Geschreven door Andrew Peterson, NIST.

Collaboratieve robots zijn steeds aantrekkelijker voor fabrikanten die flexibele oplossingen nodig hebben voor hun groeiende productmix, maar misschien niet de schaal van werk of kapitaalmiddelen hebben om grotere investeringen in automatiseringssystemen te rechtvaardigen.

Deze collaboratieve robots, doorgaans aangeduid als "cobots", kunnen taken uitvoeren met minimale programmering en zich aanpassen aan variaties in onderdeelpositie en -grootte. Mensen werken zij-aan-zij met cobots om de behoefte aan custom fixturing te reduceren die high-mix, low-volume (HMLV) werk inefficiënt kan maken. Cobots kunnen ook naar waar het werk is op de shopfloor.

De Purdue Manufacturing Extension Partnership heeft fabrikanten geïdentificeerd die veel te winnen hebben van cobot-adoptie. Investeren in collaboratieve robots maakt wellicht de meeste zin voor:

  • Fabrikanten van 50 tot 500 medewerkers met een familieproductmix
  • Eigenaren die zoeken naar een snelle terugverdientijd op kapitaalinvesteringen (bijv. 6 maanden)
  • Managers die shifts niet kunnen vullen, maar medewerkers kunnen herplaatsen naar meer waardevolle posities
  • Operators met herhalende of gevaarlijke banen

Deels dankzij werk dat wordt gedaan door het Measurement Science for Manufacturing Robotics program binnen het National Institute of Standards and Technology's (NIST) Engineering Laboratory (EL), zijn collaboratieve robots nu kleiner, lichter en makkelijker voor kleine en middelgrote fabrikanten (KMF) te integreren en hebben ze verbeterde interoperabiliteit binnen werkcellen.

Zie een cobot als een remote assistent voor een shopfloor-operator

Mensen-robot collaboratie is 85 procent productiever bevonden dan ofwel mensen of robots alleen werkend, volgens MIT-onderzoek. De cobot functioneert veel zoals een assistent voor het personeelslid.

Zuivere robotica vereist ongelooflijke hoeveelheden programmering en sensoren om rekening te houden met de veel mogelijke variabelen. Bijvoorbeeld, het is veel meer kosteneffectief voor een persoon om onderdelen te brengen en te presenteren aan een robot voor subassemblage of lassen dan de robot te trainen om elders in een faciliteit te gaan — met alle veiligheids- en omgevingsfactoren betrokken — om materialen te verzamelen en de klus te doen.

Cobots, aan de andere kant, werken met software voor veel machines en applicaties, wat betekent dat ze snel heringezet kunnen worden om flexibiliteit aan operaties toe te voegen. Ze zijn ook lichtgewicht maar betrouwbaar. Veel cobots hebben garanties die rekening houden met voldoende operationele uren om continu meerdere jaren te draaien.

De drie meest voorkomende typen cobots zijn:

  1. Vast-gebaseerd – vaak een enkele arm die herhalend werk doet met onderdelen en tools.
  2. Mobiel – met name nuttig voor pick-and-place taken en snelle changeovers.
  3. Draagbaar – zoals exoskeletten, die de gebruiker in staat stellen de voordelen van mens te zijn en de kracht en uithoudingsvermogen van een machine te benutten.

Collaboratieve robots kunnen geprogrammeerd worden voor veel applicaties

Taken variëren sterk met HMLV-werk, wat uitdagingen creëert voor productiviteit en algehele apparatuurefficiëntie. Maar HMLV-werk omvat nog steeds vaak monotone routines die kunnen leiden tot fouten en herhalende bewegingen die spannen en letsels voor werknemers kunnen veroorzaken.

Onder de veel applicaties waar collaboratieve robots voor gebruikt worden in HMLV-shops zijn:

  • Machine tending – Dit is het meest voorkomende gebruik van cobots, vervangend de herhalende taken van het pikken en plaatsen van onderdelen of tools.
  • Adaptieve assemblage – De flexibiliteit van een cobot stelt het in staat een schroef te draaien, een bout vast te zetten, een onderdeel op te snappen, lijm aan te brengen, en meer.
  • Onderdelen en producten inspecteren – Robots ervaren niet de mentale vermoeidheid die menselijke inspecties beperkt, en robots kunnen deze taak veel sneller uitvoeren wanneer uitgerust met meerdere high-resolutie camera's en/of sensoren.
  • Lassen – De flexibiliteit van cobots is duidelijk met hun toenemend gebruik voor puntlassen en booglassen. Er is een ernstige tekortkoming aan gecertificeerde lassers; verwacht dat dit gebruik zal blijven stijgen.
  • Verpakken en verzenden – Taken variëren van krimpkleefolie aanbrengen tot onderdelen in dozen doen en pallets laden. Cobots zijn goede kandidaten voor het uitvoeren van zware hef-taken.

De veelzijdigheid van cobots is onder de meest aantrekkelijke voordelen voor HMLV-werk. Het is alsof u een medewerker heeft die veel verschillende, vaak onaantrekkelijke taken kan meesteren.

Uitdagingen bij het implementeren van collaboratieve robots

NIST Labs werken voortdurend aan uniformiteit voor cobots, zodat systemen van schijnbaar identieke specificaties gemeten, geëvalueerd en vergeleken kunnen worden op een herhaalbare en betekenisvolle manier.

Elena Messina, een groepsleider bij NIST EL's Intelligent Systems Division, geeft deze inzichten in uitdagingen voor verhoogd gebruik van cobots:

  • KMF's zijn zich bewust van trends en potentiële voordelen van robotica, maar zijn vaak terughoudend om te investeren zonder zekerheid van succes.
  • Zelfs met commercieel beschikbare technologies, kunnen fabrikanten op hun eigen middelen achtergelaten worden om te bepalen of een collaboratieve robot daadwerkelijk zal presteren zoals verwacht. KMF's kunnen een toegewijde programmeur missen, en programmeercomplexiteit varieert per cobot OEM.
  • Het is essentieel om een duidelijk gedefinieerd resultaat te hebben om juiste integratie en implementatie te bereiken. Anders kan integratie meer een lopende kostenpost worden dan verwacht.

Collaboratieve robots hebben ook beperkingen, waaronder:

  • Ze opereren vaak op een langzamere snelheid dan standaard automatisering.
  • Veel cobots hebben beperkte payloadcapaciteit en bereik, hoewel een paar modellen beschikbaar zijn die die gebieden adresseren.
  • Cobots voor sommige gevaarlijke applicaties kunnen additionele veiligheidsinfrastructuur vereisen zoals afscherming of gebiedsscanners.

IMEC kan u helpen profiteren van cobots

Fabrikanten kunnen profiteren van de traditionele robotica-waardepropositie die cobots bieden — herhalende taken doen die menselijke werknemers vrijmaken voor complexer werk. Bovendien kunnen cobots met een significante besparing komen vergeleken met automatiseringssystemen en fabrikanten positioneren voor toekomstige innovatie.

Collaboratieve robotica kan een intimiderende grens zijn voor KMF's, met name voor diegenen wier vroege pogingen met automatisering en digitale technologies niet goed gingen. IMEC kan u begeleiden door het proces van het implementeren van collaboratieve robots en u helpen een geëdukeerde beslissing te maken over uw investering.

Lees het originele artikel.

Uitgelichte evenementen: I-SMART Webinar Series

IMEC, CIRAS, en Purdue MEP hebben samengewerkt om een GRATIS webinar-serie te bieden om fabrikanten te educeren over de voordelen en toepassingen van geavanceerde robotische en automatiseringstechnologieën in productieoperaties.

Introductie tot Collaboratieve Robots Webinar
13 augustus @ 10:00 uur
Hoe cobots waarde aan uw bedrijf kunnen toevoegen, productiviteit boosten, en betrouwbaarheid verbeteren, we leren hoe deze industriële robots veilig met en onder uw medewerkers werken.

Welke robot is geschikt voor mij? Webinar
27 augustus @ 11:30 uur
Een introductieve gids om u te helpen de juiste robot te kiezen voor de juiste applicatie in uw faciliteit. Gebaseerd op uw behoeften, machinecapaciteit en budget, leer hoe collaboratieve en/of industriële robots productie-efficiëntie kunnen verhogen.

Autonome Mobiele Robots Webinar
8 september @ 14:00 uur
Deze sessie belicht de mogelijkheden van autonome mobiele robots (AMRs), wat ze kunnen doen, en hoe ze veilig en autonoom opereren.