Автоматизация производства сегодня охватывает не только крупные предприятия с полностью автоматическими комплексами. Роботизированные технологии применяются и для отдельных операций, где необходимо сократить объем повторяющихся действий, повысить стабильность процесса или освободить сотрудников от монотонной работы. Одним из решений для таких задач является коллаборативный робот.
Коллаборативные системы, которые также называют коботами, предназначены для выполнения запрограммированных операций в производственной среде. Их применение особенно интересно в тех случаях, когда автоматизировать необходимо конкретный участок, а не перестраивать все предприятие целиком.
Что такое коллаборативный робот
Коллаборативный робот представляет собой роботизированный манипулятор, способный выполнять заданную последовательность движений и операций. В отличие от человека, который постоянно контролирует положение рук, силу и траекторию движения, робот действует по заранее заданному алгоритму.
Конструкция включает механическую часть, приводы, систему управления и рабочий инструмент. Именно инструмент определяет, каким образом робот будет взаимодействовать с изделием. Для одной задачи может использоваться механический захват, для другой — вакуумная система, дозатор, измерительное устройство или специальная технологическая оснастка.
Поэтому кобот нельзя рассматривать отдельно от производственного процесса. Один и тот же манипулятор может выполнять совершенно разные операции в зависимости от установленного оборудования и программного обеспечения.
Как работает кобот
Основой работы является программа, в которой задается последовательность действий. В простейшем случае робот получает заготовку, перемещает ее в определенную точку, выполняет необходимое действие и передает изделие дальше.
Типичный производственный цикл может выглядеть следующим образом:
- получение детали или заготовки;
- определение ее положения;
- захват изделия;
- перемещение к рабочей позиции;
- выполнение технологической операции;
- перемещение готовой детали;
- возврат в исходную точку.
После настройки такой алгоритм может повторяться необходимое количество раз. Это особенно полезно в производстве, где сотруднику приходится выполнять одну и ту же последовательность действий на протяжении всей смены.
Какие задачи можно автоматизировать
Коботы применяются для широкого спектра операций. Конкретные возможности зависят от технических характеристик робота, используемой оснастки и требований производственного процесса.
| Операция | Возможное применение |
|---|---|
| Загрузка оборудования | Подача заготовок в станок |
| Разгрузка | Извлечение обработанных деталей |
| Сборка | Позиционирование и соединение компонентов |
| Упаковка | Перемещение и укладка готовой продукции |
| Сортировка | Распределение изделий по заданным параметрам |
| Контроль | Подача продукции к измерительной системе |
| Дозирование | Нанесение материалов при использовании соответствующей оснастки |
Почему автоматизируют повторяющиеся операции
Повторяемость — одно из главных условий, при которых роботизация становится технически оправданной. Если сотруднику необходимо сотни раз за смену выполнять одинаковое движение, такую операцию относительно легко описать в виде алгоритма.
Робот способен многократно повторять заданную последовательность. Человек при этом может переключиться на контроль оборудования, подготовку материалов, обслуживание или выполнение нестандартных действий.
В результате меняется не только сама операция, но и распределение функций между человеком и автоматизированной системой.
Отличие кобота от промышленного робота
Классические промышленные роботы часто устанавливаются внутри специально организованных рабочих зон. Это позволяет использовать их для операций с высокой скоростью и значительными нагрузками.
Коллаборативные решения ориентированы на другие сценарии, где важны гибкость и возможность организовать совместное рабочее пространство с персоналом при выполнении соответствующих требований безопасности.
При этом термин «коллаборативный» не означает отсутствие рисков. Безопасность всегда оценивается применительно к конкретной установке, инструменту, детали и производственному процессу.
Безопасность при использовании
При проектировании роботизированной ячейки анализируются траектории движения, скорость, масса перемещаемых объектов, характеристики инструмента и возможные точки контакта с человеком.
В зависимости от условий могут применяться ограничения скорости, датчики, защитные устройства, ограждения, блокировки и другие технические решения.
Особое значение имеет рабочий инструмент. Даже если манипулятор предназначен для коллаборативных сценариев, острый, горячий, тяжелый или быстро движущийся инструмент может создавать дополнительные риски.
Как выбрать модель
Выбор необходимо начинать не с конкретного бренда или модели, а с описания технологической операции.
В первую очередь определяют:
- массу изделия;
- массу захвата и инструмента;
- требуемую грузоподъемность;
- необходимый рабочий радиус;
- точность позиционирования;
- требуемую скорость;
- количество операций;
- условия эксплуатации.
Также необходимо учитывать размеры рабочей зоны. Манипулятор должен иметь возможность достать до всех точек, необходимых для выполнения технологического цикла.
Оснастка для кобота
Оснастка является важной частью роботизированной системы. Неправильно подобранный захват может снизить производительность даже при использовании подходящего манипулятора.
При выборе учитываются форма детали, ее масса, материал, поверхность, размеры и требуемая сила удержания. Для некоторых объектов удобнее механический захват, для других — вакуумная система.
При работе с несколькими видами продукции может потребоваться сменная оснастка или система автоматической смены инструмента.
Интеграция с другим оборудованием
В реальном производстве робот редко работает полностью автономно. Он взаимодействует со станками, конвейерами, датчиками, системами технического зрения и контроллерами.
Например, после завершения обработки станок передает сигнал. Робот получает команду на извлечение детали, перемещает ее на контроль и затем берет следующую заготовку.
ИТБ Роботикс занимается проектированием и внедрением решений для промышленной роботизации, включая подбор оборудования, программирование, интеграцию и пусконаладочные работы.
Когда кобот может быть полезен
Наиболее очевидный сценарий — участок с большим количеством однотипных действий. Это может быть загрузка и разгрузка станка, перемещение продукции, упаковка или повторяющаяся сборочная операция.
При этом автоматизировать весь участок сразу необязательно. Иногда достаточно передать роботу одну операцию, которая занимает значительную часть времени сотрудника.
Как оценить результат автоматизации
До внедрения стоит зафиксировать исходные показатели: продолжительность цикла, количество операций за смену, объем выпуска, число сотрудников и количество простоев.
После запуска эти данные можно сравнить с результатами работы автоматизированного участка. Такой подход позволяет оценивать эффективность на основе реальных показателей производства.
Заключение
Коллаборативный робот является инструментом автоматизации повторяющихся производственных операций. Его можно применять для перемещения, загрузки оборудования, сборки, упаковки, контроля и других задач.
Успешность внедрения зависит от правильного выбора модели, оснастки, программирования, интеграции и организации безопасной рабочей зоны. Поэтому кобот следует рассматривать не как отдельное устройство, а как часть технологического процесса предприятия.