Nowa robotyka przemysłowa - Automatyzacja jutra jest możliwa już dziś

W czasach pierwszych maszyn elektrycznych sterowanie nimi odbywało się w sposób mechaniczny, np. przez zastosowanie wałka królewskiego. W latach 70. ubiegłego stulecia zaczęto stosować programowalne układy sterowania. To nie przypadek, że niemal w tym samym czasie do linii produkcyjnych zaczęto wprowadzać roboty przemysłowe. Za ich pomocą można elastycznie poruszać narzędziami (np. szczypcami spawalniczymi lub chwytakami) w obrębie sześciu stopni swobody.

Przeszło 40 lat minęło już od czasu, kiedy robotyka przemysłowa zaczęła stawiać pierwsze kroki. Punktem wyjścia i zadeklarowanym celem było zwiększenie produktywności procesów za pomocą elastycznie programowalnych automatów. Dzięki zastosowaniu robotów przemysłowych poprawie uległy warunki pracy w produkcji. Nastąpił dynamiczny rozwój robotyki przemysłowej. Silna presja konkurencji oraz wysokie wskaźniki wielkości produkcji, osiągane przez wiodący na rynku przemysł motoryzacyjny, a zaraz za nim przemysł ogólny, w krótkim czasie doprowadziły do konsolidacji w branży.

Mechatroniczna optymalizacja

Rozwój techniczny robotyki przemysłowej cechuje mechatroniczna optymalizacja stosunku mocy do masy oraz zużycia energii. Kompleksowe procesy produkcyjne prowadzą do powstania wymagającego zautomatyzowanego otoczenia i stawiają robotyce przemysłowej nowe wyzwania w dziedzinie inżynierii, programowania i obsługi. 

Od połowy lat 90. prace badawcze nad rozwojem robotów, ukierunkowane na autonomiczne, mobilne i humanoidalne układy robotyczne, mają wpływ na publiczny wizerunek robotyki. Rywalizacja robotów jest katalizatorem, którego celem jest wykazanie wszechstronności kompleksowych układów robotycznych oraz przyspieszenie postępów badań. Pierwsze wyspecjalizowane roboty serwisowe stosowane były w środowisku nieprzemysłowym, do specyficznych zadań w gospodarstwie domowym, na sali operacyjnej, w rolnictwie czy w przemyśle rozrywkowym, bądź w edukacji. KUKA, oferując takie produkty jak Robocoaster, youBot oraz roboty do zastosowań diagnostycznych i terapeutycznych w branży medycznej, jest wiodącym producentem w zakresie robotyki serwisowej.

Robotyka przemysłowa w obliczu nowej epoki

Patrząc z dystansu wydaje się, że fascynująca pod względem technicznym robotyka serwisowa w zastosowaniach badawczych i komercyjnych nie ma wiele wspólnego z tradycyjną robotyką przemysłową. To się jednak zmieniło, gdyż teraz powstaje nowa robotyka przemysłowa.

Jej punktem wyjścia są nowe, lekkie układy robotyczne, nie tylko precyzyjne i trwałe, lecz także wrażliwe. Mogą one wykonywać swoje zadania z wyczuciem i pracować w bezpośredniej przestrzeni roboczej człowieka. Integracja układów sensorycznych, lekkiej konstrukcji i systemów bezpieczeństwa tworzy kluczowe technologie, umożliwiające dalszy rozwój robotyki.

KUKA LBR iiwa

Robot KUKA LBR iiwa otworzył drzwi do nowej epoki robotyki przemysłowej. LBR to skrót od „Leichtbauroboter” (lekki robot przemysłowy), a iiwa oznacza „intelligent industrial work assistant”. Robot LBR iiwa jest wyposażony w inteligentny układ sensoryczny, umożliwiający automatyzację precyzyjnych i kompleksowych czynności montażowych. – Aby wysondować możliwości zastosowania, w ciągu ostatnich 12 miesięcy przeprowadziliśmy, wspólnie z naszymi klientami, szereg studiów wykonalności, by móc zakwalifikować LBR iiwa do użycia w produkcji w tak wymagającej gałęzi przemysłu, jaką jest przemysł motoryzacyjny. Zakres zastosowania jest olbrzymi i zdaje się nie mieć granic oraz przewyższa możliwości ludzkiej ręki pod względem precyzji i wytrzymałości. Niemniej jednak stosowane układy chwytne pozostają jeszcze daleko w tyle, w porównaniu z ludzką ręką – wyjaśnia Ralf Koeppe, kierownik pionu Badania i Rozwój w KUKA Laboratories.

Robot LBR iiwa umożliwia jednak użycie bardzo prostych chwytaków, gdyż wymagana przy czynnościach montażowych podatność nie musi być konstrukcyjnie zintegrowana w chwytaku, lecz może być w sposób elastyczny programowana razem z robotem.

Układy bezpieczeństwa czułego ramienia robota oraz układy sensoryczne są zintegrowane z elektroniką i oprogramowaniem, z zachowaniem najwyższych standardów, określonych normami robotyki przemysłowej oraz dyrektywami maszynowymi. Umożliwiają nadzór nad robotem i jego bezpieczną pracę. W ten sposób mamy po raz pierwszy do czynienia z bezpiecznym układem robotycznym, który może być używany w bezpośredniej współpracy z człowiekiem.

Odpowiedzialność za systemy kompleksowe oraz przyznanie znaku CE pozostają w dalszym ciągu po stronie oferentów systemowych. Wysoki stopień integracji układów bezpieczeństwa z robotem umożliwia jednak pracę robota bez kosztownych, zewnętrznych układów bezpieczeństwa.

Przełom w strukturach produkcyjnych

Współpraca człowieka z robotem umożliwia dokonanie przełomu w istniejących strukturach produkcyjnych. Proste układy chwytne, programowanie poprzez ręczne prowadzenie robota oraz brak ogrodzenia ochronnego prowadzą do odchudzenia zrobotyzowanych stanowisk pracy. – Użycie robota jako asystenta procesów produkcyjnych sprawia, że produkcja staje się podatna na zmiany jak nigdy wcześniej oraz umożliwia zastosowanie nowych koncepcji wytwarzania – wyjaśnia Manfred Gundel, prezes KUKA Roboter GmbH.

Gama produktów nowoczesnej robotyki przemysłowej jest poszerzana przez autonomiczne systemy mobilne. Wydajne algorytmy umożliwiają jednocześnie lokalizowanie i odwzorowanie kartograficzne otoczenia. Mobilne platformy „wiedzą”, z dokładnością do kilku milimetrów, gdzie się aktualnie znajdują. Ustawienie i programowanie odbywa się w sposób elastyczny, kilkoma kliknięciami myszy. W połączeniu z jedno- lub dwuramiennymi robotami o lekkiej konstrukcji powstają mobilni asystenci produkcji. Roboty przemysłowe mogą też podjeżdżać do narzędzia bądź produktu. Model koncepcyjny KUKA moiros pokazuje wzorcowe zastosowania, które aktualnie w podobny sposób są realizowane w przemyśle lotniczym.

Nowoczesna robotyka przemysłowa pozwala na wdrażanie struktur produkcyjnych o wysokim stopniu
elastyczności, które mają potencjał, umożliwiający rozwiązanie problemu zmiennych wielkości partii produkcyjnych i wysokiej zmienności produktów. Człowiek i robot nie rywalizują ze sobą, lecz współpracują. Warunkiem wdrożenia jest całościowe zrozumienie organizacji tych nowych systemów automatyki, a w szczególności niezbędnego uproszczenia towarzyszących im procesów peryferyjnych.

Nowoczesna robotyka przemysłowa tworzy technologie w oparciu o mechatronikę oraz standardowe oprogramowanie. Algorytmy i bazująca na chmurze infrastruktura programowa, wykorzystywane w procesach poznawczych, stają się kluczowymi technologiami. Zamyka się koło w kierunku robotyki serwisowej dla potrzeb badawczych. Nowoczesna robotyka przemysłowa ze swoimi wymaganiami staje się siłą napędową innowacji. Dzięki temu technika automatyzacji staje się bardziej interesująca dla przedsiębiorstw z branży IT i stwarza potencjał do wejścia na rynek. Najbliższe lata będą interesujące, a przy tym wymagające dla producentów i użytkowników robotyki przemysłowej.

Przykłady z praktyki

Augsburgski koncern z branży automatyzacji, KUKA, zaprezentuje nowoczesną robotykę przemysłową jako temat przewodni przyszłorocznych targów Automaticon w Warszawie, które odbędą się w dniach 17–20 marca 2015 r. Zaprezentowany zostanie robot o lekkiej konstrukcji, LBR iiwa, w realnej aplikacji. Niezależnie od tego, czy w technice medycznej, w montażu pojazdów czy w elastycznych rozwiązaniach branży rozrywkowej, KUKA oferuje pełne spektrum rozwiązań, począwszy od robotyki serwisowej, aż po przemysłową, aby „automatyzacja jutra” stała się możliwa.

KUKA Roboter CEE GmbH
ul. Porcelanowa 10
40-246 Katowice
tel. 32 730 32 14
fax 32 730 32 26
e-mail: BiuroPL@kuka-roboter.de
www.kuka-robotics.com/poland/pl

źródło: PAR 11/2014