Cobot i jego rola w automatyzacji produkcji

Cobot jest nowym typem robota przemysłowego wykorzystywanego również w takiej branży jak obróbka CNC. Jego nazwa to połączenie słów „cooperation” (z ang. współpraca) i robot. Jaki rodzaj robota mamy dokładnie na myśli? Nie jest to samodzielnie działający robot, którego zadaniem jest całkowite zastąpienie człowieka, a jedynie ściśle z nim współpracujący i odciążający go w trakcie realizowanych obowiązków. Cobot i człowiek współdziałają na wspólnym stanowisku roboczym wzajemnie się uzupełniając i wykorzystując swoje mocne strony. Zadaniem tego lekkiego robota jest pomoc człowiekowi w wykonywaniu fizycznie uciążliwych i monotonnych działań. Posiada on zdolności sensoryczne i dotykowe, które umożliwiają mu wykonywanie określonych poleceń. Typowe zastosowania to aplikacje typu „podnieś i umieść”, operacje przenoszenia między poszczególnymi etapami produkcji lub aplikacje podążające za linią, w których cobot musi dokładnie podążać określoną trajektorią.

Spis treści

1. Cobot we współpracy z człowiekiem
2. Typowe zastosowania cobota
3. Cobot a bezpieczeństwo człowieka
4. Jakie atuty ma cobot?
5. Jakie są główne problemy we współpracy z cobotem

Typowe zastosowania cobota

Coboty są produkowane w postaci przeróżnych modeli dopasowanych pod branżę, w której będą wykorzystywane. Jak choćby w branży metalowej, spożywczej, motoryzacyjnej, opakowań, tworzyw sztucznych, elektroniki czy opieki zdrowotnej. Cobot potrafi rozpoznać delikatność detalu i dzięki temu nie uszkodzić go przy przenoszeniu w inne miejsce. Ma on specjalne przyssawki i chwytaki, które umożliwiają mu jego pobranie. Może również pakować detale do skrzynek, formować kartony czy zaklejać pudełka, które następnie układa na paletach w zaprogramowany sposób. Cobot może również  przenosić ciężkie przedmioty po zaprogramowanej trasie. Roboty te są również zdolne do montażu elementów w celu stworzenia złożonego produktu końcowego. Wykorzystanie w tym celu robotów nie tylko zapobiega błędom, ale i przestojom na produkcji wynikającym ze zmęczenia człowieka. Procesy te są zbyt ciężkie lub nudne dla pracowników, którzy mogą w tym samym czasie zająć się pracą koncepcyjną i wykorzystać swoją kreatywność do rozwoju firmy.  Cobot jest w stanie obsłużyć skomplikowane urządzenia, które dla człowieka mogą być problematyczne. Idealnie sprawdzi się również w procesie kontroli jakości. Obowiązek ten w wykonaniu człowieka może być obarczony prawdopodobieństwem błędu, gdy tymczasem cobot skanuje kontrolowane przedmioty i wykrywa najmniejsze nawet usterki. Dodatkowo jest w stanie pracować przez długie godziny tak samo efektywnie, co ma przełożenie na wydajność pracy.  W branży, jaką jest obróbka CNC cobot może być wykorzystany dzięki swoim czujnikom do automatyzacji takich elementów obróbki metali jak szlifowanie, wiercenie czy polerowanie. Jest to możliwe, gdyż sam określa siłę nacisku, dokładność procesu i sposób unikania błędów czy wad.

Cobot a bezpieczeństwo człowieka

Nie możemy zapominać, że cobot nie jest w stanie funkcjonować samodzielnie, a jego praca dla człowieka może wiązać się z ryzykiem dla tego drugiego. Maszyna i człowiek dzielą wspólną przestrzeń, w której może zawsze dojść do niegroźnej kolizji, ale nie można też wykluczyć możliwości wystąpienia wypadku, w którym dojdzie do poważniejszych obrażeń operatora.  Dlatego warto mieć na uwadze to, że coboty same nie zapewnią bezpieczeństwa, a jedynie człowiek może w taki sposób wykorzystać program cobota, aby jak najefektywniej wesprzeć swoją codzienną pracę i zachować przy tym wymagany poziom ochrony. Bezpieczeństwo operatora wynika z określenia normatywnych warunków brzegowych, analizy ryzyka, wyboru cobota z odpowiednimi funkcjami bezpieczeństwa czy walidacji. Od 2011r. obowiązują dwie główne normy dotyczące robotów przemysłowych i określające zasady współpracy – ISO 10218-1 i ISO 10218-2. Norma pierwsza odnosi się do producentów robotów, natomiast druga dotyczy systemów robotycznych. Kluczowa jest jednak normaISO/TS 15066 „Robots and Robotic Devices – Collaborative industrial robots”, która opisuje cztery zasady ochrony: monitorowany przystanek bezpieczeństwa, prowadzenie ręczne, monitorowanie prędkości i separacji oraz ograniczenie mocy i siły. Jest to pierwsza norma, która zawiera szczegółowe informacje na temat progów bólu dla różnych części ciała. Producenci aplikacji robotów i cobotów podlegają również zasadzie, że jeśli eksportują do UE muszą przeprowadzić procedurę oceny zgodności z oznakowaniem CE. Potwierdza ono, że aplikacja robota spełnia wszelkie niezbędne wymagania BHP.

Jakie atuty ma cobot?

1. Niewielki rozmiar i waga, w porównaniu do robota przemysłowego,
2. Łatwy montaż na stanowisku pracy,
3. Możliwość niekłopotliwego przenoszenia z miejsca na miejsce,
4. Intuicyjne programowanie, obsługa i sterowanie,
5. Krótki czas potrzebny na przezbrojenie cobota, co jest bardzo atrakcyjne dla MŚP, które często zmieniają detal na maszynie, ze względu na małe serie produkcyjne,
6. Cobot nie potrzebuje dedykowanego stanowiska roboczego, nie są więc konieczne specjalne klatki czy kurtyny świetlne, gdyż ramię cobota jest wyposażone w czujnik dotyku, co powoduje jego błyskawiczne wyłączenie w razie kolizji,
7. Może zostać doposażony w czujniki laserowe, które dodatkowo reagują na bliskość człowieka, a tym samym jeszcze lepiej go chronią przed kolizją z cobotem, +
8. Koszt niższy niż robota przemysłowego, w przeliczeniu nie tylko na samo urządzenie, ale całkowitą inwestycję, na którą wpływ ma np. brak dostosowanego stanowiska roboczego,
9. Nie wymaga zatrudnienia specjalisty od robotyki, wystarczą dobrze przeprowadzone szkolenia dla obsługujących go pracowników,
10. Zwrot z inwestycji następuje po ok. 1 roku, a nawet krócej, gdy w przypadku robotów przemysłowych będzie to po ok. 1,5 roku,
11. Może być wyposażony w dwa ramiona, co nie jest jeszcze spotykane u robotów przemysłowych. Dzięki temu jego praca będzie szybsza, choć opcja ta nie jest jeszcze zbyt popularna ze względu na trudność w zaprogramowaniu płynnej koordynacji ramion,  

Jakie są główne problemy we współpracy z cobotem?

Cobot pracuje głównie na hali produkcyjnej. Jego zadaniem jest poprawienie wydajności, produktywności i bezpieczeństwa. Jednak, aby mógł on być w pełni wykorzystywany, należy dobrze zaplanować jego stanowisko pracy, zadania oraz jak najbardziej optymalną wydajność. Wszelkie problemy z cobotami wynikają w większości ze złego zaplanowania ich przeznaczenia przez managerów produkcji.

 Do najczęstszych problemów z cobotami zaliczymy:

1. Brak oceny ryzyka i identyfikacji zagrożeń ze strony managerów oraz opracowania odpowiednich środków bezpieczeństwa, aby tym zagrożeniom zapobiec,
2. Nieodpowiednie przeszkolenie pracowników w zakresie obsługi cobotów i ich konserwacji,
3. Brak odpowiedniego zaprogramowania i zintegrowania z innymi maszynami czy systemami
   w hali produkcyjnej, co może prowadzić do przestojów i nieefektywności całego procesu,
4. Nie przykładanie uwagi do konserwacji cobotów, co może doprowadzić do awarii czy obniżenia ich wydajności, a nawet do zagrożenia bezpieczeństwa pracownika,
5. Coboty nie są dobrym wyborem, jeśli mają służyć do przenoszenia dużych i ciężkich gabarytów, zwykle obsługują małe ładunki o masie od 3 do 10kg, choć zdarzają się modele
   z nośnością do nawet 35kg,
6. Cobot jest powolny, gdyż podstawą jego działania ma być bezpieczeństwo. Typowa prędkość w posuwie to 250mm na sekundę, czyli czterokrotnie mniej niż tradycyjny robot przemysłowy,
7. Ręczne programowanie i prowadzenie cobota przez człowieka utrudnia uzyskanie wymaganej precyzji przy niektórych działaniach, przez co cobot jest mniej wydajny i dokładny niż robot przemysłowy,
8. Cobot może pracować 24h bez przerwy (przynajmniej zgodnie z wytycznymi producenta), ale wymaga nadzoru człowieka, w odróżnieniu od robota przemysłowego,
9. Konieczność zatwierdzania norm bezpieczeństwa przy każdej zmianie funkcjonalności, np. przy założeniu nowego narzędzia na ramię cobota wymagany jest nowy certyfikat CE wydany przez notyfikowaną jednostkę, co wymaga nie tylko czasu, ale i nakładów finansowych,

Mimo powyższych wad warto przemyśleć inwestycję w cobota tym bardziej, że coraz trudniej
o wykwalifikowanych pracowników. Dzięki cobotom, będą oni mogli skupić się na kreatywnych wyzwaniach, a nie na monotonnych, prostych i niewymagających czynnościach.