Grip krijgen op wat de toekomst biedt voor robotica in de productie

De fabricagerobotica volgt tot op zekere hoogte een soortgelijk pad van vooruitgang als die in verspaning en vaste automatiseringssystemen. Hoewel de ROI het gemakkelijkst kan worden gemeten in efficiëntie en kostenbesparingen, zijn fabrikanten op zoek naar robottechnologie om hen te helpen een pijnpunt in hun bedrijf op te lossen of nieuwe kansen te creëren. Het kan zijn om processen efficiënter te koppelen of om de noodzaak om een ​​specifieke functie of twee uit te besteden te elimineren.

Het groeipad voor kleine en middelgrote fabrikanten (SMM's) met robotica is daarom steeds meer gericht op toepassingen en toegevoegde mogelijkheden, niet alleen op efficiëntie en continue verbetering. De sleutel tot het vergroten van de acceptatie van robotica in SMM's is om de robots gemakkelijker te gebruiken en opnieuw te gebruiken.

In wezen is adoptie afhankelijk van robots die meer menselijke behendigheid en zelfbeheersing hebben.

NIST Labs heeft ontwerpen om robots gebruiksvriendelijker te maken

Wetenschappers en ingenieurs van NIST Labs werken aan het dichten van een aanzienlijke kloof tussen geavanceerde technologie en wat momenteel wordt ingezet op veel productiewerkplaatsen. Dit is grotendeels te wijten aan het gebrek aan meetwetenschap om opkomend nieuw onderzoek te verifiëren en te valideren en zo het risico van adoptie te verminderen.

Een van de prioriteiten van NIST's Intelligent Systems Division is de verbetering van de grijp-, manipulatie- en veiligheidsprestaties die SMM's in staat zullen stellen om robotoplossingen effectief in te zetten. Dit werk omvat prestatiestatistieken, testmethoden en bijbehorende meetinstrumenten die industriestandaarden kunnen worden.

Het onderzoek bevordert robotica in de productie door te voorzien in:

• Betere herhaalbaarheid zodat robots op betrouwbare wijze bewegingen en acties kunnen uitvoeren binnen een X,Y,Z-coördinatensysteemruimte
• Gebruiksvriendelijkere mens-machine-interfaces (HMI's) voor operators om taken te programmeren en te communiceren met robotica
• Nieuwe ontwerpen voor grijpers die preciezere en mensachtige bewegingen mogelijk maken
• Betere veiligheid en situationeel bewustzijn

Een van de ontwikkelingen die nu de werkvloer bereikt, is software in draagbare HMI-apparaten die menselijke coördinaatreferenties (rechts/links, naar/af) vertaalt in conventionele cartesische X-, Y- en Z-coördinaten. Hierdoor kunnen operators gemakkelijker samenwerkende robots programmeren.

Dankzij verbeteringen in de programmering met HMI's konden sommige robots worden geprogrammeerd door lassers die de bewegingen en acties voor het betreffende proces modelleren.

Nu de palletisering is overwonnen, wijst robotica naar assemblage

De vroege adoptie van robotica in de productie was gericht op repetitieve taken die geen speciale vaardigheden vereisen of toegevoegde waarde bieden. De meest populaire robottoepassingen naar gebruik:

Assemblage maakt slechts 2 procent uit van het robotgebruik, hoewel NIST-onderzoekers en industrie-experts geloven dat het veelbelovend is voor wijdverbreide acceptatie onder SMM's naarmate de manipulatietechnologie verbetert.

Mogelijke gebieden voor uitbreiding van het montagewerk:

• Elektrische connectoren
• Bevestigingen inrijgen en inbrengen
• Bekabeling

Een van de uitdagingen voor robotassemblage is de veelheid aan variabelen waarmee rekening moet worden gehouden bij het uitvoeren van complexe bewerkingen. De optimale kracht voor een grijper om een ​​onderdeel op te pakken en te verplaatsen, is bijvoorbeeld mogelijk niet hetzelfde als de kracht die nodig is voor een draadsnijbewerking later in de productie.

Naarmate de tactiele detectie verbetert, zullen robots in staat zijn om alles met de juiste kracht vast te pakken, waardoor mogelijk de stappen die nodig zijn voor dat productieproces worden verminderd.

Aangrijpende ontwerpen tonen verbeteringen in behendigheid, veelzijdigheid

NIST Labs werkt aan een tiental testmethoden voor grijpen en manipuleren met behulp van het standaardplatform van het Institute of Electrical and Electronics Engineers.

De vier meest voorkomende typen robotgrijpers:

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

Innovatieve ontwerpen die gebruikmaken van zes-assige kracht- en koppelsensoren bloeien op voor grijptechnologieën, inclusief mechanismen die menselijke handen nabootsen.

Deze ontwikkelingen komen steeds vaker voor op de winkelvloer:

• Aanpasbare eindeffectors die gemakkelijk kunnen worden verwijderd en vervangen
• Verbeterde behendigheid met adaptieve grijpers met drie vingers, in staat om kwetsbare items te manipuleren en gereedschapswisselingen te minimaliseren
• Robotica die machine learning gebruikt van intelligente sensoren op grijpers om zichzelf te leren objecten te benaderen
• Grijpers die meerdere technologieën combineren. Dit kan een vacuümgrijper zijn met vingers of twee afzonderlijke armen en grijperconfiguraties op hetzelfde werkstation om meerdere taken mogelijk te maken, waardoor zowel de snelheid als de betrouwbaarheid toenemen

Sleutels tot succes bij het starten van uw robotreis

In tegenstelling tot vaste automatiseringssystemen is er een afweging tussen robotica-functionaliteit en gebruiksgemak. Een van de aantrekkingskrachten van robotica is dat een robot kan worden gebouwd en geprogrammeerd om bijna alles te doen. Hoe meer functionaliteit u echter in een robot inbouwt, hoe meer omgevingsoverwegingen er moeten worden genomen bij de voorwaardelijke vereisten, waardoor het moeilijker wordt om de robot te programmeren en te integreren in operaties voor aanvullende taken.

Het plannen van kleine batches kan moeilijk zijn met robotica als fabrikanten niet over het juiste ondersteuningssysteem beschikken. Er zal meer acceptatie zijn wanneer SMM's kunnen zien hoe robotica ombouwkosten zal besparen wanneer ze klaar zijn om personeel aan te nemen met robotica in gedachten. Het is niet uitgesloten dat een fabrikant met 10 of minder werknemers binnenkort een robotica-expert zal hebben om de algehele effectiviteit van de apparatuur te garanderen.

Catalyst Connection, onderdeel van het MEP National Network ^TM , heeft een gemakkelijk 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, waaronder een interne kampioen, om het niveau van ondersteuning te krijgen dat u nodig hebt
• Identificeer uw behoeften of pijnpunten
  • Geef prioriteit aan ondersteunende tools
  • ID fabricagevoorbeelden; begin klein en houd het simpel
• Bouw een businesscase op; factor in 2x-4x hardwarekosten voor tooling, accessoires en de complexiteit van integratie

Experts van uw plaatselijke MEP-centrum staan ​​klaar om u te helpen bij het verkennen - en mogelijk adopteren - van robotica. Neem contact met hen op 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.