Autonóm és együttműködő robotok

Írta: Transpack-2021/VI. lapszám cikke - 2022 január 03.

A felgyorsult fejlődés magával hozta a negyedik ipari forradalmat (Ipar 4.0), ennek részeként a hagyományos gyártási és ipari gyakorlatok folyamatos automatizálását, a modern intelligens technológiák, például a robotika felhasználásával. A nagyszabású, gépek közötti kommunikációt és a dolgok internetét (IoT) integrálva az olyan intelligens gépek érdekében, amelyek képesek együtt dolgozni az emberekkel, mint a kobotok, vagy épp emberi beavatkozás nélkül végezni munkájukat, mint például az autonóm robotok.

 

robot

Mi az autonóm robot?

Az autonóm robot, más néven autorobot vagy autobot olyan robot, amely nagyfokú autonómiával hajt végre feladatokat. Az autonóm robotikát általában a mesterséges intelligencia, a robotika és az információtechnológia egyik részterületének tekintik. A korai verziókat David L. Heiserman szerző és feltaláló javasolta és mutatta be.

Az autonóm robotok különösen kívánatosak olyan területeken, mint például az űrrepülés, a takarítás vagy a logisztika.

 

Mitől autonóm egy robot?

Egy teljesen autonóm robot képes:

  • információkat szerezni a környezetről,
  • huzamosabb ideig munkát végezni emberi beavatkozás nélkül,
  • önmagát vagy egyes részeit emberi segítség nélkül mozgatni a működési környezetében,
  • kerülni az emberekre, vagyontárgyakra vagy önmagára nézve káros helyzeteket.

 

Az autonóm mobil robot (AMR) érzékeli, ha akkumulátorában az energiaszint alacsony, önállóan keresi meg a töltőt, és csatlakozik rá.

Ezeknek a robotoknak számos környezeti érzékelővel kell rendelkezniük, hogy tájékozódjanak, elvégezzék feladatukat, és elkerüljék a bajt. A gyakori érzékelők közé tartozik a hőmérséklet, optikai, érintés, az elektromágneses spektrum, a hang, a kémiai, a különböző tárgyak távolsága és a magasság.

Sok autonóm mobil robot képes saját lézeres térképeket készíteni egy épületről, és navigálni a nyílt területeken és a folyosókon. Vezérlőrendszerük menet közben megváltoztatja az útvonalat, ha valami elzárja az utat.

A kültéri autonómia legkönnyebben a levegőben érhető el, mivel ritkák az akadályok. A pilóta nélküli drónokat egyre gyakrabban használják felderítésre, de már kis csomagok kiszállítására is. Ezen légi járművek némelyike képes a teljes küldetés teljesítésére emberi beavatkozás nélkül.

 

Belső logisztika autonóm mobil robotokkal

Søren E. Nielsen, az autonóm mobil robotokat gyártó és piacvezető Mobile Industrial Robots (MiR) elnöke sajtótájékoztatón ismertette az AMR piacára hatással levő legfontosabb trendeket. „A vállalatok olyan megoldások után kutatnak, melyek lehetővé teszik számukra, hogy ellenállóbbá tudjanak válni a piac ingadozása és a fellépő kihívások tekintetében. Az egyszerűen és stabilan üzembe helyezett intralogisztika lehetővé teszi, hogy az anyagmozgatás közelebb kerüljön a gyártáshoz.”

Az AMR-ek mindössze néhány év alatt forradalmasították az intralogisztikát, lehetővé téve a termelőcégek számára, hogy hatékonyan és biztonságosan automatizálják a termelőüzemeken belül a nyersanyagok és késztermékek mozgatását. Növekvő népszerűségüket bizonyítja, hogy az ABI Research kutatásai szerint az AMR-ek világpiaca a 2020-as 800 millió dollárról 2030ra 49 milliárd dollárra fog bővülni. Az AMR-ek két legfontosabb előnye egyrészről a könnyű programozhatóság, másrészről pedig a megfelelő mobil robotikai kiegészítők (MRE) – például különféle kocsik és görgős felépítmények – révén a rendkívül sokoldalú alkalmazhatóság.

Például létezik olyan AMR, ami önállóan szállít akár 1 350 kg-os súlyokat is. Ez a MiR1350 biztonságosan és gördülékenyen közlekedik emberek és egyéb szállítóeszközök között dinamikus környezetben. Kompatibilis a CSi raklapozó megoldásaival is, amely sikeresen mutatta be az erre a robotra épített megoldását az idei Fachpack csomagolástechnikai szakkiállításon, Németországban. A MiR1350 is szenzorokkal, 3D kamerákkal és a legújabb lézeres szkennelő-technológiával biztosít 360 fokos látást a pontos és biztonságos közlekedéshez és működéshez. Arra tervezték, hogy megfeleljen a legfrissebb iparági szabványoknak, beleértve az ISO 3691-4-et és az ANSI/RIA R15.08-1-2020-at is.

 

Futurisztikus intralogisztikai megoldások Esztergomban

Az autóipari beszállító TE Connectivity esztergomi gyárában hat MiR200 robotot helyezett üzembe, hogy optimalizálja a belső logisztikáját. Ez jelentősen felgyorsította az üzemben naponta előállított több tízmillió passzív elektromos csatlakozó és csatlakozóaljzat, valamint a szükséges nyersanyagok szállítását, ezáltal növelve a termelékenységet. A robotflotta kétféle feladatkörben dolgozik a gyárban, a MiR Fleet szoftver segítségével az alkalmazottak közvetlenül indíthatnak előre programozható missziókat. Öt AMR alapanyagot és készterméket szállít a raktár és az egyes értékáramok között. A hatodik robot viszont teljesen automatizált körülmények között dolgozik egy speciális, egyedi gyártású felépítménnyel. Az érintett fröccsöntőgép mellett felállított automata csomagolóállás számolja a legyártott késztermékeket, majd ha a tárolórekesz megtelt, magától hívja a robotot, mely a misszió részeként felvesz egy üres ládát, kicseréli a telire, majd elszállítja és betárolja a raktárba. Miután a MiR Fleet használatával az alkalmazott beállítja és útjára küldi a robotot, emberi beavatkozásra már egyetlen ponton sincs szükség.

 

robot
Nagy biztonsággal dolgozik együtt az emberekkel

 

A TE Connectivity üzemében egyetlen egyszer sem fordult elő, hogy a robotok balesetet vagy anyagi kárt okoztak volna. Az eszközök látványosan felgyorsították az intralogisztika tempóját, tették mindezt kedvező megtérülési mutatók mellett.

 

Egy robot végtelen lehetőség

Az EoAT (End-of-Arm-Tooling), azaz az okos és sokoldalú robotra szerelhető végszerszámok, például a szenzorok, gripperek és gyorscserélők lehetővé teszik a robotok számára, hogy azok adaptív és nagy pontosságot megkövetelő alkalmazásokat végezhessenek el, amik automatizálása korábban túl komplikáltnak tűnhetett. Ezek a fejlett eszközök felhasználóbarát kialakításuknak, intuitív programozásuknak, beépített biztonsági funkcióiknak és a már-már az emberi érintéshez hasonló érzékelésüknek köszönhetően olyan együttműködő alkalmazásokat segítenek megteremteni, melyek során az emberi alkalmazottak és a robotok biztonságosan, egymás közvetlen közelében dolgozhatnak. Az EoAT piacvezetője, a dán OnRobot eszközök széles választékával rendelkezik termékportfóliójában. Ezek egyike a VGP20 elektromos vákuumos gripper, amely nagyteljesítményű és sokoldalú megoldást nyújt raklapozó feladatokra, beleértve a nehézsúlyú, nagyméretű és lyukacsos felületű munkadarabok mozgatását is. Az összes vezető robotmárkával kompatibilis gripper teherbírása 20 kg, ami számos típusú alkalmazás számára teszi ideálissá iparágak széles körében, a szépségipartól kezdve az elektronikán és gyógyszeriparon át az élelmiszeriparig.

Ennek alkalmazása kevésbé költséges csomagolóanyagok használatát is lehetővé teszi. A csomagolásra alkalmas papírok, kartonok ára az utóbbi időben jelentősen emelkedett. A vékonyabb és porózusabb karton, illetve a könnyűsúlyú csomagolózsákok azonban komoly kihívást jelenthetnek a hagyományos automatizált csomagoló és raklapozó alkalmazások számára. A testre szabható végszerszám ezzel szemben könnyedén kezeli a vékonyabb és olcsóbb csomagolóanyagokat is. A robotkarokra szerelhető, könnyen cserélhető végszerszámok előnye, hogy ugyanaz a robot egy gyors átszerelést és programozást követően más feladatokra is felhasználható.

Mi az együttműködő robot?

A kobot vagy kollaboratív robot olyan robot, amelyet közvetlen ember-robot együttműködésre terveztek olyan térben, vagy ahol az emberek és a robotok közel vannak egymáshoz. Szemben a hagyományos ipari robotalkalmazásokkal, amelyekben a robotokat például védőkerítéssel elszigetelik az emberektől. Az érzékelőknek és más tervezési jellemzőknek, például a könnyű anyagoknak és a lekerekített éleknek köszönhetően ezek a kobotok képesek közvetlenül és biztonságosan együttműködni az emberekkel. A kobotokat 1996-ban találta fel J. Edward Colgate és Michael Peshkin, a Northwestern University professzorai. Colgate és Peshkin 1997-es, „Cobots” című amerikai szabadalma „egy berendezést és módszert ír le egy személy és egy számítógép által vezérelt általános célú manipulátor közötti közvetlen fizikai interakcióra”. A találmány a General Motors 1994-es kezdeményezésének eredménye, amelynek célja, hogy megtalálja a módját a robotok biztonságossá tételének az emberekkel való együttműködéshez. A kobotoknak számos felhasználási területük van, a nyilvános terekben elhelyezett információs robotoktól, az anyagokat épületen belül szállító logisztikai robotokon át, az ipari robotokig, amelyek segítenek automatizálni a nem ergonomikus feladatokat, mint például a nehéz alkatrészek mozgatása, gépi adagolási vagy összeszerelési műveletek. A költséghatékony, biztonságos és rugalmas kobotok minden eddiginél könnyebbé teszik az automatizálást, még kis- és közepes méretű vállalkozások számára is. Noha a robotok rendkívül sokféle munkát képesek elvégezni, vannak olyan feladatok, amiket jobban megéri automatizálni a többinél. A kobotok számára az ideális feladatokat az ismétlődő, manuális folyamatok jelentik, amelyek emberi dolgozók közelében zajlanak, de nem igényelnek emberi kézügyességet, kritikus gondolkodást vagy azonnali döntéshozást.

 

robot
A robotkarra különféle végszerszám illeszthető

 

A kobotok általában egyszerű feladatokat látnak el, körülbelül ugyanazzal a sebességgel, mint ahogyan egy ember, ám folyamatos munkavégzésre képesek, akár 24 órában. Emellett egységes, megbízható teljesítményt nyújtanak. Így az ezeket a munkafolyamatokat végző dolgozók ideje felszabadul, amit magasabb értéket teremtő feladatokra fordíthatnak.

Hatósugár és teherbírás

A kobotok különböző méretekben érhetőek el, de az Universal Robots szerint általában azokhoz a feladatokhoz ideálisak, amelyek 1300 mm-nél kisebb hatósugarat igényelnek, valamint a végszerszám súlyával együtt 10 kg-nál könnyebb elemek mozgatásával járnak. A végszerszám (EoAT) a robotkarra van szerelve annak érdekében, hogy a munkadarabokkal és a gépekkel dolgozzon. A szerszám lehet tapadókorong, kétujjas fogó, ami felveszi a munkadarabokat, vagy szinte bármi, ami szükséges az alkalmazáshoz. Tapadókorongok és fogók széles köre érhető el a robotkarokhoz, de egyedi alkalmazásokhoz például 3D nyomtatók segítségével személyre szabott eszközök is létrehozhatók.

A legtöbb kobot alkalmazásnak nincs szüksége biztonsági kerítésre vagy érzékelőkre, a beépített funkciók megfelelnek a mindenkori erőt és nyomatékot érintő biztonsági előírásoknak, így a kobot automatikusan leállítja működését, és nem okoz testi sérülést egy emberrel való összeütközés előtt. A kobot az automatizáció egyik legegyszerűbben alkalmazható formája. Egy képzéssel nem rendelkező alkalmazottnak ahhoz, hogy kicsomagolja, felszerelje és beprogramozzon egy egyszerű feladatot, nincs szüksége egy óránál több időre. Egy felhasználói vélemény szerint, aki egy okostelefonnal elboldogul, az a kobotot is képes programozni, működtetni és karbantartani mindenféle előzetes tapasztalat nélkül.

 

robot

 

Intelligens gyártás és logisztika?

Ezek az autonóm típusú rendszerek az intelligens gyár irányába mutatnak, képesek saját döntéseiket meghozni gépi tanulást alkalmazva, emellett valós időben gyűjteni adatokat, ezeket elemezni és a felhőbe menteni. Szakértők szerint az Ipar 4.0 képes volna a termelési költségeket 10-30%-kal, a logisztikai költségeket 10-30%-kal, a minőségirányítási költségeket pedig 10-20%kal csökkenteni. Az intelligens gyár azonban nem csupán a folyamatok digitalizálásáról szól, hanem a hatékony energiafelhasználásról, a folyamatok optimalizálásáról és a környezeti hatások csökkentéséről is.

 

Csaba László, Csaba Péter Gábor