Cuprins

Contactați-ne

Compania dvs. se confruntă cu deficit de personal, costuri ridicate cu forța de muncă și necesitatea de a crește precizia producției? Soluția ar putea fi automatizarea, dar roboții industriali tradiționali necesită investiții enorme în infrastructura de siguranță și programare complexă. Din fericire, există o alternativă – coboții, sau roboții colaborativi, care pot lucra mână în mână cu angajații dvs. Aceste mașini inteligente revoluționează modul în care companiile mici și mijlocii din domeniul producției gândesc despre automatizare, oferind flexibilitate, siguranță și recuperare rapidă a investiției. Vedeți cum coboții pot transforma producția dvs. și de ce tot mai multe companii aleg această tehnologie revoluționară.

Ce sunt coboții? Definiție, construcție și caracteristici de bază

Dacă căutați modalități de a eficientiza procesele și de a crește eficiența în producția de metal, probabil luați în considerare automatizarea. În acest context, conceptul de "coboți" apare tot mai frecvent. Ce sunt exact aceste dispozitive și cum pot sprijini compania dvs.? Veți găsi răspunsuri mai jos.

Revoluție în producție – de ce coboți?

Coboții, sau roboții colaborativi, sunt un răspuns la cererea crescândă a companiilor de producție, în special a celor mai mici și mijlocii, pentru soluții de automatizare flexibile și sigure. Aceștia au fost proiectați cu ideea de a lucra direct mână în mână cu oamenii în același spațiu de lucru, eliminând necesitatea construirii de bariere de siguranță costisitoare. Acest concept a câștigat popularitate în jurul anului 2008, în principal datorită companiei daneze Universal Robots, care este un producător de top în acest domeniu.

Definiție și diferențe cheie față de roboții industriali

Un cobot este "un robot special conceput care poate îndeplini sarcini împreună cu oamenii în proximitate directă." Aceasta este o diferență fundamentală comparativ cu roboții industriali tradiționali, care, datorită vitezei și forței lor, trebuie să fie separați de oameni, de exemplu cu garduri sau cortine de siguranță, pentru a evita riscurile de coliziune.

Caracteristicile cheie care disting coboții sunt:

  • Siguranța colaborării: Coboții au mecanisme încorporate de detectare a coliziunilor și limitare a forței și vitezei. În cazul contactului cu oamenii, aceștia se opresc automat. Construcția lor minimizează riscul de rănire – sunt mai mici, mai ușori (de obicei sub 100 kg greutate proprie) și au margini rotunjite.

  • Ușurință în operare și programare: Roboții colaborativi sunt adesea echipați cu interfețe grafice intuitive. Aceștia permit și programarea prin așa-numita demonstrație, ceea ce înseamnă că operatorul poate muta manual brațul robotului în poziția dorită, iar robotul va memora această mișcare. Ușurința de programare a coboților face posibil ca chiar și persoanele fără experiență anterioară în robotică să stăpânească rapid bazele operării lor. Datorită acestui fapt, chiar și angajații fără cunoștințe tehnice avansate pot învăța bazele programării coboților.

  • Flexibilitate și mobilitate: Coboții sunt ușor de relocat și rapid de reconfigurat pentru noi sarcini. De exemplu, același cobot poate fi utilizat într-o zi pentru a opera un strung CNC, iar a doua zi mutat pentru a lucra cu o presă de margini, schimbând doar dispozitivul de prindere și programul. Roboții tradiționali, pe de altă parte, sunt adesea atașați permanent de podea și necesită modificări complicate atunci când se schimbă aplicațiile.

Coboții estompează linia dintre lumile anterior separate ale muncii umane și ale mașinilor, permițând noi modele de organizare a producției.

Construcție și mecanisme de siguranță

Siguranța este fundamentul construcției coboților, permițând cooperarea lor directă cu oamenii. Principalele soluții sunt:

  • Sisteme de detectare a coliziunilor: Bazate pe măsurarea forței și a cuplurilor în articulații. Când cobotul simte o rezistență bruscă (de exemplu, contact cu un om sau obstacol), mișcarea se oprește imediat. Standarde precum ISO/TS 15066 specifică valorile acceptabile de presiune care sunt sigure pentru oameni.

  • Limitarea vitezei și puterii: Coboții se mișcă mai lent decât roboții tradiționali (vitezele maxime sunt de aproximativ 1–2 m/s, comparativ cu 3–4 m/s pentru roboții industriali). De asemenea, au puteri și sarcini utile mai mici (cel mai frecvent de la câteva la câteva zeci de kilograme), ceea ce limitează energia unui potențial impact.

  • Construcție care minimizează riscul de prindere: Coboții sunt proiectați fără margini ascuțite și puncte unde degetele ar putea fi prinse. Toate elementele proeminente sunt rotunjite sau protejate, iar profilele brațelor sunt zvelte. Acționările sunt adesea poziționate într-un mod care permite alunecarea sau îndoirea în caz de coliziune, în loc de presiune rigidă. Mulți coboți au senzori de cuplu sensibili sau elemente elastice (serii de conformitate) în articulații care permit detectarea contactului înainte de a se produce strivirea.

Standardele de siguranță precum ISO 10218-1/2 și ISO/TS 15066 disting mai multe moduri de colaborare om-robot. Cele mai frecvent utilizate pentru coboți sunt:

  • Modul de limitare a puterii și forței (PFL): Robotul este structural sigur și reacționează la contact prin oprire.

  • Modul de monitorizare a vitezei și separării (SSM): Utilizează senzori externi (scanere laser, camere, "piei sensibile" pe robot) pentru a urmări poziția umană, încetinind sau oprind robotul pentru a menține o distanță sigură. Acest mod permite o muncă puțin mai rapidă și sarcini utile mai mari, dar necesită senzori suplimentari.

Cu toate acestea, este important de reținut că, deși coboții sunt supuși reglementărilor generale precum Directiva Mașinilor 2006/42/CE, care necesită analiza riscurilor și respectarea principiilor de siguranță, producătorul cobotului furnizează o unitate de braț certificată, dar siguranța completă a stației de lucru depinde de integrator/utilizator. Dacă pe cobot este montat un instrument periculos (de exemplu, lamă, arzător de sudură, laser) sau un dispozitiv de prindere dur, acesta poate reprezenta în continuare o amenințare. Prin urmare, este întotdeauna necesară o evaluare cuprinzătoare a riscurilor pentru aplicația specifică, care poate indica necesitatea unor măsuri de protecție suplimentare, cum ar fi scuturile de radiații laser sau extractoarele de fum de sudură. Cobotul asigură controlul sigur al acționării și forței, dar nu elimină toate pericolele procesului.

Aplicarea coboților în companiile de producție – cu accent special pe prelucrarea metalelor

Cobot during work

Coboții, datorită caracteristicilor lor unice – flexibilitate, programabilitate ușoară și capacitatea de a lucra alături de oameni – și-au găsit aplicații în multe industrii, de la automotive și electronică până la industria alimentară. Aplicarea lor în diverse sectoare industriale rezultă din universalitate și capacitatea de adaptare la procesele de producție. Ei funcționează deosebit de bine în sarcini care necesită precizie ridicată, repetabilitate și interacțiune cu operatorul.

Coboții în prelucrarea metalelor: precizie, siguranță și eficiență

Industria prelucrării metalelor este unul dintre domeniile cheie în care coboții joacă un rol din ce în ce mai important. Aceștia sunt utilizați în mod obișnuit pentru sarcini precum:

  • Sudare: Precizia coboților permite obținerea unor suduri de înaltă calitate. Aceștia sunt deosebit de eficienți în producția de serii mici și medii, unde flexibilitatea și reconfigurarea rapidă contează. Viteza de implementare a cobotului comparativ cu soluțiile tradiționale de automatizare este un alt avantaj al acestei tehnologii. Fanuci & Falcon oferă stația robotizată de sudură-laser FANUCI 5.0 TurnKey, unde un cobot cu cap laser poate suda, tăia, curăța suprafețe și construi metal într-un singur sistem. Operarea mașinilor de către coboți include și montarea elementelor mecanice cu precizie ridicată. Astfel de sisteme laser asigură precizie ridicată și siguranță datorită scuturilor complete și senzorilor.

  • Șlefuire și lustruire: Datorită senzorilor de forță, coboții pot efectua șlefuirea cu presiune uniformă, înlocuind operatorul în munca monotonă și solicitantă fizic.

  • Tăiere: Precizia mișcării cobotului îi face eficienți și în operațiunile de tăiere.

  • Încărcarea/descărcarea mașinilor CNC: Coboții pot opera mașini CNC, alimentând și primind piese, ceea ce crește utilizarea mașinii și eliberează lucrătorii de activități monotone.

  • Alimentarea/primirea elementelor fierbinți: În turnătorii și forje, coboții pot alimenta sau primi elemente încălzite de la mașini, eliminând expunerea umană la temperaturi ridicate.

Capacitatea de a colabora în siguranță cu oamenii într-un singur spațiu de lucru înseamnă că coboții se potrivesc perfect nevoilor companiilor care doresc să automatizeze etape selectate de producție fără a fi nevoie de reconstrucția costisitoare a întregii linii. Aceștia sunt deosebit de valoroși acolo unde procesul este repetabil, dar necesită schimbări frecvente sau participarea umană.

Beneficiile implementării coboților pentru compania dvs.

Implementarea roboților colaborativi poate aduce companiei dvs. o serie de beneficii măsurabile, atât la nivel operațional, cât și strategic:

Creșterea productivității și eficienței

Coboții pot lucra continuu, 24 de ore pe zi, 7 zile pe săptămână, cu repetabilitate neschimbată, ceea ce crește semnificativ eficiența producției. Producția de coboți se dezvoltă dinamic la nivel mondial, ceea ce se traduce într-o disponibilitate și competitivitate mai bună a companiilor care utilizează aceste soluții.

Reducerea costurilor

Coboții simplifică procesul de automatizare deoarece instalarea lor este adesea mai rapidă și mai ieftină, nu necesită construirea de incinte costisitoare sau sisteme complicate de siguranță. Datorită programării intuitive, aplicațiile simple pot fi implementate de companii pe cont propriu, minimizând necesitatea sprijinului extern al integratorului. Toate acestea fac ca bariera de intrare în robotizare să fie mult mai scăzută.

Îmbunătățirea calității și repetabilității

În sarcini care necesită precizie, cum ar fi sudarea sau asamblarea, coboții permit obținerea unei calități repetabile care este dificil de menținut de către oameni pe termen lung. Eliminarea erorilor umane și precizia constantă a mișcării cobotului contribuie la reducerea procentului de defecte în producție.

Creșterea siguranței lucrătorilor

Coboții sunt perfect potriviți pentru a prelua sarcini care sunt monotone, solicitante din punct de vedere ergonomic sau periculoase pentru oameni. Ei pot efectua operațiuni plictisitoare, cum ar fi introducerea și scoaterea repetată a pieselor dintr-o mașină, pot transporta obiecte în limitele de sarcină stabilite sau pot lucra în condiții dăunătoare, de exemplu, la temperaturi ridicate. Acest lucru se traduce prin mai puțină oboseală a echipajului, reducerea rănilor (de exemplu, tulburări ale coloanei vertebrale) și îmbunătățirea generală a siguranței muncii. Cobotul poate servi ca asistent, permițând lucrătorului să se concentreze pe sarcini mai complexe.

Flexibilitate și ușurință de adaptare

Coboții pot fi ușor reprogramați și utilizați pentru multe sarcini în diferite părți ale facilității, spre deosebire de stațiile robotizate tradiționale, adesea dedicate unei singure aplicații. Programarea ușoară permite adaptarea rapidă a robotului la diferite sarcini fără a angaja echipe specializate. Acest lucru permite producția eficientă de serii mici pe stații automatizate — dacă programele și sculele sunt gata, schimbarea produsului sau a procesului durează doar ore, nu săptămâni. Pentru companiile cu sortiment diversificat sau planuri de producție care se schimbă frecvent, un cobot universal poate servi ca un "lucrător universal".

Rezolvarea problemei deficitului de forță de muncă

În fața deficitului de personal de pe piața muncii, coboții pot crește semnificativ capacitatea de producție și pot ajuta la menținerea ritmului de producție. Aceștia pot lucra continuu, îndeplinind sarcini pentru care este dificil să găsești lucrători potriviți.

Optimizarea spațiului

Datorită capacității de a lucra în imediata apropiere a oamenilor fără a fi nevoie de incinte, coboții permit o mai bună utilizare a spațiului disponibil în hala de producție. Aceștia sunt mai mici și mai ușori decât roboții industriali tradiționali, ceea ce se traduce și prin economii de spațiu.

Recuperarea rapidă a investiției (ROI)

Aceasta rezultă dintr-o combinație de productivitate mai mare, economii la costurile cu erorile/defectele și capacitatea de a delega lucrătorii pentru sarcini mai valoroase. În multe cazuri, investiția într-un cobot se amortizează rapid, mai ales în fața creșterii costurilor cu forța de muncă și a deficitului de forță de muncă.

Provocări și aspecte importante de luat în considerare înainte de implementare

Cobot - collaborative robot

În ciuda multor avantaje, coboții nu sunt o soluție universală pentru fiecare situație. Capacitățile și provocările potențiale ale acestora ar trebui evaluate în mod realist.

Limitările cobotului

Pe de o parte, coboții oferă multe beneficii, pe de altă parte, au anumite limitări care ar trebui luate în considerare înainte de implementare.

  • Eficiență și sarcină utilă mai mici: Pentru a asigura siguranța, coboții sunt limitați în ceea ce privește viteza, forța și greutatea proprie. Aceasta înseamnă că nu se compară cu roboții industriali tradiționali în sarcini care necesită viteză foarte mare, precizie la dinamică ridicată sau transportul de sarcini grele. Majoritatea coboților ridică maximum câteva zeci de kilograme și se mișcă cu viteze de până la aproximativ 1–1,5 m/s. În cazul paletizării produselor foarte grele (de exemplu, saci de 50 kg) sau al liniilor de ambalare foarte rapide, cobotul se poate dovedi a fi un "punct de strangulare".

  • Procese complexe sau instabile: Coboții funcționează cel mai bine în sarcini repetabile cu condiții constante. Dacă procesul necesită adaptare dinamică la schimbări majore sau luarea deciziilor din mers (dincolo de logica simplă a programului), pot apărea dificultăți. Automatizarea proceselor dezordonate (de exemplu, piese în orientare aleatorie) ar necesita sisteme avansate de viziune și AI, ceea ce crește semnificativ costul și complexitatea implementării.

Aspecte cheie de siguranță și standarde

Un mit comun este credința că coboții sunt în mod inerent siguri și nu necesită precauții suplimentare. În realitate, deși cobotul minimizează riscul de coliziune, acest lucru nu scutește de obligația de a efectua o evaluare completă a riscurilor la locul de muncă și de a îndeplini cerințele SSM. Erorile în configurare sau utilizarea necorespunzătoare a cobotului pot duce la accidente, de exemplu, dacă limitele de viteză/forță sunt modificate în controler, sau dacă robotul apucă o piesă ascuțită și o balansează. Producătorul cobotului oferă măsuri de siguranță de bază (așa-numita "bază de siguranță"), dar integratorul sau utilizatorul trebuie să aibă grijă de tot restul.

Ar trebui luate în considerare pericolele suplimentare legate de instrumentul robotului (este periculos?), obiectul transportat (are margini ascuțite, poate cădea pe cineva?) și mediul de lucru (temperatură, substanțe chimice). Toți acești factori trebuie evaluați, iar orice riscuri minimizate conform standardelor. Chiar și atunci când se utilizează un cobot, pot fi necesare anumite măsuri de protecție suplimentare, cum ar fi scuturile de radiații laser sau căștile operatorului.

Erori de implementare a cobotului și cum să le evitați

Pentru a asigura implementarea cu succes a cobotului, merită să evitați capcanele tipice:

  • Nu implementați un cobot doar pentru că este o "noutate".

    • Cum să evitați? Definiți o problemă sau o nevoie specifică pe care cobotul ar trebui să o rezolve și obiective măsurabile (de exemplu, creșterea eficienței cu X%, eliberarea lucrătorilor la stația Y, îmbunătățirea calității procesului Z). Asigurați-vă că obiectivul este în concordanță cu strategia companiei.

  • Omiterea evaluării tehnice poate duce la selectarea necorespunzătoare a echipamentului sau la subestimarea costurilor și a timpului de integrare.

    • Cum să evitați? Efectuați un studiu de fezabilitate, analizând procesul pas cu pas. Consultați-vă cu furnizorii sau integratorii de coboți. Luați în considerare teste la scară mică sau vizite în showroom pentru a verifica ipotezele în practică. Calculați ROI cu precizie, inclusiv costurile de achiziție, integrare, scule, instruire și timp de nefuncționare.

  • Scurtarea fazei de testare și ajustare a aplicației.

    • Cum să evitați? Planificați un program realist, inclusiv teste off-line, pilot pe stația de lucru reală și pornirea producției cu timp tampon pentru depanare. Implicați operatorii în testare – feedback-ul lor poate ajuta la depistarea problemelor.

  • Deși un cobot poate lucra singur, acesta necesită întotdeauna supraveghere și operare.

    • Cum să evitați? Încă din faza de planificare, definiți rolul operatorului în noua stație. Stabiliți proceduri pentru oprirea robotului, cine îl resetează și dacă operatorul are autorizație. Asigurați-vă că angajații sunt conștienți de rolul lor.

  • Neglijarea siguranței este o greșeală gravă care poate duce la accidente sau probleme cu inspecțiile SSM.

    • Cum să evitați? Tratați cobotul ca pe orice alt dispozitiv supus Directivei Mașinilor și efectuați o evaluare completă a riscurilor, implementând măsuri adecvate. Dacă aveți îndoieli, angajați un specialist în siguranța mașinilor. Amintiți-vă că instruirea echipajului cu privire la principiile de colaborare cu robotul este, de asemenea, un element de siguranță.

  • Nepotrivirea cobotului cu sarcina (selectarea greșită a modelului): Alegerea unui model mai ieftin sau disponibil care nu îndeplinește toate cerințele aplicației poate afecta performanța și durabilitatea.

    • Cum să evitați? Selectați modelul pe baza datelor fiabile: raza de acțiune necesară, sarcina utilă (cu rezervă pentru dispozitivul de prindere și forțele din timpul funcționării) și precizia. Comparați specificațiile diferitelor mărci și cereți furnizorilor simulări 3D ale stației.

  • Lipsa de suport sau instruire din partea furnizorului: Utilizarea insuficientă a resurselor de cunoștințe și a suportului disponibil poate împiedica implementarea independentă.

    • Cum să evitați? Utilizați instruirea și materialele oficiale oferite de producători (de exemplu, UR, Fanuc, ABB, Doosan). Asigurați-vă că furnizorul oferă suport tehnic local. Pentru prima implementare, în special fără personal experimentat, luați în considerare colaborarea cu un integrator pentru a învăța cele mai bune practici.

Viitorul coboților și perspectivele dezvoltării lor

Piața coboților crește dinamic, iar prognozele indică faptul că rolul lor în industrie va fi din ce în ce mai important. În 2022, coboții reprezentau deja aproximativ 10% din toți roboții industriali instalați la nivel mondial, iar ponderea lor continuă să crească (date ale Federației Internaționale de Robotică (IFR)).

Principalele tendințe și perspective de dezvoltare sunt:

  • Capacități mai mari menținând siguranța: Ne putem aștepta la coboți cu sarcini utile și raze de acțiune mai mari, respectând în continuare standardele de colaborare umană. Granița dintre "cobot" și "robot industrial" se va estompa, iar roboții clasici vor fi echipați cu senzori și moduri de colaborare sigure.

  • Integrarea cu inteligența artificială și viziunea artificială: Pentru a extinde gama de sarcini, coboții vor fi din ce în ce mai echipați cu sisteme avansate de viziune (camere 2D/3D) și algoritmi AI. O cameră pe încheietura robotului care permite recunoașterea obiectelor și orientarea pieselor devine standard. În viitor, datorită AI, coboții vor putea învăța noi activități prin demonstrație (programare prin demonstrație cu învățare automată), unde un lucrător arată manual sarcina, iar robotul generează singur programul. Dezvoltarea puterii de calcul și accesul la cloud (robotică în cloud) vor permite descărcarea coboților de electronică costisitoare, iar calculele dificile vor fi efectuate în cloud.

  • Ușurință de utilizare fără precedent: Producătorii își propun să simplifice și mai mult interfețele, introducând controlul vocal, gesturi și chiar programarea prin realitate augmentată (AR). În viitor, un operator care folosește ochelari AR ar putea indica robotului punctele pe care ar trebui să le atingă, iar sistemul ar traduce automat acest lucru într-un program de mișcare. O altă tendință este standardizarea comunicării (de exemplu, OPC-UA Robotics), astfel încât coboții de diferite mărci să se integreze mai ușor cu mașinile și sistemele de fabrică (IoT).

  • Noi sectoare și aplicații: Coboții se vor extinde dincolo de fabricile tipice, găsind aplicații în construcții, agricultură (de exemplu, culesul fructelor) sau asistență medicală (asistenți de asistente, roboți de reabilitare). Granița dintre robotul industrial colaborativ și robotul de serviciu se va estompa. Este posibil să vedem și mai mulți coboți mobili în spații publice care vor interacționa cu oamenii, de exemplu, oferind informații.

  • O mai bună colaborare om-robot: Viitorul coboților este o cooperare mai profundă, dincolo de coexistența secvențială. Datorită algoritmilor de control îmbunătățiți și senzorilor, robotul poate deveni un adevărat "coleg" într-o sarcină – de exemplu, împreună cu un om înșurubând șuruburi pe un panou mare, reacționând la mișcările curente ale operatorului. O astfel de cooperare receptivă poate accelera semnificativ procesele în care anterior doi lucrători trebuiau să se sincronizeze.

Rezumat

Coboții sunt o tehnologie care deja schimbă fața producției și în anii următori vor deveni și mai omniprezentă și utilă. Pentru compania dvs., în special care operează în prelucrarea metalelor, coboții pot fi un element cheie în creșterea volumului de producție, îmbunătățirea calității, reducerea costurilor cu erorile și a timpilor morți, îmbunătățind în același timp condițiile de lucru și utilizând eficient personalul pentru sarcini în care oamenii sunt de neînlocuit (creativitate, supravegherea calității).

Deși cobotizarea este mai simplă decât robotizarea tradițională, aceasta necesită o abordare conștientă și metodică, inclusiv analiză temeinică, planificare și evaluare fiabilă a riscurilor. Începerea cu un proiect pilot de cobot la o stație, apoi extinderea treptată a automatizării la alte zone, poate ajuta la utilizarea deplină a potențialului acestei tehnologii. În era Industriei 4.0, a digitalizării și a inteligenței artificiale, coboții se potrivesc perfect conceptului de fabrici inteligente, devenind unul dintre pilonii producției moderne.

Bibliografie

Vezi și

PROGRAMATI O CONSULTATIE GRATUITA CU EXPERTUL NOSTRU

Completați formularul de contact pentru a intra în legătură cu expertul nostru care vă va ajuta să alegeți soluții laser optime, perfect adaptate nevoilor dvs.

  • 1.Completați formularul
  • 2.Vă vom contacta în termen de 24 de ore
  • 3.Expertul nostru va selecta cele mai bune soluții pentru afacerea dvs