Průmyslový, nebo kolaborativní robot?

Tato otázka začala být relevantní v posledních 3–4 letech díky pronikavému rozvoji kolaborativních robotů a trvalému zlepšování jejich parametrů.

Mezi hlavní výhody řešení pomocí kolaborativního robota patří:

• Celkově pracoviště potřebuje o zhruba polovinu méně prostoru. To má význam ve výrobách, kde je prostor z různých důvodů limitován. Prakticky na stejnou plochu, kterou vyžaduje 1 pracoviště s průmyslovým robotem, je možné realizovat 2 pracoviště s kolaborativními roboty.
• Rychlost realizace – projekt robotizace s využitím kolaborativního robota zabere zhruba polovinu času ve srovnání s použitím průmyslového robota na stejné pracoviště.
• Snadnost programování anebo úprav programů. Většina kolaborativních robotů se programuje pomocí grafického rozhraní, které je uživatelsky příjemné a po krátkém školení s ním dokážou pracovat i zaměstnanci, kteří nemají zkušenosti s programováním robotů.
• Cena – shodné pracoviště s použitím průmyslového robota je o zhruba 15–20 % celkově dražší ve srovnání s použitím kolaborativního robota (i když cena kolaborativního robota je obvykle o trochu vyšší; důvodem jsou náklady na potřebné zabezpečení a obvykle vyšší nároky na kapacitu komunikačních zařízení – PLC, senzorika apod.).

Hlavní výhody řešení pomocí průmyslového robota jsou:

• Průmyslové roboty mají obvykle robustnější konstrukci a delší životnost (nedávno společnost Rob4Job použila pro robotizci pracoviště robota, kterého zákazník vlastní od roku 2012).
• Rychlost robota – pokud potřebujeme hodně krátký Cycle Time operace, průmysloví roboti jsou zhruba 3x rychlejší než kolaborativní.
• Podstatně větší váhové limity manipulovaného předmětu – největší průmysloví roboti dokážou manipulovat s předměty až 2 tuny.
• Větší dosah – díky robustnější konstrukci mají průmysloví roboti větší dosah ramene – tedy pokud se zvolí vhodný typ robota.

Naše doporučení z praxe je následující – pokud danou operaci zvládne kolaborativní robot, je z důvodu rychlosti realizace projektu, ceny projektu a uživatelské příjemnosti ovládání a programování vhodné zvolit kolaborativního robota. Případy, kdy je nutné použít průmyslového robota, jsou následující:

• Hmotnost manipulovaného předmětu – na cokoliv těžšího více než 20 kg je kolaborativní robot nevhodný.
• Potřebný čas operace – pokud to kolaborativní robot nestihne, je nutné použít průmyslového robota, který je cca 2–3x rychlejší.
• Potřebný dosah – reálný dosah kolaborativních robotů je nejvíce cca 1,7 metru. Sice výrobci uvádějí větší dosah, ale to je spíše v kategorii marketingu než v oblasti reálného použití.
• Potřebná přesnost a opakovatelnost operace – průmysloví roboti jsou obvykle přesnější.

Potřebná nosnost robotického ramene?

V praxi se často setkáváme s chybným přístupem, kdy si zákazník „pro jistotu“ vybere (podporován výrobcem dané značky robotů) výrazně vyšší nosnost, než je reálně potřebná. To má následující negativní dopady:

• Robotické pracoviště zabírá více prostoru, než by bylo potřeba. Zároveň platí, že větší robot (tedy robot s větší než potřebnou nosností) má následně problémy s „malými“ dosahy – prostě se robotické rameno vhodně neposkládá.
• Robot s podstatně větší nosností, než je potřeba, má problémy s „jemnou“ citlivostí typu držím/nedržím manipulovaný předmět.
• Hlavní problém ale je v tom, že větší robot prostě dokáže udělat větší škodu. Toto se typicky projeví nikoliv v běžné činnosti robota, ale při nestandardních operacích. Typické je (z praxe zatím 100 % případů), že servisní odborník přesouvá robota do výchozí pozice a nevšimne si, že pozice robotického ramene nedovoluje přímý přesun (většina robotů se pohybuje v ručním režimu nejkratší cestou) z dané pozice do žádoucí pozice (např. tzv. Home Position pro začátek operace). Tím robot zničí vše, co mu brání v cestě – pochopitelně s výjimkami sledování odporu pohybu apod. Ale to jsou u většiny výrobců robotů placené dodatečné volby.

Dobrá praxe je zvolit hmotnost manipulovaného předmětu, přičíst hmotnost gripperu a přidat zhruba 40 %. Tím se dostaneme na potřebnou nosnost robota. Obdobný princip platí i pro potřebný dosah robotického ramene.

Potřeba komunikace robota s dalšími stroji a zařízeními?

V této oblasti plně platí, že čert se skrývá v detailu. Ceny potřebných komunikačních periferií se podle výrobce robota podstatně odlišují. V praxi jsme se setkali s případem, kde cena komunikačních doplňků pro synchronizaci pohybů dvou robotů se odlišovala o zhruba 12 tisíc eur podle konkrétního výrobce (cena vlastního robota byla srovnatelná).

Podobná situace je jak v ceně, tak v technickém řešení, např. pro synchronizaci pohybů robota s pohyblivým přepravníkem anebo v oblasti komunikace s nadřízeným systémem pro sledování počtů, kvality, cycle time, apod.

Dostupnost náhradních dílů a servisu?

Roboti sami o sobě příliš poruch nemají a mnoho servisu nepotřebují. Většina potřebných servisních zásahů je způsobena špatnou manipulací robotem v ručním režimu.

Klíčovou otázkou pro dostupnost servisu není vlastní deklarovaná dostupnost servisního zásahu, ale kde má konkrétní výrobce většinu náhradních dílů – tj. v ČR? v Evropě? v Asii? V praxi se několikrát stalo, že sice servisní technik byl dostupný v rámci hodin, ale na potřebný díl se čekalo 4 týdny. Pochopitelně robotické pracoviště nebylo v provozu po dobu 5 týdnů.

Závěr

Otázek pro výběr vhodného robota je pochopitelně více. Např. potřebujeme vést připojení na vzduch vnitřkem robotického ramene? Má robot na konci ramene konektory pro připojení signálů např. pro gripper? Je konstrukce robotického ramene nejvhodnější pro naše pracoviště? Co budeme řídit přímo z kontroléru robota a co z PLC? Je základní logika programu vhodná pro snadné úpravy pozic a dokážou to naši odborníci? Je robot vhodný do „čistého“, anebo naopak do znečištěného prostředí? Jakou očekáváme životnost (jak fyzickou, tak morální) robotického ramene apod.

Ing. Miroslav Šmíra Autor článku je vedoucí partner společnosti Rob4Job, která dodává a integruje průmyslové, kolaborativní a sociální roboty na různá pracoviště. Není spojená s jedním výrobcem robotů a zásadně volí typ robota podle jeho vhodnosti pro danou operaci na konkrétním pracovišti.