Коллаборативные роботы: свойства и применение на производстве

Робототехника все активнее используется на производстве и помогает оптимизировать операции во всевозможных сферах промышленности. Но выполнение некоторых операций все еще нельзя на 100% поручить роботам. К примеру, задачи по ручной сборке или контролю качества продукции по-прежнему выполняют люди. Но решение таких задач можно оптимизировать при помощи коллаборативной робототехники. Что она собой представляет, как устроена и где применяется – рассмотрим в этой статье.

Свойства и отличия коллаборативных роботов

Коллаборативные роботы или коботы – это промышленная робототехника, способная работать и осуществлять заданные операции совместно с человеком. Такую технику используют для частичной автоматизации и ускорения рабочих процессов. Коботы освобождают персонал от необходимости выполнять опасные или однообразные задачи. К примеру, они могут фиксировать и передвигать детали, комплектовать и упаковывать заказы. Люди при этом занимаются выполнением отдельных операций, с которыми они справляются лучше машин.
От классических моделей робототехники коботы отличаются тем, что они:

компактные и легкие – обычно имеют высоту порядка 1,5 м и массу 15–20 кг, в то время как традиционная робототехника может весить несколько центнеров;
помогают выполнять операции, которые невозможно автоматизировать на 100%;
не способны работать автономно, требуют участия человека;
имеют систему датчиков для отслеживания положения людей и заботятся об их безопасности;
выступают «золотой серединой» между ручным трудом и всецелой автоматизацией;
доступны даже для внедрения на малые производства.

Устройство коботов

По своему устройству коллаборативные роботы напоминают уменьшенные версии классических промышленных аналогов. В их конструкции предусмотрены манипуляторы с подвижными частями и закрепленными на их концах инструментами или захватами. Перемещения манипулятора регулируют интегрированные в конструкцию контроллеры. Дополнительно в конструкции предусмотрены элементы, обеспечивающие безопасное взаимодействие робототехники и людей.
Прежде всего, это:

Интегрированные в шарниры датчики силы и момента. Они отслеживают нагрузку, возникающую при перемещении манипулятора: касание руки оператора, массу детали, характеристики материала. С их помощью робототехника определяет всевозможные перемены в рабочей области и подстраивает под них свои действия. Так, при завинчивании крепежных элементов техника останавливается после достижения необходимого момента затягивания. Также датчики позволяют обучать коботов: когда работник берет манипулятор рукой и показывает нужное движение, датчики определяют усилие и запоминают его по принципу цифровой команды.
Система безопасности, предотвращающая получение травм операторами. В отличие от традиционных аналогов, способных быстро перемещаться и прикладывать существенные усилия, движения коботов благодаря контроллерам и ПО ограничены по прикладываемой силе и скорости перемещения звеньев. При достижении потенциально опасных значений рабочих параметров система безопасности автоматически уменьшает скорость или приостанавливает передвижение. Поэтому коботы могут пребывать в общем пространстве с людьми без ограждающих конструкций, не составляя при этом угрозы для персонала.

Плюсы и минусы

В таблице сопоставлены сильные и слабые стороны коботов:

Преимущества	Ограничения
Быстрая установка. Компактная техника не требует специально выделенного пространства и ограждений. Она запускается в работу без длительной подготовки и не нуждается в перепланировке помещения.	Невысокая производительность – меньшие нагрузки и скорость по сравнению с традиционными аналогами.
Простота переналадки. При изменении изделия или операции кобот не приходится сложно перепрограммировать. Человеку достаточно продемонстрировать движение вручную или задать актуальные параметры при помощи интерфейса. Также есть возможность сохранения и переключения программ.	Ограничения по грузоподъемности – в рамках 20–35 кг.
Уменьшение нагрузки на работников и снижение риска получения травм. Робототехника выполняет основную часть работ, включая тяжелые, опасные и рутинные операции.	Работа исключительно по программе, неспособность самостоятельно продолжить работу при хаотичной подаче деталей или сбое в ходе операций (необходимо вмешательство человека).
Быстрая окупаемость – благодаря простой установке и настройке такая техника доступна даже для малых производств.

Сферы применения

Коллаборативная робототехника выручает там, где затруднительна или невыгодна 100% замена людей машинами. В таких случаях коботы выполняют выборочные операции, уменьшают нагрузку на людей и увеличивают стабильность производственных процессов. Преимущественно они оптимизируют операции по сборке, упаковке, погрузке и мониторингу качества продукции.
В частности, такая техника востребована:

На сборочных линиях – для закручивания крепежа, установки заклепок, фиксации деталей. Коботы помогают выполнять операции в стабильном темпе, упрощают работу с мелкими деталями, минимизируют число ошибок и быстро перенастраиваются при изменении модификации изделий. Параметры меняются при помощи интерфейса или вручную. Это очень удобно при немассовом производстве с частым изменением номенклатуры.
В зонах упаковки и погрузки – collaborative robot (cobot) выполняет тяжелые операции, удерживая стабильный темп и соблюдая схему укладки. Оператор при этом занимается контролем маркировки, сменой формата упаковки и разрешением нетипичных ситуаций. Такая коллаборация людей и машин обеспечивает стабильную работу производственного участка и минимизирует вероятность повреждения продукции.
В сфере контроля качества – коботы повышают точность проверок. Они могут измерять размеры, проверять усилие нажатия кнопок, тестировать герметичность, осматривать поверхность и фиксировать результаты контроля. Оператору остается только анализировать предоставленные сведения и принимать решение по каждой проверенной детали. В результате повышается контроль качества, т.к. робототехника не устает и одинаково качественно проверяет все детали по заданному алгоритму.

Ранее в нашем блоге вышла статья о мобильных роботах для пикинга.

Автоматизировать контроль энергетических объектов

Подберём решение для мониторинга оборудования, выявления дефектов и планирования обслуживания. Снижение затрат на инспекции и повышение надёжности работы объекта.

Ответ за 5–10 минут