Roboții colaborativi sau “coboții” reprezintă o dezvoltare captivantă pentru multe industrii, oferind posibilitatea creșterii productivității și a reducerii costurilor prin asistarea lucrătorilor umani cu sarcini manuale sau repetitive. Provocarea pentru proiectanții coboților de mâine vine din necesitatea schimbării semnificative a designului în comparație cu cel al roboților industriali tradiționali, în special în ceea ce privește siguranța.
Roboții industriali convenționali sunt proiectați să opereze independent, oferind productivitate optimă, de obicei fără asistență umană. Din punct de vedere al siguranței, acești roboți tradiționali necesită aproape întotdeauna o separare fizică de oameni în spațiul de lucru din fabrică: fie mașina este complet închisă, fie este separată de oameni prin intermediul unor delimitări de tip barieră. Dacă un om (sau un obiect) traversează sau depășesc aceste praguri de siguranță, în general, se va declanșa o oprire de urgență a robotului. Atunci când, din motive de întreținere sau de reprogramare, un om trebuie să se afle în apropierea unui robot industrial, mașina va fi mai întâi oprită, iar părțile mobile vor fi securizate.
Cerințele unice de proiectare ale Coboților
Coboții, pe de altă parte, sunt în mod specific destinați să opereze în aceleași spații de lucru în care se află oamenii. De asemenea, aceștia trebuie să îndeplinească diverse tipuri de sarcini similare celor executate de “verișorii” lor convenționali. Din aceste motive, coboții aduc noi provocări în proiectare.
În primul rând, cobotul trebuie să fie capabil să interacționeze în siguranță cu oamenii și cu echipamentele potențial delicate. În al doilea rând, costul cobotului trebuie să fie suficient de scăzut pentru a permite clienților să dezvolte afaceri puternice robotizate acolo unde roboții industriali convenționali nu sunt rentabili. În al treilea rând, coboții trebuie să opereze la viteze compatibile cu rata de lucru a oamenilor pe care îi asistă. În final, coboții trebuie să ruleze în liniște, eficient și curat, să fie suficient de ușori și compacți, dar să fie în același timp rapid și ușor de programat de către lucrători care nu sunt experți în robotică. Acest ultim punct este deosebit de important, deoarece producția high-mix (n.r.: o mare varietate de componente/ansambluri) se află în zona în care coboții pot oferi avantaje distincte față de roboții industriali convenționali.
Standardele de proiectare ale coboților
Vestea bună pentru proiectanții de coboți este că există standarde internaționale pe care le pot accesa pentru mai multe clarificări. ISO 10218, de exemplu, conține, câteva îndrumări pentru proiectarea cobotului, în timp ce specificația tehnică ISO/TS 15066 se adresează în mod specific siguranței cobotului. În prezent, această ultimă specificație este doar un document de lucru, dar este de așteptat să devină baza unui standard viitor. Acesta acoperă designul spațiului de lucru, modul în care cobotul însuși operează și tranzițiile dintre operațiunile de colaborare și non-colaborare ale mașinii.
Specificația descrie în detaliu modul în care trebuie implementate patru funcții-cheie obligatorii pentru modul de operare colaborativ: oprire monitorizată în funcție de siguranță, operare ghidată manual, monitorizare viteză și distanță (depărtare) și limitarea puterii și a forței.
Oprirea monitorizată în funcție de siguranță apare atunci când robotul încetează să se miște în momentul în care intră un om în spațiul de lucru colaborativ. Se asigură faptul că muncitorul și cobotul nu se mișcă/deplasează în același timp, această funcție fiind apelată în principal atunci când cobotul transferă rapid componente mari sau grele în spațiul de lucru.
Operarea ghidată manual apare atunci când colegul uman mișcă fizic brațele cobotului pentru a îndeplini o anumită sarcină. Înainte de a putea face acest lucru, cobotul trebuie să efectueze o oprire monitorizată de siguranță. Operarea cu ghidare manuală este utilă oamenilor pentru a asista cobotul atunci când ridică ceva, sau pentru sarcini care sunt foarte variabile.
Monitorizarea vitezei și a distanței permite cobotului și oamenilor să se deplaseze în același spațiu în același timp. Pentru a face acest lucru, cobotul trebuie să detecteze cât de aproape se află colegul său uman. Deși există o distanță suficientă între cei doi, cobotul funcționează la o viteză medie. Dar, pe măsură ce distanța se micșorează, cobotul încetinește și, odată ce trece de un anumit prag de vecinătate, acesta va efectua o oprire monitorizată de siguranță.
În fine, limitarea puterii și forței sunt esențiale, având în vedere șansa de contact între cobot și om. Această funcție trebuie să țină cont atât de contactul static (cum ar fi cazul în care între robot și om se află o componentă fizică – de exemplu în cazul operării ghidate manual), cât și de contactul tranzitoriu (în cazul în care cobotul atinge un muncitor într-o manieră nepericuloasă pentru acesta).
Unele dintre aceste capabilități pot fi implementate folosind tehnologie adaptată de la roboții industriali convenționali. Dar altele, necesită noi tehnici de inginerie, precum monitorizarea vitezei și distanței și limitarea puterii și forței. ISO/TS 15066 oferă îndrumări cu privire la forțele acceptabile, legate de pragurile durerii și prejudiciului uman. Acesta conține, de asemenea, îndrumări cu privire la alte măsuri pentru a minimiza șansele de rănire a colegilor umani de către coboți.
Soluții noi pentru provocări noi
Precum orice tehnologie de ultimă oră, cobotica aduce provocări noi în proiectare. Din fericire, echipele din spatele coboților de mâine pot găsi standarde noi și specificații tehnice pentru îndrumare. Mai multe linii directoare vor deveni disponibile pe măsură ce această piață se maturizează. Alături de acestea, producătorii de componente joacă, de asemenea, un rol important, creând piese specifice cobotului care îmbină electronica, senzorii și mecanismele necesare pentru aceste mașini de pionierat.
Această combinație de standarde și părți componente disponibile îi ajută pe ingineri să creeze roboți colaborativi mai inovativi și performanți – mașini cu potențialul de a revoluționa cu adevărat locul de muncă industrial. Ce îi vei da cobotului să facă?
Author:
Mark Patrick
Mouser Electronics
Authorised Distributor
https://ro.mouser.com