Executive Roundtable:Robotics Design

Naarmate productiefaciliteiten meer geautomatiseerd worden, spelen robots een grotere rol. En hoewel collaboratieve robots en andere robotsystemen menselijke werknemers kunnen helpen, zijn er nog veel vragen die beantwoord moeten worden over kosten, veiligheid en andere factoren. Bewegingsontwerp stelde een aantal van die vragen aan een panel van leiders in de robotica-industrie.

Ons directiepanel bestaat uit Dr. Frank Melzer, Chief Technology Officer bij Festo SE; Scott Summerville, President &CEO van Mitsubishi Electric Automation; Mark Sadie, Vice President Marketing bij Omron Automation Americas; Enrico Krog Iversen, CEO van OnRobot; en Jim Lawton, Vice President Product Management en Marketing bij Universal Robots.

Bewegingsontwerp: Collaboratieve robots zijn oorspronkelijk ontwikkeld om werknemers te helpen bij het uitvoeren van assemblagetaken; tegenwoordig hebben ze veel meer toepassingen. Hoewel velen cobots zien als welwillende assistenten van mensen, brengen ze inherente gevaren met zich mee. Hoe zijn cobots verbeterd en welke aspecten ervan vormen nog belemmeringen voor hun volledige potentieel?

Dr. Frank Melzer: Collaboratieve robots zijn oorspronkelijk ontwikkeld om werknemers te helpen bij het uitvoeren van assemblagetaken; tegenwoordig hebben ze veel meer toepassingen. Functies zoals een veilige beperkte snelheid, krachtbeperking en de mogelijkheid om veilige werkruimten te definiëren, komen tegenwoordig met bijna elke cobot. ISO/TS 15066 en de noodzaak om elke individuele toepassing te specificeren op veiligheidsaspecten zijn tot nu toe de beperkende factoren in termen van barrières voor een bredere adoptie van cobots.

Jim Lawton: Cobots zijn niet alleen voor montagetaken en hebben zich bewezen in een breed scala aan toepassingen. Traditionele robots hebben een grote footprint. Daarentegen zijn cobots goedkoop, eenvoudig in te zetten, hebben ze een kleine footprint en kunnen ze veilig worden gebruikt in de nabijheid van menselijke werknemers. Als een machine inherent veilig is, betekent dit dat er in alle situaties geen risico op letsel bestaat. Dit bestaat niet. Zelfs een kleine robot met een zeer kleine nuttige lading kan een injectienaald met een dodelijk gif of virus vasthouden, waardoor het risico bestaat dat een persoon letsel oploopt door de toepassing, maar niet de robot. Alleen de toepassing van een cobot kan als veilig worden beoordeeld of niet.

Enrico Krog Iversen: Collaboratieve robots zijn in een fenomenaal tempo verbeterd, de payloads zijn toegenomen, de herhaalbaarheid is verbeterd en er is een enorm ecosysteem ontstaan ​​van externe ontwikkelaars van componenten en tools voor cobots. Al deze verbeteringen, waaronder de mogelijkheid om grotere ladingen aan te kunnen, zijn bereikt zonder in te boeten op de veiligheidsvoorzieningen die het mogelijk maken om cobots dicht bij menselijke werknemers te plaatsen.

Scott Summerville: Zoals alle robots hebben cobots sinds hun introductie verbeteringen en verfijningen ondergaan. Belemmeringen bij het introduceren van cobots kunnen hun snelheid van werken en herhaalbaarheid zijn. Cobots moeten met een lagere snelheid bewegen wanneer ze in de buurt van mensen zijn en de herhaalbaarheid van veel cobots is meestal minder dan die van standaard industriële robots, wat ook hun mogelijke gebruik beperkt. Systemen met cobots worden vaak ontworpen door onervaren robotgebruikers. Veel van de mislukte cobotinstallaties zijn niet te wijten aan de beperkingen van de cobot, maar eerder aan de onervarenheid van de systeemarchitect.

Mark Sadie: Collaboratieve robots bieden momenteel veiligheid met betrekking tot de kracht en snelheid van de robotarm zelf, waardoor mensen in harmonie kunnen werken met machines in de buurt. Er zijn mogelijkheden voor cobots om de veiligheid te begrijpen die vereist is voor de taak die de arm uitvoert en de tools die hij gebruikt. Verbeterpunten zijn onder meer end-of-arm tooling met een veiligheidsclassificatie, zoals grijpers.

Bewegingsontwerp: Hoe heeft het Industrial Internet of Things (IIoT) invloed gehad op hoe 'slim' robots kunnen zijn en hoe robots met elkaar en hun operators in verbinding staan?

Summerville: Robots hebben altijd met elkaar, operators en externe apparaten kunnen communiceren, dus deze connectiviteit is niet nieuw. Het IIoT zorgt ervoor dat deze communicatie sneller en gemakkelijker op te zetten is; de meeste fabrikanten willen echter niet dat hun gegevens via internet worden gecommuniceerd. Als de definitie van IIoT meer over data gaat, worden hostsystemen in de fabriek nu geprogrammeerd om deze data te gebruiken om zinvolle beslissingen te nemen en om operators te waarschuwen voor mogelijke problemen voordat de productie wordt beïnvloed. Dankzij deze behoefte konden robotfabrikanten de kosten rechtvaardigen die gepaard gaan met het ontwikkelen van aanvullende gegevensanalyse voor toepassingen zoals preventief onderhoud.

Sadie: Het IIoT heeft robots in staat gesteld om een ​​primaire waarde uit te breiden die ze in flexibele automatisering brengen. Slimme robots kunnen worden geïntegreerd met fabrieksvloersystemen en bedrijfs-IT-systemen, evenals automatiseringsorderwijzigingen, productwijzigingen, gereedschapswijzigingen en productconfiguraties. Geïntegreerde robotvisie heeft dit vermogen ook uitgebreid door de robot slimmer te maken met als doel de precieze locatie van machines, gereedschappen en onderdelen te behouden, aangezien deze van taak naar taak kunnen worden verplaatst.

Melzer: Connected robots zijn misschien wel de meest relevante ontwikkeling bij het overwinnen van de beperkingen die worden gesteld door specificaties in ISO/TS 15066. Connected wearables kunnen bijvoorbeeld helpen bij het uitwisselen van informatie tussen cobots en operators; wearables kunnen de intentie voor de volgende beweging van de operator gemakkelijker en misschien net zo nauwkeurig of nauwkeuriger detecteren dan welk extern laserscanner- of camerasysteem dan ook.

Lawton: Het IIoT brengt ongekende niveaus van granulariteit voor automatiseringsimplementaties, waardoor gebruikers gedetailleerd inzicht krijgen in de prestaties van hun robots. Met randapparatuur voor bewaking op afstand kunt u uw cobots bijvoorbeeld op afstand bewaken en programmeren, wat vooral waardevol is gezien de opkomst van COVID-19 en de golf van thuiswerkrichtlijnen, voorschriften voor sociale afstand en ziekteverzuimproblemen die daarop volgden.

Bewegingsontwerp: Hebben de kosten een punt bereikt waarop robotica door meer kleine en middelgrote fabrikanten kan worden gebruikt?

Melzer: Traditionele robotica wordt voornamelijk ondersteund door de auto-industrie, dus de prestaties van deze apparaten zijn aangepast aan de behoeften van transportfabrikanten. Met het oog op kleinere en lichtere robotica, realiseerden ontwerpers zich dat cobots kunnen worden gebruikt voor miljoenen assemblagetaken die nu door mensen worden uitgevoerd. Door de verkoop van cobots voor assemblage daalden de kosten van deze robots tot een niveau waarop kleine en middelgrote fabrikanten ze gingen toepassen. Naast kostenreductie stimuleert gebruiksgemak de adoptie van cobots voor kleine tot middelgrote bedrijven.

Sadie: De kosten hebben absoluut een punt bereikt waarop kleine en middelgrote bedrijven kunnen en moeten investeren. In het verleden kon de typische snelle automatiseringscel voor robotica gemakkelijk ver in het bereik van zes cijfers en meer kosten. Momenteel kosten collaboratieve robotautomatiseringscellen doorgaans aanzienlijk minder, wat een groot rendement op de investering oplevert voor de gebruiker. Collaboratieve mobiele robots kunnen naar behoefte in de fabriek naar verschillende toepassingen en taken worden verplaatst, wat hun waarde in flexibele productie vergroot.

Summerville: Ja, de aanschafkosten van een robot zijn gedaald naarmate de mogelijkheden van de robots en het volume van de unit zijn toegenomen. Dit heeft een positief effect gehad op de ROI-berekeningen. Robots zijn ook duurzamer dan ooit tevoren, wat de ROI op een positieve manier verder beïnvloedt. Cobots hebben doorgaans pictogramgestuurde programmeeromgevingen die voor nieuwe gebruikers heel gemakkelijk te begrijpen zijn, wat resulteert in kortere bouwtijden en snellere herprogrammering als de cobot naar een ander deel van het productieproces wordt verplaatst. Ook is er minder veiligheidsuitrusting nodig bij cobots, wat de kosten en complexiteit van de werkcel verlaagt (zoals hekken, lichtgordijnen en soortgelijke apparaten).

Lawton: Naast lage instapkosten, zijn collaboratieve robots eenvoudig te programmeren, zelfs door mensen met weinig of geen eerdere robotica-ervaring. Dit verlaagt de kosten van cobotadoptie verder, omdat het de noodzaak elimineert om robotexperts in te schakelen elke keer dat u uw cobot opnieuw moet programmeren.

Iversen: Het is voor kleine en middelgrote fabrikanten nog nooit zo eenvoudig geweest om automatisering snel en goedkoop in te voeren. Een recent rapport van de International Federation of Robotics onthulde dat cobotinstallaties in 2019 met 11% zijn gegroeid. We zijn van mening dat lage instapkosten en gebruiksgemak twee factoren zijn die deze verbluffende groei stimuleren.

Bewegingsontwerp: Er zijn een aantal vorderingen gemaakt op het gebied van eindeffectoren, waardoor robots meer behendigheid en flexibiliteit hebben gekregen; veel grijp- en grijpgereedschappen hebben echter nog steeds geen universele connectiviteit. Wat moet er worden gedaan om ervoor te zorgen dat elke eindeffector verbinding kan maken met elke robot?

Iversen: Ervoor zorgen dat "elke eindeffector verbinding kan maken met elke robot" is een grote vraag, vooral als je bedenkt dat er elk jaar nieuwe robots en eindeffectors op de markt komen, waarvan sommige onvermijdelijk zullen worden opgesloten in propriëtaire software, hardware en communicatie interfaces.

Sadie: Net als bij andere automatiseringsproducten, zal de eindeffectortechnologie moeten worden verbeterd om automatiseringsnetwerken te ondersteunen en een bestand te leveren dat kan worden geüpload naar de controller van de robot voor universele interfacebesturingen. Tegenwoordig hebben veel eindeffectorproducten klantstuurprogramma's en software-integratie in specifieke robots. Deze hebben speciale voordelen die we niet willen verliezen bij het streven naar universele connectiviteit.

Melzer: Het verdere succes van cobots hangt vooral af van de flexibiliteit van de end-of-arm tools (EOAT's); dit moet een prioriteit zijn van nationale en internationale normalisatiecommissies. Het lijdt geen twijfel:op weg naar een gestandaardiseerde EOAT-interface is een verleidelijk vooruitzicht. Maar een universele interface moet meer dan een paar grijpfuncties accommoderen. Het is deze complexiteit die standaardisatie tot een ambitieus en moeilijk te bereiken doel maakt.

Summerville: Het ontbreken van gemeenschappelijke mechanische en besturingsinterfaces heeft de implementatie van robots altijd tegengehouden en de kosten van totaaloplossingen verhoogd. Ik zie robotfabrikanten het niet snel eens worden over een gemeenschappelijke set interfaces; robotfabrikanten zijn er echter duidelijk in geïnteresseerd dat zoveel mogelijk mechanische interfacebedrijven producten aanpassen aan hun robots. Dit zal waarschijnlijk het pad zijn voor de nabije toekomst als het gaat om compatibiliteit.

Lawton: Vanwege de enorme verscheidenheid aan robots, eindeffectors en de verschillende hardware- en software-interfaces die door verschillende merken worden gebruikt, is het onwaarschijnlijk dat we ooit een situatie zullen krijgen waarin "elke eindeffector verbinding kan maken met elke robot", althans op korte termijn .

Bewegingsontwerp: Met COVID-19 zijn autonome mobiele robots (AMR's) nuttig geworden in ziekenhuisomgevingen en voor voedselbezorging, waardoor items op een sociaal afstandelijke manier kunnen worden vervoerd. Welke andere toepassingen zie je in de nabije toekomst voor mobiele robots?

Sadie: Het is spannend om de creatieve oplossingen te zien die een post-COVID-omgeving vereist. De mogelijkheden voor toekomstige toepassingen zijn eindeloos en het combineren van de autonome mobiele technologie met collaboratieve robots vergroot het potentieel op veel markten, waaronder productie, beveiliging, horeca, logistiek en commerciële toepassingen.

Summerville: Naarmate de mogelijkheden van AMR's zijn toegenomen, worden systemen die robots en AMR's integreren langzaam maar zeker kosteneffectiever en gemakkelijker te implementeren. Het gebruik van vaste robots is ook toegenomen als gevolg van de pandemie, met name voor werknemers op afstand, assembleurs, verpakkers en inspecteurs in productiefaciliteiten, met name in de voedingsindustrie, evenals elektronica, medische apparaten en algemene productie.

Melzer: Servicerobotica is zeker een gebied waar de ervaringen van de pandemie het bewustzijn hebben gestimuleerd dat nieuwe cobotmogelijkheden nodig zijn en zullen worden verwelkomd door een aantal toepassingen. Persoonlijke verzorging, intralogistiek en warehousing staan ​​bekend om hun behoefte aan AMR's.

Lawton: COVID-19 heeft geleid tot een grote belangstelling voor automatisering in het algemeen, maar dit geldt met name voor collaboratieve robots en mobiele robotplatforms. Wanneer deze platforms worden gecombineerd tot een mobiele cobot, stijgen de potentiële toepassingen van beide technologieën exponentieel. We hebben gezien dat mobiele cobots zijn ingezet voor desinfectietoepassingen in ziekenhuizen en zelfs voor COVID-19-testtoepassingen.

Voor meer informatie

Festo

Mitsubishi elektrische automatisering

Omron Automation Amerika

OnRobot

Universele robots