Robotica-ontwerp: Executieve rondetafel over automatiseringstrends

Naarmate productiefaciliteiten geautomatiseerder worden, spelen robots een grotere rol. En hoewel collaboratieve robots en andere robotische systemen menselijke werknemers kunnen helpen, zijn er nog veel vragen over kosten, veiligheid en andere factoren. Motion Design stelde enkele van die vragen aan een panel van robotica-industryleiders.

Deelnemers aan het panel

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

Cobots: van assemblage naar bredere toepassingen

Motion Design: Collaboratieve robots werden oorspronkelijk ontwikkeld om werknemers te helpen assemblage-taken uit te voeren; vandaag de dag hebben ze veel meer toepassingen. Hoewel velen cobots zien als welwillende assistenten voor mensen, vormen ze inherent gevaren. Hoe zijn cobots verbeterd en welke aspecten vormen nog barrières voor hun volledige potentieel?

Dr. Frank Melzer:

Collaboratieve robots werden oorspronkelijk ontwikkeld om werknemers te helpen assemblage-taken uit te voeren; vandaag de dag hebben ze veel meer toepassingen. Functies zoals veilige beperkte snelheid, krachtbegrenzing en de mogelijkheid om veilige werkruimtes te definiëren, komen bij bijna elke cobot vandaag de dag. ISO/TS 15066 en de noodzaak om elke individuele toepassing te specificeren volgens veiligheidsaspecten zijn tot nu toe de beperkende factoren voor een bredere adoptie van cobots.

Jim Lawton:

Cobots zijn niet alleen voor assemblage-taken en hebben zich bewijzen in een breed scala aan toepassingen. Traditionele robots hebben een grote voetafdruk. In tegenstelling, zijn cobots laagkost, gemakkelijk te implementeren, hebben een kleine voetafdruk en zijn veilig om in nabijheid van menselijke werknemers te bedienen. Voor een machine inherent veilig te zijn, betekent dat er geen risico op letsel is in alle situaties. Dit bestaat niet. Zelfs een kleine robot met een heel kleine payload kan een hypodermische naald met een dodelijke gif of virus vasthouden, wat het risico op schade voor een persoon door de toepassing maar niet door de robot oplevert. Alleen de toepassing van een cobot kan beoordeeld worden op veiligheid.

Enrico Krog Iversen:

Collaboratieve robots zijn verbeterd in een fenomenale snelheid, payloads zijn toegenomen, herhaalbaarheid is verbeterd, en een enorm ecosysteem van derde-partij ontwikkelaars van componenten en tools voor cobots is ontstaat. Al deze verbeteringen, inclusief de mogelijkheid om grotere payloads te hanteren, zijn bereikt zonder de veiligheidsfeatures op te offeren die het mogelijk maken cobots in nabijheid van menselijke werknemers te implementeren.

Scott Summerville:

Net als alle robots, hebben cobots verbeteringen en verfijningen ondergaan sinds hun introductie. Barrières voor het introduceren van cobots kunnen hun werksnelheid en herhaalbaarheid omvatten. Cobots moeten met een verminderde snelheid bewegen wanneer in nabijheid van mensen en de herhaalbaarheid van veel cobots neigt ertoe minder te zijn dan die van standaard industriële robots, wat hun mogelijke gebruik ook beperkt. Systemen met cobots worden vaak ontworpen door onervaren robotgebruikers. Veel van de mislukte cobot-implementaties zijn niet te wijten aan de beperkingen van de cobot, maar aan de onervarenheid van de systeemarchitect.

Mark Sadie:

Collaboratieve robots bieden momenteel veiligheid ten aanzien van de kracht en snelheid van de robotarm zelf, waardoor mensen in harmonie met machines in nabijheid kunnen werken. Kansen bestaan voor cobots om de veiligheid te begrijpen die vereist is voor de taak die de arm uitvoert en de tools die hij gebruikt. Verbetergebieden omvatten veiligheidsgecertificeerde end-of-arm tooling zoals greppers.

IIoT-impact op robotintelligentie en connectiviteit

Motion Design: Hoe heeft het Industrial Internet of Things (IIoT) geïnvloed op hoe „slim” robots kunnen zijn, en hoe robots verbinden met elkaar en hun operators?

Summerville:

Robots zijn altijd in staat geweest om te communiceren met elkaar, operators en externe apparaten, dus deze connectiviteit is niet nieuw. Het IIoT maakt deze communicatie sneller en gemakkelijker in te stellen; echter, de meeste fabrikanten willen hun data niet via het internet communiceren. Als de definitie van IIoT meer over data gaat, worden hostsystemen binnen de fabriek nu geprogrammeerd om deze data te gebruiken om zinvolle beslissingen te nemen en operators te waarschuwen voor potentiële problemen voordat productie beïnvloed wordt. Deze behoefte heeft robotfabrikanten in staat gesteld de kosten te verantwoorden die verbonden zijn met het ontwikkelen van additionele data-analytics voor toepassingen zoals preventief onderhoud.

Sadie:

Het IIoT heeft robots in staat gesteld een primaire waarde die ze brengen in flexibele automatisering uit te breiden. Slimme robots kunnen integreren met fabriekvloersystemen en enterprise IT-systemen evenals automatiseringsorderwijzigingen, productwijzigingen, toolingwijzigingen en productconfiguraties. Geïntegreerde robotische visie heeft deze mogelijkheid ook uitgebreid in het maken van de robot slimmer voor het behouden van nauwkeurige locatie van machines, tooling en onderdelen aangezien deze van job naar job kunnen verplaatsen.

Melzer:

Verbonden robots zijn misschien wel de meest relevante ontwikkeling in het overwinnen van de beperkingen die geposeerd worden door specificaties in ISO/TS 15066. Verbonden wearables kunnen bijvoorbeeld helpen informatie uit te wisselen tussen cobots en operators; wearables kunnen de intentie voor de volgende operatorbeweging gemakkelijker en misschien net zo nauwkeurig of nauwkeuriger detecteren dan elk extern laserscanner- of camerasysteem.

Lawton:

Het IIoT brengt ongekende niveaus van granulariteit naar automatiseringsimplementaties, waardoor gebruikers gedetailleerde inzicht krijgen in de prestaties van hun robots. Bijvoorbeeld, remote monitoring edge devices stellen je in staat om je cobots op afstand te monitoren en te programmeren, wat vooral waardevol is gegeven de opkomst van COVID-19 en de golf van thuiswerk-richtlijnen, socialeafstandsregels en afwezigheidsproblemen die volgden.

Kosten voor KMOs

Motion Design: Heeft de kosten een punt bereikt waar robotica gebruikt kan worden door meer kleine- en middelgrote fabrikanten?

Melzer:

Traditionele robotica is voornamelijk ondersteund door de auto-industrie, dus de prestaties van deze apparaten waren aangepast aan de behoeften van transportfabrikanten. Door kleinere en lichtere robotica te verbeelden, realiseerden ontwerpers zich dat cobots gebruikt konden worden voor miljoenen assemblage-taken die nu door mensen worden uitgevoerd. Verkoop van cobots voor assemblage brak de kosten van deze robots naar een niveau waar kleine- en middelgrote fabrikanten begonnen ze toe te passen. Naast kostenreductie drijft gebruiksgemak de adoptie van cobots voor kleine tot middelgrote bedrijven.

Sadie:

Kosten hebben absoluut een punt bereikt waar kleine- en middelgrote bedrijven kunnen en moeten investeren. In het verleden kon een typische high-speed robotica-automatiseringcel gemakkelijk wel in de zes-cijferige bedragen kosten en meer. Momenteel kosten collaboratieve robotica-automatiseringscellen doorgaans aanzienlijk minder, en bieden een grote return on investment voor de gebruiker. Collaboratieve mobiele robots kunnen naar verschillende toepassingen en jobs verplaatst worden zoals nodig binnen de fabriek, wat toevoegt aan hun waarde in flexibele productie.

Summerville:

Ja, de kosten van het kopen van een robot zijn gedaald naarmate de mogelijkheden van de robots en de eenheidsvolume zijn toegenomen. Dit heeft een positieve impact gehad op ROI-berekeningen. Robots zijn ook duurzamer dan ooit, wat de ROI verder positief beïnvloedt. Cobots hebben doorgaans icoon-gedreven programmeeromgevingen die erg gemakkelijk te begrijpen zijn voor nieuwe gebruikers, wat resulteert in kortere bouwtijden en snellere herprogrammering als de cobot in een ander gebied van het productieproces wordt verplaatst. Ook is er minder veiligheidsuitrusting nodig met cobots, wat de kosten en complexiteit van de werkcel verlaagt (zoals hekken, lichtgordijnen en dergelijke apparaten).

Lawton:

Naast een lage instapkost zijn collaboratieve robots gemakkelijk te programmeren, zelfs door mensen met weinig of geen eerdere robotica-ervaring. Dit verlaagt de adoptiekosten van cobots verder, omdat het de noodzaak elimineert om robotexperts in te huilen elke keer dat je je cobot moet herprogrammeren.

Iversen:

Het is nog nooit zo makkelijk geweest voor kleine- en middelgrote fabrikanten om automatisering snel en goedkoop te adopteren. Een recent rapport van de International Federation of Robotics onthulde dat cobot-installaties met 11% groeiden in 2019. We geloven dat lage instapkosten en gebruiksgemak twee factoren zijn die deze verbluffende groei drijven.

Universele connectiviteit van end-effectors

Motion Design: Er zijn een aantal vooruitgang in end-effectors, die robots meer dextre en flexibiliteit bieden; echter, veel grijp- en greeptools hebben nog steeds geen universele connectiviteit. Wat moet er gedaan worden om te zorgen dat elke end-effector met elke robot kan verbinden?

Iversen:

Zorgen dat „elke end-effector met elke robot kan verbinden” is een grote vraag, vooral als je bedenkt dat nieuwe robots en end-effectors elk jaar op de markt komen, sommige van welke onvermijdelijk gelocked zullen zijn in proprietaire software, hardware en communicatie-interfaces.

Sadie:

Net als bij andere automatiseringsproducten, moet end-effector technologie vorderen om automatiseringsnetwerken te ondersteunen en een bestand te bieden dat geüpload kan worden in de robotcontroller voor universele interface-besturing. Vandaag de dag hebben veel end-effector producten klantspecifieke drivers en software-integratie in specifieke robots. Deze hebben speciale voordelen die we niet willen verliezen in de zoektocht naar universele connectiviteit.

Melzer:

Het verdere succes van cobots hangt primair af van de flexibiliteit van de end-of-arm tools (EOATs); dit moet een prioriteit zijn van nationale en internationale standaardisatiecommissies. Er is geen twijfel: streven naar een gestandaardiseerde EOAT-interface is een verleidelijk vooruitzicht. Maar een universele interface moet meer accommoderen dan een paar grijpfuncties. Het is deze complexiteit die standaardisatie een ambitieus en moeilijk te bereiken doel maakt.

Summerville:

Het gebrek aan gemeenschappelijke mechanische en besturingsinterfaces heeft de implementatie van robots altijd tegengehouden en de totale oplossingskosten verhoogd. Ik zie niet dat robotfabrikanten akkoord gaan met een gemeenschappelijke set interfaces op korte termijn; echter, robotfabrikanten zijn duidelijk geïnteresseerd in zo veel mogelijk mechanische interface-bedrijven die producten aanpassen aan hun robots. Dit zal waarschijnlijk de weg zijn voor de nabije toekomst wat compatibiliteit betreft.

Lawton:

Vanwege de enorme verscheidenheid aan robots, end-effectors, en de verschillende hardware- en software-interfaces die door verschillende merken worden gebruikt, is het onwaarschijnlijk dat we ooit een situatie zullen hebben waar „elke end-effector met elke robot kan verbinden,” tenminste op korte termijn.

Toekomstige toepassingen van mobiele robots (AMRs)

Motion Design: Met COVID-19 zijn autonome mobiele robots (AMRs) nuttig geworden in ziekenhuizen en voor voedselevers, een manier om items te transporteren op sociale afstand. Welke andere toepassingen zie je voor mobiele robots in de nabije toekomst?

Sadie:

Het is opwindend om de creatieve oplossingen te zien die een post-COVID omgeving vereist. De mogelijkheden zijn eindeloos voor toekomstige toepassingen en het combineren van de autonoom mobiele technologie met collaboratieve robots verhoogt het potentieel in veel markten inclusief productie, beveiliging, horeca, logistiek en commerciële toepassingen.

Summerville:

Naarmate de mogelijkheden van AMRs zijn gestegen, worden systemen die robots en AMRs integreren langzaam kosteneffectiever en gemakkelijker te implementeren. Het gebruik van vaste robots is ook toegenomen door de pandemie, specifiek om werknemers, monteurs, pakkers en inspecteurs op sociale afstand te houden in productiefaciliteiten, met name in de voedingsindustrie alsook elektronica, medische hulpmiddelen en algemene productie.

Melzer:

Servicerobotica is definitief een veld waar de ervaringen van de pandemie bewustzijn hebben gestimuleerd dat nieuwe cobot-mogelijkheden nodig zijn en welkom zullen zijn door een aantal toepassingen. Persoonlijke zorg, intralogistiek en magazijnen zijn opvallend in hun behoefte aan AMRs.

Lawton:

COVID-19 heeft een golf van interesse in automatisering in het algemeen gecreëerd, maar dit is vooral waar voor collaboratieve robots en mobiele robotplatforms. Wanneer deze platforms gecombineerd worden om een mobiele cobot te creëren, stijgen de potentiële toepassingen van beide technologieën exponentieel. We hebben mobiele cobots gezien die ingezet worden voor desinfectietoepassingen in ziekenhuizen en zelfs voor COVID-15 testtoepassingen.

Voor meer informatie

Festo

Mitsubishi Electric Automation

Omron Automation Americas

OnRobot

Universal Robots