací

Některé výrobní procesy nejsou vhodné pro nasazení cobotů. Jedná se zejména o:

• Procesy vyžadující vysokou rychlost
• Aplikace s extrémními teplotami nebo nebezpečnými látkami
• Vysoce přesné operace s mikrometrovými tolerancemi
• Manipulace s velmi těžkými předměty

4. Nezbytnost dodatečných bezpečnostních opatření

I když coboty mají integrované bezpečnostní funkce, v mnoha případech jsou stále vyžadována dodatečná bezpečnostní opatření, zejména pokud robot manipuluje s ostrými nástroji nebo potenciálně nebezpečnými materiály. Kompletní posouzení rizik je vždy nezbytné.

Typické aplikace pro kolaborativní roboty

Kolaborativní roboty se osvědčily v řadě průmyslových aplikací, včetně:

Montážní operace

Díky své přesnosti a schopnosti pracovat vedle lidí jsou coboty ideální pro montážní procesy, kde lidští pracovníci a roboty mohou efektivně spolupracovat. Zatímco robot provádí opakující se úkoly, jako je šroubování nebo přesné umisťování komponentů, lidský operátor se může soustředit na složitější aspekty montáže.

Nakládání a vykládání strojů

Coboty mohou být snadno nasazeny pro obsluhu CNC strojů, vstřikolisů nebo jiných výrobních zařízení. Mohou manipulovat s materiálem, zatímco operátor dohlíží na více strojů současně, což zvyšuje celkovou produktivitu.

Balení a paletizace

Pro menší a lehčí produkty jsou coboty vhodným řešením pro balení a paletizaci. Jejich flexibilita umožňuje snadné přeprogramování pro různé typy produktů a balení.

Kontrola kvality

Vybaveny kamerami nebo jinými senzory mohou coboty provádět vizuální kontrolu nebo měření. Tím je zajištěna konzistentní kvalita bez únavy, která by mohla ovlivnit lidského inspektora.

Jak vybrat správný kolaborativní robot

Při výběru kolaborativního robota je třeba zvážit několik klíčových faktorů:

• Užitečné zatížení: Jaká je maximální hmotnost, kterou bude robot manipulovat, včetně nástrojů a uchopovačů?
• Dosah: Jaká je požadovaná vzdálenost, kterou robot potřebuje pokrýt?
• Počet os: Pro složitější aplikace může být vyžadován robot s více stupni volnosti.
• Přesnost a opakovatelnost: Jak přesný musí robot být pro danou aplikaci?
• Integrace: Jak snadno lze robota integrovat s vašimi stávajícími systémy?
• Školení a podpora: Jaká je dostupnost technické podpory a školení pro vaše zaměstnance?

Posouzení rizik a bezpečnostní normy

I když jsou coboty navrženy pro bezpečnou spolupráci s lidmi, je nezbytné provést důkladné posouzení rizik před jejich implementací. To zahrnuje hodnocení konkrétního pracovního prostředí, nástrojů, se kterými robot pracuje, a úkolů, které provádí.

Relevantní bezpečnostní normy zahrnují:

• ISO/TS 15066: Specifické bezpečnostní požadavky pro kolaborativní robotické systémy
• ISO 10218-1 a ISO 10218-2: Obecné bezpečnostní požadavky pro průmyslové roboty

Závěr

Kolaborativní roboty představují významný posun v průmyslové automatizaci. Nabízejí flexibilní a dostupné řešení, které může být obzvláště přínosné pro menší a střední podniky nebo pro aplikace, kde je důležitá spolupráce mezi roboty a lidmi. Nicméně, jako každá technologie, mají svá omezení a nejsou vhodné pro všechny typy výrobních procesů.

Klíčem k úspěšnému nasazení cobotů je realistické hodnocení jejich možností a omezení v kontextu vašich specifických potřeb. S správným plánováním a implementací mohou kolaborativní roboty významně přispět ke zvýšení produktivity, flexibility a ergonomie vaší výroby.