Artykuł rozpoczyna nowy cykl w portalu – Przewodnik przemysłowy. Treści będą dotyczyły poszczególnych technologii i rozwiązań wykorzystywanych w firmach produkcyjnych – ich historii, zastosowań czy wielkości rynku. Kolejne części Przewodnika będą publikowane w poniedziałki i środy.
W 1995 roku dwaj badacze z Uniwersytetu Northwestern – J. Edward Colgate i Michael Peshkin rozpoczęli projekt dotyczący robotów współpracujących. Jak wyjaśnia Peshkin, podjęli się zadania, ponieważ wówczas kładziono nacisk na autonomiczność urządzeń, a nie ich zdolność do kooperacji. Roboty nie wiedziały nic o otaczającym je świecie, więc nie mogły wiele zrobić z ludźmi bez ryzyka zrobienia im krzywdy – tłumaczy Colgate. Pierwszą opracowaną maszynę zdefiniowali jako urządzenie i metodę bezpośredniej interakcji fizycznej między osobą a manipulatorem sterowanym komputerowo.
Naukowcy zaczęli współpracę z ekspertami z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley oraz inżynierami General Motors. Działania sponsorowało GM, co było reakcją m.in. na zastrzeżenia amerykańskiej Agencji Bezpieczeństwa i Zdrowia w Pracy (OSHA) odnośnie ergonomii w zakładach produkcyjnych. Agencja zaznaczała, że przemysł motoryzacyjny musi zająć się tym ważnym problemem społecznym, a GM, jako kluczowe przedsiębiorstwo, powinno pełnić rolę lidera. Opracowany w czasie kooperacji z koncernem wynalazek Peshkina i Colgate’a, programowalna maszyna z ogranicznikami, podtrzymywał ładunek i ułatwiał ludziom prowadzenie przedmiotu wzdłuż wytyczonej ścieżki. Inżynierowie poprosili o wsparcie w wymyśleniu bardziej przyjaznej nazwy. Prof. Brent Gillespie zaproponował połączenie słów collaborative robots (ang. roboty współpracujące) – cobots.
Realizacja współpracy ludzi z robotami
Według Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej, robotyka współpracująca polega na tym, że automatycznie sterowane systemy robotów współdzielą tę samą przestrzeń roboczą z ludźmi w przeciwieństwie do standardowych systemów robotów przemysłowych, które zwykle są odseparowane od ludzi, aby chronić ich przed obrażeniami. Jednak wraz z postępem technologicznym rośnie potencjał bezpiecznego połączenia mocy i precyzji robotów z kreatywnością i umiejętnością rozwiązywania problemów przez ludzi. Może to radykalnie zwiększyć wydajność pracy – czytamy w serwisie ISO.
Można wyróżnić 4 sposoby realizacji współpracy robotów z ludźmi:
- Ograniczenie mocy i siły dotyczy maszyn zaprojektowanych z myślą o kooperacji z ludźmi – coboty dzięki wbudowanym czujnikom spowalniają działania bądź przerywają pracę, kiedy ktoś znajdzie się w ich pobliżu.
- Oznaczenie strefy bezpieczeństwa i kontrolowane zatrzymanie pozwalają na bezpieczne dzielenie wspólnej przestrzeni roboczej. Maszyna zatrzymuje się, kiedy w wyznaczonym obszarze pojawia się człowiek i samodzielnie wznawia działanie po opuszczeniu przestrzeni przez pracownika. Jak zaznaczają specjaliści FANUC-a, ten rodzaj cobotów jest stosowany, gdy interakcje ludzi z robotami są rzadkie.
- Trzeci typ to maszyny przemysłowe, które pracują bardzo szybko, jednak trzeba umożliwić bezproblemowy, choć sporadyczny do nich dostęp. Dlatego zamiast zwykłego wygrodzenia, korzysta się z zaawansowanych systemów wizyjnych sprawdzających, czy obszar pracy robota jest pusty – jeśli nie, przesyłają informację urządzeniom, które stopniowo zmniejszają prędkość działania.
- Czwarty rodzaj polega na prowadzeniu ręcznym, w którym cobot przez cały czas jest sterowany przez operatora. Urządzenie np. utrzymuje ładunek, gdy człowiek kieruje jego ramieniem. W ten sposób zmniejsza się ryzyko urazów u pracowników. W przypadku niektórych maszyn podobne mechanizmy wykorzystuje się do ich programowania.
Coboty w liczbach
Według danych Międzynarodowej Federacji Robotyki, w 2020 roku przedsiębiorcy na całym świecie zainstalowali 22 tysiące cobotów. To o tysiąc więcej niż rok wcześniej i o 3 tysiące więcej w porównaniu z 2018. W 2017 roku było 11 tysięcy podobnych wdrożeń. Jak zaznacza IFR, rozwój systemów współpracy robotów z ludźmi, jest wciąż na wczesnym etapie – dla porównania, w 2020 roku firmy uruchomiły 362 tysiące standardowych maszyn przemysłowych. Jednak IFR podkreśla, że wraz z rosnącą liczbą cobotów pracujących w przedsiębiorstwach, poszerza się zakres ich zastosowań, a samo programowanie robotów współpracujących jest łatwiejsze w porównaniu z tradycyjnymi urządzeniami.
W raporcie pt. „Barometr robotyzacji małych i średnich przedsiębiorstw” firma Universal Robots zaprezentowała dane z badania prowadzonego wśród małych i średnich przedsiębiorstw produkcyjnych z Polski, Czech, Rumunii i Węgier. Zgodnie z wynikami, 22,7% MŚP w Polsce korzysta z robotów przemysłowych, a 33,7% planuje robotyzację w ciągu 3 lat. Coboty stanowią obecnie 1/4 maszyn, co może ulec zmianie z uwagi na to, że 40% przedsiębiorców planujących nowe wdrożenia, myśli o robotach współpracujących. Wśród powodów wdrożeń prowadzący działalność gospodarczą wyliczają wzrost efektywności, mniejsze koszty, wzrost liczby nowych produktów, a także skrócenie czasu pomiędzy złożeniem zamówienia a jego realizacją. Najczęściej wspominane procesy, które przedsiębiorcy chcą zrobotyzować, to: pakowanie, obsługę maszyn, montaż, przenoszenie towarów i spawanie.
Wzrost wartości rynku cobotów – z 475 milionów dolarów w 2020 roku do 8 miliardów dolarów w 2030 rok prognozuje ABI Research w publikacji pt. „Cobots for Flexible Automation”. Firma badawcza zwraca uwagę, że coboty będą szczególnie popularne w małych i średnich firmach z uwagi na łatwą obsługę i programowanie, możliwość przeniesienia na inne stanowisko oraz niską cenę w porównaniu z tradycyjnymi robotami przemysłowymi. Rian Whitton, główny analityk w ABI Research, sygnalizuje nowy trend – roboty dwufunkcyjne, będące jednocześnie cobotami i automatami przemysłowymi.
Przykłady zastosowania cobotów
Grupa DWD z branży budowlanej korzysta z dwóch cobotów – pierwszy, o udźwigu 12,5 kilograma, zajmuje się spawaniem aluminiowych elementów używanych w systemach oddymiania. Z kolei drugi, mogący podnieść 16 kg, obsługuje maszyny zajmujące się wykrawaniem czy znakowaniem laserowym części używanych m.in. w systemach odwodnienia mostów i wiaduktów. Z kolei w podrzeszowskim zakładzie Bernacki Industries, coboty monitorują gotowość do działania maszyn CNC, umieszczają w nich elementy i zamykają drzwiczki. Następnie pobierają gotowe części z obrabiarek, oczyszczają powietrzem i odkładają – całość trwa około minuty. Firma AQUAEL w Suwalskiej Specjalnej Strefie Ekonomicznej używa robota współpracującego do obróbki kształtek ceramicznych we frezarce. Operator odbiera paletki z gotowymi częściami i monitoruje poprawność pracy maszyny.
Ulga na robotyzację
Przedsiębiorcy, którzy chcą wdrożyć coboty, mogą skorzystać z ulgi na robotyzację. Zgodnie z przepisami, które weszły w życie na początku roku, firmy produkcyjne mogą odliczyć od podstawy opodatkowania 50% kosztów uzyskania przychodów poniesionych na robotyzację. Ulga dotyczy zakupu nowych maszyn definiowanych jako automatycznie sterowane, programowalne, wielozadaniowe i stacjonarne lub mobilne jednostki o co najmniej 3 stopniach swobody, mające właściwości manipulacyjne bądź lokomocyjne. Nabyte maszyny powinny m.in. wymieniać cyfrowe dane ze sterownikami, łączyć się z systemami teleinformatycznymi, a ich systemy powinny być monitorowane za pomocą kamer lub czujników. Odliczenie podatkowe dotyczy również urządzeń peryferyjnych czy narzędzi do sterowania i diagnostyki, a także szkoleń z obsługi robotów. Szczegóły znajdą Państwo w Nawigatorze Finansowym.
