Nowa robotyka przemysłowa

Począwszy od epoki kamienia łupanego ludzie zawsze szukali sposobów ułatwienia sobie codziennej pracy przez wykorzystanie narzędzi. Przez długi czas ukierunkowane użycie tych narzędzi wymagało jednak wykorzystania siły mięśni oraz ludzkiego umysłu. Dopiero z początkiem rewolucji przemysłowej, pod koniec XVIII wieku maszyny napędzane były za pomocą energii wodnej lub energii pary wodnej zamiast siłą mięśni ludzkich bądź zwierzęcych, a począwszy od pierwszej połowy XX wieku również za pomocą techniki napędu elektrycznego.
Sterowanie maszynami odbywało się początkowo w sposób mechaniczny, na przykład przez zastosowanie wałka królewskiego. W latach 70. ubiegłego stulecia zaczęto wprowadzać programowalne układy sterowania, przez co technika produkcyjna zyskała nową elastyczność. Aby w wymierny sposób uelastycznić produkcję, również sami ludzie muszą być elastyczni. To nie przypadek, że niemalże w tym samym czasie do linii produkcyjnych zaczęto wprowadzać roboty przemysłowe. Z ich pomocą można elastycznie poruszać narzędziami (np. szczypcami spawalniczymi lub chwytakami) w obrębie sześciu stopni swobody. Przeszło 40 lat minęło już od czasu, kiedy robotyka przemysłowa zaczęła stawiać pierwsze kroki: punktem wyjścia i zadeklarowanym celem było zwiększenie produktywności procesów za pomocą elastycznie programowalnych automatów. Dzięki zastosowaniu robotów przemysłowych poprawie uległy warunki pracy w produkcji. Nastąpił dynamiczny rozwój robotyki przemysłowej. Silna presja konkurencji oraz wysokie wskaźniki wielkości produkcji osiągane przez wiodący na rynku przemysł motoryzacyjny, a zaraz za nim przemysł ogólny w krótkim czasie doprowadziły do konsolidacji w branży. KUKA od 40 lat, a tym samym od samego początku kształtuje ten rynek.
Rozwój techniczny robotyki przemysłowej cechuje mechatroniczna optymalizacja stosunku mocy do masy oraz zużycia energii
Kompleksowe procesy produkcyjne prowadzą do powstania wymagającego zautomatyzowanego otoczenia i stawiają robotyce przemysłowej nowe wyzwania w dziedzinie inżynierii, programowania i obsługi.
Od połowy lat 90. prace badawcze nad rozwojem robotów, ukierunkowane na autonomiczne, mobilne i humanoidalne układy robotyczne, mają wpływ na publiczny wizerunek robotyki. Rywalizacja robotów jest katalizatorem, którego celem jest wykazanie wszechstronności kompleksowych układów robotycznych oraz przyspieszenie postępów badań. Pierwsze wyspecjalizowane roboty serwisowe stosowane były w środowisku nieprzemysłowym do specyficznych zadań w gospodarstwie domowym, na sali operacyjnej, w rolnictwie, w przemyśle rozrywkowym bądź w edukacji. KUKA, oferując takie produkty jak Robocoaster, youBot oraz roboty do zastosowań diagnostycznych i terapeutycznych w branży medycznej, jest wiodącym producentem w zakresie robotyki serwisowej.
Robotyka przemysłowa w obliczu nowej epoki
Patrząc z dystansu wydaje się, że fascynująca pod względem technicznym robotyka serwisowa w zastosowaniach badawczych i komercyjnych nie ma wiele wspólnego z tradycyjną robotyką przemysłową. To się jednak zmieniło. Powstaje nowa robotyka przemysłowa, która wchodzi w nową epokę.
Punktem wyjścia tej nowej robotyki przemysłowej są nowe lekkie układy robotyczne, które są nie tylko precyzyjne i trwałe, lecz także wrażliwe. Mogą wykonywać swoje zadania z wyczuciem i pracować w bezpośredniej przestrzeni roboczej człowieka.
Integracja układów sensorycznych, lekkiej konstrukcji i systemów bezpieczeństwa tworzy kluczowe technologie
Robot KUKA LBR iiwa otworzył drzwi do nowej epoki robotyki przemysłowej. LBR to skrót od „Leichtbauroboter” (lekki robot przemysłowy), iiwa oznacza „intelligent industrial work assistant”. Robot LBR iiwa jest wyposażony w inteligentny układ sensoryczny, umożliwiający automatyzację precyzyjnych i kompleksowych czynności montażowych. Ralf Koeppe, kierownik pionu Badania i Rozwój w KUKA Laboratories, wyjaśnia: „Aby wysondować możliwości zastosowania, w ciągu ostatnich 12 miesięcy przeprowadziliśmy wspólnie z naszymi klientami szereg studiów wykonalności, by zakwalifikować LBR iiwa do użycia w produkcji tak wymagającej gałęzi przemysłu, jaką jest przemysł motoryzacyjny. Zakres zastosowania jest olbrzymi i zdaje się nie mieć granic, jak również przewyższa możliwości ludzkiej ręki pod względem precyzji i wytrzymałości. Niemniej jednak stosowane układy chwytne pozostają jeszcze daleko w tyle w porównaniu z ludzką ręką.” Robot LBR iiwa umożliwia jednak użycie bardzo prostych chwytaków, gdyż wymagana przy czynnościach montażowych podatność nie musi być konstrukcyjnie zintegrowana w chwytaku, lecz może być w sposób elastyczny programowana razem z robotem.
Układy bezpieczeństwa czułego ramienia robota oraz układy sensoryczne są zintegrowane z elektroniką i oprogramowaniem z zachowaniem najwyższych standardów określonych normami robotyki przemysłowej oraz dyrektywami maszynowymi. Umożliwiają nadzór nad robotem i jego bezpieczną pracę. W ten sposób mamy po raz pierwszy do czynienia z bezpiecznym układem robotycznym, który może być używany we współpracy człowieka z robotem.
Odpowiedzialność za systemy kompleksowe oraz przyznanie znaku CE pozostaje w dalszym ciągu po stronie oferentów systemowych. Wysoki stopień integracji układów bezpieczeństwa z robotem umożliwia jednak pracę robota bez kosztownych zewnętrznych układów bezpieczeństwa.
Współpraca człowieka z robotem pozwala na przełom w istniejących strukturach produkcyjnych
Proste układy chwytne, programowanie przez ręczne prowadzenie robota oraz brak ogrodzenia ochronnego prowadzą do odchudzenia zrobotyzowanych stanowisk pracy. – Użycie robota jako asystenta procesów produkcyjnych sprawia, że produkcja staje się zdolna do zmian jak nigdy wcześniej oraz umożliwia zastosowanie nowych koncepcji wytwarzania – wyjaśnia Manfred Gundel, prezes KUKA Roboter GmbH.
Gama produktów nowoczesnej robotyki przemysłowej poszerzana jest przez autonomiczne systemy mobilne. Wydajne algorytmy umożliwiają jednocześnie lokalizowanie i odwzorowanie kartograficzne otoczenia. Mobilne platformy wiedzą z dokładnością do kilku milimetrów, gdzie się aktualnie znajdują. Ustawienie i programowanie odbywa się w sposób elastyczny kilkoma kliknięciami myszy. W połączeniu z jedno- lub dwuramiennymi robotami o lekkiej konstrukcji powstają mobilni asystenci produkcji. Roboty przemysłowe mogą też podjeżdżać do narzędzia bądź produktu. Model koncepcyjny KUKA moiros pokazuje wzorcowe zastosowania, które aktualnie w podobny sposób są realizowane w przemyśle lotniczym.
Nowoczesna robotyka przemysłowa pozwala na wdrażanie struktur produkcyjnych o wysokim stopniu elastyczności, które mają potencjał umożliwiający rozwiązanie konfliktu pomiędzy zmiennymi wielkościami partii produkcyjnej przy wysokiej zmienności produktów. Człowiek i robot nie rywalizują ze sobą, lecz współpracują. Warunkiem wdrożenia jest całościowe zrozumienie organizacji tych nowych systemów automatyki, a w szczególności niezbędnego uproszczenia towarzyszących im procesów peryferyjnych.
Nowoczesna robotyka przemysłowa tworzy technologie w oparciu o mechatronikę oraz standardowe oprogramowanie IT. Algorytmy i bazująca na chmurze infrastruktura programowa, wykorzystywane w procesach poznawczych, stają się kluczowymi technologiami. Nowoczesna robotyka przemysłowa ze swoimi wymaganiami staje się siłą napędową innowacji. Dzięki temu technika automatyzacji staje się bardziej interesująca dla przedsiębiorstw branży IT i stwarza potencjał do wejścia na rynek. Najbliższe lata będą interesujące, a przy tym wymagające dla producentów i użytkowników robotyki przemysłowej.
Od przemysłu do robotyki serwisowej: przykłady z praktyki
Augsburgski koncern branży automatyzacji KUKA zaprezentuje „nowoczesną robotykę przemysłową“ jako temat przewodni przyszłorocznych targów AUTOMATICON w Warszawie (17–20 marca 2015). Zaprezentowany zostanie robot o lekkiej konstrukcji LBR iiwa w sytuacji realnego zastosowania. Niezależnie od tego, czy w technice medycznej, w montażu pojazdów, czy w elastycznych rozwiązaniach branży rozrywkowej, KUKA oferuje pełne spektrum rozwiązań, począwszy od robotyki serwisowej aż po przemysłową, aby „automatyzacja jutra” stała się możliwa.