Obsah

Kontaktujte nás

Potýká se vaše společnost s nedostatkem personálu, vysokými náklady na pracovní sílu a potřebou zvýšit přesnost výroby? Řešením může být automatizace, ale tradiční průmysloví roboti vyžadují enormní investice do bezpečnostní infrastruktury a složitého programování. Naštěstí existuje alternativa – koboty neboli kolaborativní roboti, kteří mohou pracovat bok po boku s vašimi zaměstnanci. Tyto inteligentní stroje revolucionizují způsob, jakým malé a střední výrobní společnosti uvažují o automatizaci, nabízejí flexibilitu, bezpečnost a rychlou návratnost investic. Podívejte se, jak koboty mohou transformovat vaši výrobu a proč stále více společností volí tuto průlomovou technologii.

Co jsou koboty? Definice, konstrukce a základní vlastnosti

Pokud hledáte způsoby, jak zefektivnit procesy a zvýšit efektivitu v kovové výrobě, pravděpodobně zvažujete automatizaci. V této souvislosti se stále častěji objevuje pojem "koboty". Co přesně jsou tato zařízení a jak mohou podpořit vaši společnost? Odpovědi najdete níže.

Revoluce ve výrobě – proč koboty?

Koboty, neboli kolaborativní roboti, jsou odpovědí na rostoucí poptávku výrobních společností, zejména těch menších a středních, po flexibilních a bezpečných automatizačních řešeních. Byly navrženy s myšlenkou přímé spolupráce s lidmi ve stejném pracovním prostoru, což eliminuje potřebu budovat nákladné bezpečnostní bariéry. Tento koncept získal popularitu kolem roku 2008, především díky dánské společnosti Universal Robots, která je vedoucím výrobcem v této oblasti.

Definice a klíčové rozdíly oproti průmyslovým robotům

Kobot je "speciálně navržený robot, který může společně s lidmi vykonávat úkoly v přímé blízkosti." To je zásadní rozdíl oproti tradičním průmyslovým robotům, které musí být kvůli své rychlosti a síle odděleny od lidí, například ploty nebo bezpečnostními závěsy, aby se předešlo rizikům kolize.

Klíčové vlastnosti, které odlišují koboty, jsou:

  • Bezpečnost spolupráce: Koboty mají zabudované mechanismy detekce kolize a omezení síly a rychlosti. V případě kontaktu s člověkem se automaticky zastaví. Jejich konstrukce minimalizuje riziko zranění – jsou menší, lehčí (obvykle pod 100 kg vlastní hmotnosti) a mají zaoblené hrany.

  • Snadnost ovládání a programování: Kolaborativní roboti jsou často vybaveni intuitivními grafickými rozhraními. Umožňují také tzv. programování teach-by-demonstration, což znamená, že operátor může ručně přesunout rameno robota do požadované polohy a robot si tento pohyb zapamatuje. Snadnost programování kobotů umožňuje i lidem bez předchozích zkušeností s robotikou rychle zvládnout základy jejich ovládání. Díky tomu se mohou i zaměstnanci bez pokročilých technických znalostí naučit základy programování kobotů.

  • Flexibilita a mobilita: Koboty lze snadno přemístit a rychle přestavět pro nové úkoly. Například stejný kobot může být jeden den použit k obsluze CNC soustruhu a další den přesunut k práci s ohraňovacím lisem, přičemž se mění pouze uchopovač a program. Tradiční roboti jsou naproti tomu často trvale připevněni k podlaze a při změně aplikací vyžadují složité úpravy.

Koboty stírají hranici mezi dříve oddělenými světy lidské a strojové práce a umožňují nové modely organizace výroby.

Konstrukce a bezpečnostní mechanismy

Bezpečnost je základem konstrukce kobotů, umožňující jejich přímou spolupráci s lidmi. Hlavní řešení jsou:

  • Systémy detekce kolize: Založené na měření síly a krouticích momentů v kloubech. Když kobot zaznamená náhlý odpor (např. kontakt s člověkem nebo překážkou), pohyb se okamžitě zastaví. Normy jako ISO/TS 15066 specifikují přijatelné hodnoty tlaku, které jsou pro člověka bezpečné.

  • Omezení rychlosti a výkonu: Koboty se pohybují pomaleji než tradiční roboti (maximální rychlosti jsou asi 1–2 m/s, oproti 3–4 m/s u průmyslových robotů). Mají také nižší výkony a nosnosti (nejčastěji od několika do několika desítek kilogramů), což omezuje energii potenciálního nárazu.

  • Konstrukce minimalizující riziko přiskřípnutí: Koboty jsou navrženy bez ostrých hran a bodů, kde by mohly být zachyceny prsty. Všechny vyčnívající prvky jsou zaoblené nebo zakryté a profily ramen jsou štíhlé. Pohony jsou často umístěny tak, aby v případě kolize umožňovaly sklouznutí nebo ohnutí, místo tuhého tlaku. Mnoho kobotů má citlivé snímače krouticího momentu nebo pružné prvky (compliance series) v kloubech, které umožňují detekci kontaktu před tím, než dojde k rozdrcení.

Bezpečnostní normy jako ISO 10218-1/2 a ISO/TS 15066 rozlišují několik režimů spolupráce člověk-robot. Pro koboty se nejčastěji používají:

  • Režim omezení výkonu a síly (PFL): Robot je strukturálně bezpečný a reaguje na kontakt zastavením.

  • Režim monitorování rychlosti a vzdálenosti (SSM): Využívá externí senzory (laserové skenery, kamery, "citlivé kůže" na robotovi) ke sledování polohy člověka, zpomalení nebo zastavení robota pro udržení bezpečné vzdálenosti. Tento režim umožňuje mírně rychlejší práci a větší nosnost, ale vyžaduje dodatečné senzory.

Je však důležité pamatovat na to, že ačkoli koboty podléhají obecným předpisům, jako je směrnice o strojních zařízeních 2006/42/ES, vyžadující analýzu rizik a dodržování bezpečnostních zásad, výrobce kobotu poskytuje certifikovanou jednotku ramene, ale kompletní bezpečnost pracoviště závisí na integrátorovi/uživateli. Pokud je na kobot namontován nebezpečný nástroj (např. čepel, svařovací hořák, laser) nebo tvrdý uchopovač, může stále představovat hrozbu. Proto je vždy vyžadováno komplexní posouzení rizik pro konkrétní aplikaci, které může naznačit potřebu dodatečných ochranných opatření, jako jsou štíty proti laserovému záření nebo odsavače svařovacích výparů. Kobot poskytuje bezpečné řízení pohonu a síly, ale neodstraňuje všechna procesní rizika.

Aplikace kobotů ve výrobních společnostech – se zvláštním zaměřením na zpracování kovů

Cobot during work

Koboty díky svým jedinečným vlastnostem – flexibilitě, snadné programovatelnosti a schopnosti pracovat po boku lidí – našly uplatnění v mnoha odvětvích, od automobilového průmyslu a elektroniky až po potravinářský průmysl. Jejich aplikace v různých průmyslových sektorech vyplývá z univerzálnosti a schopnosti přizpůsobit se výrobním procesům. Obzvláště dobře fungují v úkolech vyžadujících vysokou přesnost, opakovatelnost a interakci s operátorem.

Koboty ve zpracování kovů: přesnost, bezpečnost a efektivita

Průmysl zpracování kovů je jednou z klíčových oblastí, kde koboty hrají stále důležitější roli. Běžně se používají pro úkoly jako:

  • Svařování: Přesnost kobotů umožňuje dosáhnout vysoce kvalitních svarů. Jsou obzvláště efektivní v malé a střední sériové výrobě, kde záleží na flexibilitě a rychlém přestavení. Rychlost implementace kobotu ve srovnání s tradičními automatizačními řešeními je další výhodou této technologie. Fanuci & Falcon nabízí robotické svařovací-laserové pracoviště FANUCI 5.0 TurnKey, kde kobot s laserovou hlavou může svařovat, řezat, čistit povrchy a navařovat kov v jednom systému. Obsluha strojů koboty zahrnuje také montáž mechanických prvků s vysokou přesností. Takové laserové systémy zajišťují vysokou přesnost a bezpečnost díky kompletním krytům a senzorům.

  • Broušení a leštění: Díky snímačům síly mohou koboty provádět broušení s rovnoměrným tlakem, nahrazující operátora v monotónní a fyzicky náročné práci.

  • Řezání: Přesnost pohybu kobotu je činí efektivními také při řezacích operacích.

  • Nakládání/vykládání CNC strojů: Koboty mohou obsluhovat CNC stroje, podávat a odebírat díly, což zvyšuje využití strojů a ulehčuje pracovníkům od monotónních činností.

  • Podávání/odebírání horkých prvků: Ve slévárnách a kovárnách mohou koboty podávat nebo odebírat zahřáté prvky ze strojů, čímž eliminují vystavení lidí vysokým teplotám.

Schopnost bezpečně spolupracovat s lidmi v jednom pracovním prostoru znamená, že koboty dokonale vyhovují potřebám společností, které chtějí automatizovat vybrané výrobní fáze bez nutnosti nákladné rekonstrukce celé linky. Jsou obzvláště cenné tam, kde je proces opakovatelný, ale vyžaduje časté přestavby nebo účast člověka.

Výhody implementace kobotů pro vaši společnost

Implementace kolaborativních robotů může vaší společnosti přinést řadu měřitelných výhod, jak na operativní, tak na strategické úrovni:

Zvýšená produktivita a efektivita

Koboty mohou pracovat nepřetržitě, 24 hodin denně, 7 dní v týdnu, s neměnnou opakovatelností, což výrazně zvyšuje efektivitu výroby. Výroba kobotů se celosvětově dynamicky rozvíjí, což se promítá do lepší dostupnosti a konkurenceschopnosti společností využívajících tato řešení.

Snížení nákladů

Koboty zjednodušují proces automatizace, protože jejich instalace je často rychlejší a levnější, nevyžaduje budování drahých ohrazení nebo složitých bezpečnostních systémů. Díky intuitivnímu programování mohou jednoduché aplikace implementovat společnosti samy, čímž minimalizují potřebu podpory externího integrátora. To vše činí bariéru vstupu do robotizace mnohem nižší.

Zlepšení kvality a opakovatelnosti

V úkolech vyžadujících přesnost, jako je svařování nebo montáž, koboty umožňují dosáhnout opakovatelné kvality, kterou je těžké dlouhodobě udržet lidmi. Eliminace lidských chyb a konstantní přesnost pohybu kobotu přispívají ke snížení procenta vad ve výrobě.

Zvýšená bezpečnost pracovníků

Koboty jsou dokonale vhodné k převzetí úkolů, které jsou monotónní, ergonomicky náročné nebo nebezpečné pro lidi. Mohou provádět únavné operace, jako je opakované vkládání a vyjímání dílů ze stroje, přenášet předměty v rámci stanovených limitů nosnosti nebo pracovat ve škodlivých podmínkách, např. při vysokých teplotách. To se promítá do menší únavy posádky, snížení zranění (např. poruch páteře) a celkového zlepšení bezpečnosti práce. Kobot může sloužit jako asistent, což umožňuje pracovníkovi soustředit se na složitější úkoly.

Flexibilita a snadná adaptace

Koboty lze snadno přeprogramovat a použít pro mnoho úkolů v různých částech zařízení, na rozdíl od tradičních robotických stanic, často určených pro jednu aplikaci. Snadné programování umožňuje rychlou adaptaci robota na různé úkoly bez zapojení specializovaných týmů. To umožňuje efektivní malosériovou výrobu na automatizovaných stanicích — pokud jsou programy a nářadí připraveny, změna produktu nebo procesu trvá pouze hodiny, nikoli týdny. Pro společnosti s diverzifikovaným sortimentem nebo často se měnícími výrobními plány může univerzální kobot sloužit jako "pracovník pro všechno".

Řešení problému nedostatku pracovních sil

Tváří v tvář nedostatku personálu na trhu práce mohou koboty výrazně zvýšit výrobní kapacitu a pomoci udržet tempo výroby. Mohou pracovat nepřetržitě a vykonávat úkoly, pro které je obtížné najít vhodné pracovníky.

Optimalizace prostoru

Díky schopnosti pracovat v těsné blízkosti lidí bez potřeby ohrazení umožňují koboty lepší využití dostupného prostoru ve výrobní hale. Jsou menší a lehčí než tradiční průmysloví roboti, což se také promítá do úspory místa.

Rychlá návratnost investic (ROI)

To vyplývá z kombinace vyšší produktivity, úspor na nákladech na chyby/vady a možnosti delegovat pracovníky na hodnotnější úkoly. V mnoha případech se investice do kobotu rychle vyplatí, zejména tváří v tvář rostoucím nákladům na pracovní sílu a nedostatku pracovních sil.

Výzvy a důležité aspekty, které je třeba zvážit před implementací

Cobot - collaborative robot

Navzdory mnoha výhodám nejsou koboty univerzálním řešením pro každou situaci. Jejich schopnosti a potenciální výzvy by měly být realisticky posouzeny.

Omezení kobotů

Na jedné straně koboty nabízejí mnoho výhod, na druhé straně mají určitá omezení, která by měla být před implementací zvážena.

  • Nižší efektivita a nosnost: Pro zajištění bezpečnosti jsou koboty omezeny z hlediska rychlosti, síly a vlastní hmotnosti. To znamená, že se nevyrovnají tradičním průmyslovým robotům v úkolech vyžadujících velmi vysokou rychlost, přesnost při vysoké dynamice nebo přenášení těžkých břemen. Většina kobotů zvedá maximálně několik desítek kilogramů a pohybuje se rychlostí až asi 1–1,5 m/s. V případě paletizace velmi těžkých produktů (např. 50 kg pytlů) nebo velmi rychlých balicích linek se kobot může ukázat jako "úzké místo".

  • Složité nebo nestabilní procesy: Koboty fungují nejlépe v opakovatelných úkolech s konstantními podmínkami. Pokud proces vyžaduje dynamickou adaptaci na velké změny nebo rozhodování za běhu (nad rámec jednoduché programové logiky), mohou nastat potíže. Automatizace neuspořádaných procesů (např. díly v náhodné orientaci) by vyžadovala pokročilé vizuální systémy a umělou inteligenci, což výrazně zvyšuje náklady a složitost implementace.

Klíčové bezpečnostní aspekty a normy

Běžným mýtem je přesvědčení, že koboty jsou ze své podstaty bezpečné a nevyžadují dodatečná opatření. Ve skutečnosti, ačkoli kobot minimalizuje riziko kolize, to nezbavuje povinnosti provést úplné posouzení rizik pracoviště a splnit požadavky BOZP. Chyby v konfiguraci nebo nesprávné použití kobotu mohou vést k nehodám, například pokud jsou změněny limity rychlosti/síly v kontroléru, nebo pokud robot uchopí ostrý díl a mává s ním. Výrobce kobotu poskytuje základní ochranná opatření (tzv. "bezpečnostní základ"), ale integrátor nebo uživatel se musí postarat o vše ostatní.

Je třeba zvážit dodatečná nebezpečí související s nástrojem robota (je nebezpečný?), přepravovaným objektem (má ostré hrany, může na někoho spadnout?) a pracovním prostředím (teplota, chemikálie). Všechny tyto faktory musí být posouzeny a jakákoli rizika minimalizována podle norem. I při použití kobotu mohou být nezbytná určitá dodatečná ochranná opatření, jako jsou štíty proti laserovému záření nebo helmy operátorů.

Chyby při implementaci kobotů a jak se jim vyhnout

Pro zajištění úspěšné implementace kobotu stojí za to vyhnout se typickým úskalím:

  • Neimplementujte kobot jen proto, že je to "novinka".

    • Jak se vyhnout? Definujte konkrétní problém nebo potřebu, kterou by měl kobot vyřešit, a měřitelné cíle (např. zvýšení efektivity o X %, ulehčení pracovníkům na stanici Y, zlepšení kvality procesu Z). Ujistěte se, že cíl je v souladu se strategií společnosti.

  • Přeskočení technického posouzení může vést k nesprávnému výběru zařízení nebo podhodnocení nákladů a času integrace.

    • Jak se vyhnout? Proveďte studii proveditelnosti, analyzující proces krok za krokem. Konzultujte s dodavateli kobotů nebo integrátory. Zvažte testy v malém měřítku nebo návštěvy showroomů k ověření předpokladů v praxi. Přesně vypočítejte ROI, včetně nákladů na nákup, integraci, nářadí, školení a prostoje.

  • Zkrácení fáze testování a ladění aplikace.

    • Jak se vyhnout? Naplánujte realistický harmonogram včetně off-line testů, pilotního provozu na skutečném pracovišti a spuštění výroby s časovou rezervou pro řešení problémů. Zapojte operátory do testování – jejich zpětná vazba může pomoci odhalit problémy.

  • I když kobot může pracovat sám, vždy vyžaduje dohled a obsluhu.

    • Jak se vyhnout? Již ve fázi plánování definujte roli operátora na novém pracovišti. Stanovte postupy pro zastavení robota, kdo ho resetuje a zda má operátor oprávnění. Ujistěte se, že si zaměstnanci jsou vědomi své role.

  • Zanedbání bezpečnosti je vážnou chybou, která může vést k nehodám nebo problémům s kontrolami BOZP.

    • Jak se vyhnout? Zacházejte s kobotem jako s jakýmkoli jiným zařízením podléhajícím směrnici o strojních zařízeních a proveďte úplné posouzení rizik, implementujte vhodná opatření. V případě pochybností najměte specialistu na bezpečnost strojů. Pamatujte, že školení posádky o zásadách spolupráce s robotem je také prvkem bezpečnosti.

  • Nesoulad kobotu s úkolem (špatný výběr modelu): Volba levnějšího nebo dostupného modelu, který nesplňuje všechny požadavky aplikace, může ovlivnit výkon a životnost.

    • Jak se vyhnout? Vyberte model na základě spolehlivých údajů: požadovaný dosah, nosnost (s rezervou pro uchopovač a síly během provozu) a přesnost. Porovnejte specifikace různých značek a požádejte dodavatele o 3D simulace stanice.

  • Nedostatek podpory nebo školení od dodavatele: Nedostatečné využití dostupných znalostních zdrojů a podpory může bránit samostatné implementaci.

    • Jak se vyhnout? Využijte oficiální školení a materiály nabízené výrobci (např. UR, Fanuc, ABB, Doosan). Ujistěte se, že dodavatel nabízí místní technickou podporu. Pro první implementaci, zejména bez zkušených pracovníků, zvažte spolupráci s integrátorem, abyste se naučili osvědčené postupy.

Budoucnost kobotů a perspektivy jejich vývoje

Trh s koboty dynamicky roste a prognózy naznačují, že jejich role v průmyslu bude stále důležitější. V roce 2022 koboty již představovaly asi 10 % všech průmyslových robotů instalovaných po celém světě a jejich podíl nadále roste (údaje Mezinárodní federace robotiky (IFR)).

Hlavní trendy a perspektivy vývoje jsou:

  • Větší schopnosti při zachování bezpečnosti: Můžeme očekávat koboty s vyššími nosnostmi a dosahy, stále splňující standardy pro spolupráci s lidmi. Hranice mezi "kobotem" a "průmyslovým robotem" se rozostří a klasičtí roboti budou vybaveni senzory a bezpečnými režimy spolupráce.

  • Integrace s umělou inteligencí a strojovým viděním: Pro rozšíření spektra úkolů budou koboty stále častěji vybaveny pokročilými vizuálními systémy (2D/3D kamery) a algoritmy umělé inteligence. Kamera na zápěstí robota umožňující rozpoznávání objektů a orientaci dílů se stává standardem. V budoucnu díky umělé inteligenci budou koboty schopny učit se novým činnostem prostřednictvím demonstrace (programování demonstrací se strojovým učením), kde pracovník manuálně předvede úkol a robot sám vygeneruje program. Rozvoj výpočetního výkonu a přístupu do cloudu (cloud robotics) umožní odlehčit koboty od drahé elektroniky a náročné výpočty budou prováděny v cloudu.

  • Bezprecedentní snadnost použití: Výrobci se snaží dále zjednodušit rozhraní, zavádějí hlasové ovládání, gesta a dokonce i programování prostřednictvím rozšířené reality (AR). V budoucnu by operátor používající AR brýle mohl robotovi ukázat body, kterých by měl dosáhnout, a systém by to automaticky přeložil do programu pohybu. Dalším trendem je standardizace komunikace (např. OPC-UA Robotics), aby se koboty různých značek snadněji integrovaly se stroji a továrními systémy (IoT).

  • Nové sektory a aplikace: Koboty se přesunou za hranice typických továren a najdou uplatnění ve stavebnictví, zemědělství (např. sběr ovoce) nebo zdravotnictví (asistenti sester, rehabilitační roboti). Hranice mezi kolaborativním průmyslovým robotem a servisním robotem se rozostří. Je také možné, že uvidíme více mobilních kobotů ve veřejných prostorách, které budou interagovat s lidmi, např. poskytovat informace.

  • Lepší spolupráce člověk-robot: Budoucností kobotů je hlubší spolupráce, jdoucí nad rámec sekvenční koexistence. Díky vylepšeným řídicím algoritmům a senzorům se robot může stát skutečným "kolegou" v úkolu – např. společně s člověkem šroubovat šrouby do velkého panelu, reagovat na aktuální pohyby operátora. Taková responzivní spolupráce může výrazně urychlit procesy, kde se dříve museli synchronizovat dva pracovníci.

Shrnutí

Koboty jsou technologií, která již mění tvář výroby a v příštích letech se stane ještě všudypřítomnější a užitečnější. Pro vaši společnost, zejména působící ve zpracování kovů, mohou být koboty klíčovým prvkem pro zvýšení objemu výroby, zlepšení kvality, snížení nákladů na chyby a prostoje, a zároveň zlepšení pracovních podmínek a efektivní využití personálu pro úkoly, kde jsou lidé nenahraditelní (kreativita, dohled nad kvalitou).

Ačkoli je kobotizace jednodušší než tradiční robotizace, vyžaduje vědomý a metodický přístup, včetně důkladné analýzy, plánování a spolehlivého posouzení rizik. Začít s pilotním projektem kobotu na jednom pracovišti a poté postupně rozšiřovat automatizaci do dalších oblastí může pomoci plně využít potenciál této technologie. V éře Průmyslu 4.0, digitalizace a umělé inteligence koboty dokonale zapadají do konceptu chytrých továren a stávají se jedním z pilířů moderní výroby.

Bibliografie

Viz také

NAPLÁNUJTE BEZPLATNOU KONSULTACI S NAŠÍM ODBORNÍKEM

Vyplňte kontaktní formulář, abyste se spojili s naším odborníkem, který vám pomůže vybrat optimální laserová řešení, dokonale přizpůsobená vašim potřebám.

  • 1.Vyplňte formulář.
  • 2.Kontaktujeme vás do 24 hodin.
  • 3.Náš odborník vybere nejlepší řešení pro vaše podnikání.