Зміст

Зв'яжіться з нами

Ваша компанія стикається з нестачею персоналу, високими витратами на оплату праці та необхідністю підвищення точності виробництва? Рішенням може стати автоматизація, але традиційні промислові роботи вимагають величезних інвестицій у безпекову інфраструктуру та складне програмування. На щастя, існує альтернатива – коботи, або колаборативні роботи, які можуть працювати пліч-о-пліч з вашими співробітниками. Ці інтелектуальні машини революціонізують спосіб, яким малі та середні виробничі компанії думають про автоматизацію, пропонуючи гнучкість, безпеку та швидке повернення інвестицій. Дізнайтеся, як коботи можуть трансформувати ваше виробництво і чому все більше компаній обирають цю проривну технологію.

Що таке коботи? Визначення, конструкція та основні характеристики

Якщо ви шукаєте способи оптимізації процесів та підвищення ефективності у металообробці, ви, ймовірно, розглядаєте автоматизацію. У цьому контексті концепція "коботів" з'являється все частіше. Що саме являють собою ці пристрої і як вони можуть підтримати вашу компанію? Відповіді ви знайдете нижче.

Революція у виробництві – чому коботи?

Коботи, або колаборативні роботи, є відповіддю на зростаючий попит виробничих компаній, особливо малих і середніх, на гнучкі та безпечні рішення для автоматизації. Вони були розроблені з ідеєю працювати безпосередньо пліч-о-пліч з людьми в одному робочому просторі, усуваючи необхідність будувати дорогі захисні бар'єри. Ця концепція набула популярності близько 2008 року, головним чином завдяки данській компанії Universal Robots, яка є провідним виробником у цій галузі.

Визначення та ключові відмінності від промислових роботів

Кобот – це "спеціально розроблений робот, який може спільно виконувати завдання з людьми в безпосередній близькості". Це фундаментальна відмінність порівняно з традиційними промисловими роботами, які через свою швидкість і силу повинні бути відокремлені від людей, наприклад, огорожами або захисними шторами, щоб уникнути ризиків зіткнення.

Ключові особливості, що відрізняють коботів:

  • Безпека співпраці: Коботи мають вбудовані механізми виявлення зіткнень та обмеження сили і швидкості. У разі контакту з людьми вони автоматично зупиняються. Їхня конструкція мінімізує ризик травмування – вони менші, легші (зазвичай нижче 100 кг власної ваги) і мають заокруглені краї.

  • Простота експлуатації та програмування: Колаборативні роботи часто оснащені інтуїтивно зрозумілими графічними інтерфейсами. Вони також дозволяють так зване програмування шляхом демонстрації, що означає, що оператор може вручну переміщати руку робота в потрібне положення, і робот запам'ятає цей рух. Простота програмування коботів дозволяє навіть людям без попереднього досвіду в робототехніці швидко опанувати основи їх роботи. Завдяки цьому навіть працівники без поглиблених технічних знань можуть вивчити основи програмування коботів.

  • Гнучкість і мобільність: Коботи легко переміщуються і швидко переналаштовуються для нових завдань. Наприклад, один і той самий кобот може використовуватися один день для роботи з токарним верстатом з ЧПУ, а наступного дня переміщений для роботи з кромкогином, змінюючи лише захват і програму. Традиційні роботи, навпаки, часто постійно прикріплені до підлоги і вимагають складних модифікацій при зміні застосувань.

Коботи розмивають межу між раніше окремими світами людської та машинної роботи, уможливлюючи нові моделі організації виробництва.

Конструкція та механізми безпеки

Безпека є основою конструкції коботів, що дозволяє їм безпосередньо співпрацювати з людьми. Основні рішення:

  • Системи виявлення зіткнень: Базуються на вимірюванні сили та крутних моментів у суглобах. Коли кобот відчуває раптовий опір (наприклад, контакт з людиною чи перешкодою), рух негайно зупиняється. Стандарти, такі як ISO/TS 15066, визначають допустимі значення тиску, які є безпечними для людей.

  • Обмеження швидкості та потужності: Коботи рухаються повільніше, ніж традиційні роботи (максимальні швидкості становлять близько 1–2 м/с, порівняно з 3–4 м/с для промислових роботів). Вони також мають нижчу потужність і вантажопідйомність (найчастіше від кількох до кількох десятків кілограмів), що обмежує енергію потенційного удару.

  • Конструкція, що мінімізує ризик защемлення: Коботи розроблені без гострих країв і точок, де пальці могли б бути затиснуті. Всі виступаючі елементи заокруглені або захищені, а профілі рук тонкі. Приводи часто розташовані таким чином, що дозволяють ковзання або згинання у випадку зіткнення, замість жорсткого тиску. Багато коботів мають чутливі датчики крутного моменту або еластичні елементи (серії відповідності) в суглобах, які дозволяють виявляти контакт до того, як відбудеться роздавлювання.

Стандарти безпеки, такі як ISO 10218-1/2 та ISO/TS 15066, розрізняють кілька режимів співпраці людини і робота. Найчастіше для коботів використовуються:

  • Режим обмеження потужності та сили (PFL): Робот структурно безпечний і реагує на контакт зупинкою.

  • Режим моніторингу швидкості та розділення (SSM): Використовує зовнішні датчики (лазерні сканери, камери, "чутливу шкіру" на роботі) для відстеження положення людини, сповільнюючи або зупиняючи робота для підтримки безпечної відстані. Цей режим дозволяє трохи швидшу роботу та більшу вантажопідйомність, але вимагає додаткових датчиків.

Однак важливо пам'ятати, що хоча коботи підпадають під загальні правила, такі як Директива про машини 2006/42/ЄС, що вимагає аналізу ризиків та дотримання принципів безпеки, виробник кобота надає сертифіковану руку, але повна безпека робочого місця залежить від інтегратора/користувача. Якщо на коботі встановлений небезпечний інструмент (наприклад, лезо, зварювальний пальник, лазер) або твердий захват, він все ще може становити загрозу. Тому завжди потрібна комплексна оцінка ризиків для конкретного застосування, яка може вказати на необхідність додаткових захисних засобів, таких як щити від лазерного випромінювання або витяжки зварювальних димів. Кобот забезпечує безпечний привід і контроль сили, але не усуває всі технологічні небезпеки.

Застосування коботів у виробничих компаніях – з особливим акцентом на обробку металу

Cobot during work

Коботи, завдяки своїм унікальним особливостям – гнучкості, легкому програмуванню та здатності працювати поруч з людьми – знайшли застосування в багатьох галузях, від автомобільної та електронної до харчової промисловості. Їх застосування в різних промислових секторах є результатом універсальності та здатності адаптуватися до виробничих процесів. Вони особливо добре працюють у завданнях, що вимагають високої точності, повторюваності та взаємодії з оператором.

Коботи в обробці металу: точність, безпека та ефективність

Металообробна промисловість є однією з ключових областей, де коботи відіграють все більш важливу роль. Вони зазвичай використовуються для таких завдань, як:

  • Зварювання: Точність коботів дозволяє досягти високоякісних зварних швів. Вони особливо ефективні у малому та середньосерійному виробництві, де важливі гнучкість і швидке переналагодження. Швидкість впровадження коботів порівняно з традиційними рішеннями автоматизації є ще однією перевагою цієї технології. Fanuci & Falcon пропонує роботизовану зварювально-лазерну станцію FANUCI 5.0 TurnKey, де кобот з лазерною головкою може зварювати, різати, очищати поверхні та нарощувати метал в одній системі. Обслуговування машин коботами також включає монтаж механічних елементів з високою точністю. Такі лазерні системи забезпечують високу точність і безпеку завдяки повним щитам і датчикам.

  • Шліфування та полірування: Завдяки датчикам сили коботи можуть виконувати шліфування з рівномірним тиском, замінюючи оператора в монотонній і фізично вимогливій роботі.

  • Різання: Точність руху коботів робить їх ефективними також в операціях різання.

  • Завантаження/розвантаження верстатів з ЧПУ: Коботи можуть обслуговувати верстати з ЧПУ, подаючи та приймаючи деталі, що підвищує використання машин і звільняє працівників від монотонних дій.

  • Подача/прийом гарячих елементів: У ливарнях і кузнях коботи можуть подавати або приймати нагріті елементи з машин, усуваючи вплив високих температур на людей.

Здатність безпечно співпрацювати з людьми в одному робочому просторі означає, що коботи ідеально відповідають потребам компаній, які хочуть автоматизувати вибрані етапи виробництва без необхідності дорогої реконструкції всієї лінії. Вони особливо цінні там, де процес повторюваний, але вимагає частих переналагоджень або участі людини.

Переваги впровадження коботів для вашої компанії

Впровадження колаборативних роботів може принести вашій компанії ряд вимірюваних переваг, як на операційному, так і на стратегічному рівні:

Підвищення продуктивності та ефективності

Коботи можуть працювати безперервно, 24 години на добу, 7 днів на тиждень, з незмінною повторюваністю, що значно підвищує ефективність виробництва. Виробництво коботів динамічно розвивається у всьому світі, що перекладається на кращу доступність і конкурентоспроможність компаній, які використовують ці рішення.

Зниження витрат

Коботи спрощують процес автоматизації, оскільки їх встановлення часто швидше і дешевше, не вимагає будівництва дорогих огорож або складних систем безпеки. Завдяки інтуїтивному програмуванню, прості застосування можуть бути реалізовані компаніями самостійно, мінімізуючи потребу в підтримці зовнішнього інтегратора. Все це робить бар'єр входу в роботизацію набагато нижчим.

Покращення якості та повторюваності

У завданнях, що вимагають точності, таких як зварювання або складання, коботи дозволяють досягти повторюваної якості, яку важко підтримувати людям у довгостроковій перспективі. Усунення людських помилок і постійна точність руху кобота сприяють зменшенню відсотка дефектів у виробництві.

Підвищення безпеки працівників

Коботи ідеально підходять для виконання завдань, які є монотонними, ергономічно вимогливими або небезпечними для людей. Вони можуть виконувати нудні операції, такі як повторне вставлення та виймання деталей з машини, переносити об'єкти в межах встановленої вантажопідйомності або працювати в шкідливих умовах, наприклад, при високих температурах. Це перекладається на менше втомлення екіпажу, зменшення травм (наприклад, розладів хребта) і загальне покращення безпеки праці. Кобот може служити помічником, дозволяючи працівнику зосередитися на більш складних завданнях.

Гнучкість і легкість адаптації

Коботи можуть бути легко перепрограмовані та використані для багатьох завдань у різних частинах об'єкта, на відміну від традиційних роботизованих станцій, часто призначених для одного застосування. Легке програмування дозволяє швидко адаптувати робота до різних завдань без залучення спеціалізованих команд. Це дозволяє ефективно виробляти малі серії на автоматизованих станціях — якщо програми та оснащення готові, зміна продукту або процесу займає лише години, а не тижні. Для компаній з різноманітним асортиментом або часто змінюваними виробничими планами, універсальний кобот може служити "працівником на всі руки".

Вирішення проблеми нестачі робочої сили

В умовах нестачі персоналу на ринку праці, коботи можуть значно збільшити виробничі потужності та допомогти підтримувати темп виробництва. Вони можуть працювати безперервно, виконуючи завдання, для яких важко знайти відповідних працівників.

Оптимізація простору

Завдяки здатності працювати в безпосередній близькості до людей без необхідності огорож, коботи дозволяють краще використовувати доступний простір у виробничому цеху. Вони менші та легші за традиційних промислових роботів, що також перекладається на економію простору.

Швидке повернення інвестицій (ROI)

Це є результатом поєднання вищої продуктивності, економії на витратах на помилки/дефекти та можливості делегувати працівників на більш цінні завдання. У багатьох випадках інвестиції в кобота швидко окупаються, особливо в умовах зростання витрат на оплату праці та нестачі робочої сили.

Виклики та важливі аспекти, які слід враховувати перед впровадженням

Cobot - collaborative robot

Незважаючи на багато переваг, коботи не є універсальним рішенням для кожної ситуації. Їх можливості та потенційні виклики слід реалістично оцінювати.

Обмеження коботів

З одного боку, коботи пропонують багато переваг, з іншого боку, вони мають певні обмеження, які слід враховувати перед впровадженням.

  • Нижча ефективність і вантажопідйомність: Для забезпечення безпеки коботи обмежені з точки зору швидкості, сили та власної ваги. Це означає, що вони не відповідають традиційним промисловим роботам у завданнях, що вимагають дуже високої швидкості, точності при високій динаміці або перенесення важких вантажів. Більшість коботів піднімають максимум кілька десятків кілограмів і рухаються зі швидкістю до приблизно 1–1,5 м/с. У випадку палетизації дуже важких продуктів (наприклад, мішків по 50 кг) або дуже швидких пакувальних ліній, кобот може виявитися "вузьким місцем".

  • Складні або нестабільні процеси: Коботи найкраще працюють у повторюваних завданнях з постійними умовами. Якщо процес вимагає динамічної адаптації до значних змін або прийняття рішень на льоту (за межами простої логіки програми), можуть виникнути труднощі. Автоматизація невпорядкованих процесів (наприклад, деталі в довільній орієнтації) вимагала б передових систем зору та ШІ, що значно збільшує вартість і складність впровадження.

Ключові аспекти безпеки та стандарти

Поширеним міфом є переконання, що коботи за своєю природою безпечні і не вимагають додаткових запобіжних заходів. Насправді, хоча кобот мінімізує ризик зіткнення, це не звільняє від обов'язку проводити повну оцінку ризиків на робочому місці та відповідати вимогам охорони праці. Помилки в конфігурації або неправильне використання кобота можуть призвести до нещасних випадків, наприклад, якщо обмеження швидкості/сили змінені в контролері, або якщо робот захоплює гостру деталь і розмахує нею. Виробник кобота забезпечує базові захисні засоби (так звану "безпекову базу"), але інтегратор або користувач повинен подбати про все інше.

Слід враховувати додаткові небезпеки, пов'язані з інструментом робота (чи він небезпечний?), транспортованим об'єктом (чи має він гострі краї, чи може впасти на когось?) та робочим середовищем (температура, хімічні речовини). Всі ці фактори повинні бути оцінені, а будь-які ризики мінімізовані відповідно до стандартів. Навіть при використанні кобота можуть бути необхідні певні додаткові захисні засоби, такі як щити від лазерного випромінювання або шоломи оператора.

Помилки впровадження коботів і як їх уникнути

Щоб забезпечити успішне впровадження кобота, варто уникати типових пасток:

  • Не впроваджуйте кобота лише тому, що це "новинка".

    • Як уникнути? Визначте конкретну проблему або потребу, яку кобот повинен вирішити, та вимірювані цілі (наприклад, підвищити ефективність на X%, полегшити роботу працівників на станції Y, покращити якість процесу Z). Переконайтеся, що мета відповідає стратегії компанії.

  • Пропуск технічної оцінки може призвести до неправильного вибору обладнання або недооцінки витрат і часу інтеграції.

    • Як уникнути? Проведіть техніко-економічне обґрунтування, аналізуючи процес крок за кроком. Проконсультуйтеся з постачальниками коботів або інтеграторами. Розгляньте можливість малих тестів або відвідування шоу-румів для перевірки припущень на практиці. Точно розрахуйте ROI, включаючи витрати на придбання, інтеграцію, оснащення, навчання та простої.

  • Скорочення фази тестування та налаштування застосування.

    • Як уникнути? Сплануйте реалістичний графік, включаючи офлайн-тести, пілотний проект на реальній робочій станції та запуск виробництва з буфером часу для усунення несправностей. Залучайте операторів до тестування – їхній зворотний зв'язок може допомогти виявити проблеми.

  • Хоча кобот може працювати самостійно, він завжди вимагає нагляду та керування.

    • Як уникнути? Вже на етапі планування визначте роль оператора на новій станції. Встановіть процедури зупинки робота, хто його скидає і чи має оператор авторизацію. Переконайтеся, що працівники усвідомлюють свою роль.

  • Нехтування безпекою є серйозною помилкою, яка може призвести до нещасних випадків або проблем з перевірками охорони праці.

    • Як уникнути? Ставтеся до кобота як до будь-якого іншого пристрою, що підпадає під Директиву про машини, і проведіть повну оцінку ризиків, впроваджуючи відповідні заходи. У разі сумнівів найміть фахівця з безпеки машин. Пам'ятайте, що навчання екіпажу принципам співпраці з роботом також є елементом безпеки.

  • Невідповідність кобота завданню (неправильний вибір моделі): Вибір дешевшої або доступної моделі, яка не відповідає всім вимогам застосування, може вплинути на продуктивність і довговічність.

    • Як уникнути? Вибирайте модель на основі надійних даних: необхідний радіус дії, вантажопідйомність (з резервом для захвату та сил під час роботи) та точність. Порівняйте специфікації різних брендів і попросіть постачальників про 3D-симуляції станції.

  • Відсутність підтримки або навчання від постачальника: Недостатнє використання доступних ресурсів знань і підтримки може перешкодити самостійному впровадженню.

    • Як уникнути? Використовуйте офіційні тренінги та матеріали, що пропонуються виробниками (наприклад, UR, Fanuc, ABB, Doosan). Переконайтеся, що постачальник пропонує локальну технічну підтримку. Для першого впровадження, особливо без досвідченого персоналу, розгляньте можливість роботи з інтегратором, щоб вивчити найкращі практики.

Майбутнє коботів і перспективи їх розвитку

Ринок коботів динамічно зростає, і прогнози вказують на те, що їхня роль у промисловості буде все більш важливою. У 2022 році коботи вже представляли близько 10% всіх промислових роботів, встановлених у всьому світі, і їхня частка продовжує зростати (дані Міжнародної федерації робототехніки (IFR)).

Основні тенденції та перспективи розвитку:

  • Більші можливості при збереженні безпеки: Ми можемо очікувати коботів з більшою вантажопідйомністю та радіусом дії, які все ще відповідають стандартам співпраці з людьми. Межа між "коботом" і "промисловим роботом" розмиватиметься, а класичні роботи будуть оснащені датчиками та безпечними режимами співпраці.

  • Інтеграція зі штучним інтелектом та машинним зором: Для розширення діапазону завдань коботи все частіше будуть оснащені передовими системами зору (2D/3D-камери) та алгоритмами ШІ. Камера на зап'ясті робота, що дозволяє розпізнавати об'єкти та орієнтацію деталей, стає стандартом. У майбутньому, завдяки ШІ, коботи зможуть вивчати нові дії через демонстрацію (програмування через демонстрацію з машинним навчанням), де працівник вручну показує завдання, а робот сам генерує програму. Розвиток обчислювальної потужності та доступу до хмари (хмарна робототехніка) дозволить розвантажити коботів від дорогої електроніки, а складні обчислення будуть виконуватися в хмарі.

  • Безпрецедентна простота використання: Виробники прагнуть ще більше спростити інтерфейси, впроваджуючи голосове керування, жести та навіть програмування через доповнену реальність (AR). У майбутньому оператор, використовуючи AR-окуляри, міг би вказати роботу точки, яких він повинен досягти, і система автоматично перекладала б це в програму руху. Іншою тенденцією є стандартизація комунікації (наприклад, OPC-UA Robotics), щоб коботи різних брендів легше інтегрувалися з машинами та заводськими системами (IoT).

  • Нові сектори та застосування: Коботи вийдуть за межі типових фабрик, знаходячи застосування в будівництві, сільському господарстві (наприклад, збір фруктів) або охороні здоров'я (помічники медсестер, реабілітаційні роботи). Межа між колаборативним промисловим роботом і сервісним роботом розмиватиметься. Також можливо, що ми побачимо більше мобільних коботів у громадських просторах, які взаємодіятимуть з людьми, наприклад, надаючи інформацію.

  • Краща співпраця людини і робота: Майбутнє коботів – це глибша співпраця, що виходить за межі послідовного співіснування. Завдяки вдосконаленим алгоритмам керування та датчикам, робот може стати справжнім "колегою" у завданні – наприклад, спільно з людиною закручувати болти до великої панелі, реагуючи на поточні рухи оператора. Така чуйна співпраця може значно прискорити процеси, де раніше два працівники мали синхронізуватися.

Підсумок

Коботи – це технологія, яка вже змінює обличчя виробництва, і в найближчі роки стане ще більш повсюдною та корисною. Для вашої компанії, особливо що працює в обробці металу, коботи можуть бути ключовим елементом у збільшенні обсягу виробництва, покращенні якості, зменшенні витрат на помилки та простої, одночасно покращуючи умови праці та ефективно використовуючи персонал для завдань, де люди незамінні (творчість, нагляд за якістю).

Хоча коботизація простіша за традиційну роботизацію, вона вимагає свідомого та методичного підходу, включаючи ретельний аналіз, планування та надійну оцінку ризиків. Початок з пілотного проекту кобота на одній станції, а потім поступове розширення автоматизації на інші області, може допомогти повністю використати потенціал цієї технології. В епоху Індустрії 4.0, цифровізації та штучного інтелекту, коботи ідеально вписуються в концепцію розумних фабрик, стаючи одним із стовпів сучасного виробництва.

Бібліографія

Дивіться також

ЗАПЛАНУЙТЕ БЕЗКОШТОВНУ КОНСУЛЬТАЦІЮ З НАШИМ ЕКСПЕРТОМ

Заповніть контактну форму, щоб зв'язатися з нашим експертом, який допоможе вам вибрати оптимальні лазерні рішення, ідеально підібрані під ваші потреби.

  • 1.Заповніть форму
  • 2.Ми зв'яжемося з вами протягом 24 годин
  • 3.Наш експерт підбере найкращі рішення для вашого бізнесу