De toekomst van robotica in de productie navigeren: Trends & kansen

Productierobotica volgt tot een zekere mate een vergelijkbaar pad van vooruitgang als die in bewerking en vaste automatiseringssystemen. Hoewel de ROI het gemakkelijkst te meten is in efficiëntie en kostenbesparing, zoeken fabrikanten naar robotische technologie om hen te helpen een pijnpunt in hun operatie op te lossen of nieuwe kansen te creëren. Het kan zijn om processen efficiënter te koppelen of de noodzaak te elimineren om een specifieke functie of twee uit te besteden.

De groeipad voor kleine en middelgrote fabrikanten (KMF's) met robotica is daarom steeds meer gericht op applicaties en toegevoegde mogelijkheden, niet alleen efficiëntie en continue verbetering. De sleutel tot het vergroten van adoptie van robotica in KMF's is het maken van robots makkelijker te gebruiken en herbruikbaar.

In essentie is adoptie afhankelijk van robots met meer menselijke vaardigheid en zelfcontrole.

NIST Labs heeft ontwerpen om robots makkelijker te maken

Wetenschappers en ingenieurs bij NIST Labs werken aan het dichten van een significante kloof tussen cutting-edge technologie en wat momenteel op veel productieshopvloeren geïmplementeerd is. Dit is grotendeels te wijten aan het gebrek aan meetkunde om opkomend nieuw onderzoek te verifiëren en valideren en dus het adoptierisico te verminderen.

Een van de prioriteiten van NIST's Intelligent Systems Division is de vooruitgang van grijpen, manipulatie en veiligheidsprestaties die KMF's in staat zullen stellen robotoplossingen effectief te deployen. Dit werk omvat prestatiemetrieken, testmethoden en bijbehorende meetinstrumenten die industriestandaarden kunnen worden.

Het onderzoek bevordert robotica in de productie door het leveren van:

• Betere herhaalbaarheid zodat robots betrouwbaar bewegingen en acties binnen een X,Y,Z coördinaatruimte kunnen uitvoeren
• Makkelijker te gebruiken human machine interfaces (HMI's) voor operators om taken te programmeren en te interacteren met robotica
• Nieuwe ontwerpen voor grijpers die meer precieze, en menselijke bewegingen toestaan
• Betere veiligheid en situatiebewustzijn

Onder de vooruitgang die nu de shopfloor bereikt is software in handheld HMI-apparaten die menselijke coördinaatreferenties (rechts/links, naar/toe) vertaalt naar conventionele cartesiaanse X, Y, Z coördinaten. Dit stelt operators in staat om collaboratieve robots makkelijker te programmeren.

Verbeteringen in programmeren met HMI's hebben ervoor gezorgd dat sommige robots geprogrammeerd kunnen worden door lassers die de bewegingen en acties voor het betreffende proces modelleren.

Na palletiseren te hebben veroverd, wijst robotica naar assemblage

Vroege adoptie van robotica in de productie heeft zich gericht op repetitieve taken die geen speciale vaardigheden vereisen of toegevoegde waarde bieden. De meest populaire robotische applicaties per gebruik:

Assemblage maakt slechts 2 procent uit van robotgebruik, hoewel NIST-onderzoekers en industrie-experten geloven dat het veel belofte inhouwt voor wijdverspreide adoptie onder KMF's naarmate manipulatie-technologie verbetert.

Waarschijnlijke gebieden voor uitbreiding van assemblagewerk:

• Elektrische connectors
• Draadkanten en fasteners inserteren
• Draadrouting

Een van de uitdagingen voor robotische assemblage is de menigte van variabelen die in rekening gebracht moeten worden bij het uitvoeren van complexe operaties. Bijvoorbeeld, de optimale kracht voor een grijper om een onderdeel op te pakken en te verplaatsen is misschien niet dezelfde als de kracht die nodig is voor een draadoperatie later in de productie.

Naarmate tastzintuiging verbetert, zullen robots in staat zijn om alles met de juiste kracht te grijpen, potentiëel de stappen die nodig zijn voor dat productieproces reducerend.

Grijperontwerpen tonen verbeteringen in vaardigheid, veelzijdigheid

NIST Labs werken aan ongeveer een dozijn testmethoden voor grijpen en manipulatie gebruikmakend van het Institute of Electrical and Electronics Engineers standaardenplatform.

De vier meest voorkomende typen robotische grijpers:

• Vacuüm – een standaard end-of-arm tooling gebruikt voor platte, gladde oppervlakken, vaak gebruikt in palletiseren en verpakken
• Pneumatisch – ook bekend als "bang bang grippers" voor het geluid dat in industriële operaties gemaakt wordt, dit veelzijdige type wordt vaak gebruikt voor kleine objecten in pick-and-place operaties
• Hydraulisch – de sterkste — en rommeligste — van industriële grijpers
• Servo-Elektrisch – hoog flexibel en kosteneffectief, deze toestaan verschillende materiaaltoleranties bij het hanteren van onderdelen

Innovatieve ontwerpen die gebruikmaken van zes-as kracht- en moment-sensoren bloeien voor grijptechnologieën, inclusief mechanismen die menselijke handen nabootsen.

Deze vooruitgang bereiken de shopfloor steeds meer:

• Customiseerbare eind-effectoren die gemakkelijk verwijderd en vervangen kunnen worden
• Verbeterde vaardigheid met drie-vinger adaptieve grijpers, in staat kwetsbare items te manipuleren en tool-wissels te minimaliseren
• Robotica die machine learning van intelligente sensoren op grijpers gebruikt om zichzelf te leren hoe ze objecten moeten benaderen
• Grijpers die meerdere technologieën combineren. Dit kan een vacuümgrijper met vingers zijn of twee afzonderlijke armen en grijperconfiguraties op hetzelfde werkstation om meerdere taken toe te staan, wat zowel snelheid als betrouwbaarheid verhoogt

Sleutels tot succes bij het beginnen van uw robotische reis

In tegenstelling tot vaste automatiseringssystemen, is er een tradeoff tussen robotica-functionaliteit en gebruiksgemak. Een van de aantrekkingskrachten van robotica is dat een robot gebouwd en geprogrammeerd kan worden om bijna alles te doen. Echter, hoe meer functionaliteit u in een robot bouwt, hoe meer omgevingsoverwegingen in de voorwaardelijke eisen meegenomen moeten worden, wat het moeilijker maakt om de robot te programmeren en te integreren in operaties voor additionele taken.

Kleine-batch planning kan moeilijk zijn met robotica als fabrikanten niet het juiste supportsysteem op zijn plaats hebben. Er zal meer adoptie zijn wanneer KMF's kunnen zien hoe robotica hertoolingskosten zal besparen wanneer ze klaar zijn om personeel aan te werven met robotica in gedachten. Het is niet uit de vraag dat een fabrikant met 10 of minder werknemers binnenkort een robotica-expert zal hebben om algehele apparateffectiviteit te verzekeren.

Catalyst Connection, onderdeel van het MEP National Network^TM, heeft een makkelijk te begrijpen gids voor robotica samengesteld. Het identificeerde deze sleutels tot succes voor het verkennen van het gebruik van robotica in de productie:

• Identificeer bronnen, inclusief een interne kampioen, om het niveau van ondersteuning te krijgen dat u nodig hebt
• Identificeer uw behoeften of pijnpunten
  • Prioriteer ondersteunende tools
  • ID productievoorbeelden; begin klein en houd het simpel
• Bouw een business case; reken met 2x–4x hardwarekosten voor tooling, accessoires en de complexiteit van integratie

Experts bij uw lokale MEP Center staan klaar om u te helpen verkennen — en potentiëel adopteren — robotica. Maak verbinding met hen om te zien hoe robotica u kan helpen uw bedrijf uit te breiden door nieuwe functionaliteit toe te voegen.

Informatie over NIST Labs onderzoek geleverd door Elena Messina, Jeremy Marvel en Joseph Falco.