Collaborative Robotics: wat zijn dit en wat hebben we eraan?
Industriële robots moeten aan allerlei veiligheidseisen voldoen. Allereerst om de veiligheid van mensen te waarborgen. Zo moet een industriële robot automatisch gestopt worden als een persoon het werkgebied, dus de veiligheidszone betreedt. De industriële robot is vaak uitgevoerd in felle kleuren, omgeven door veiligheidshekken en geperfectioneerd om één handeling (meestal) snel en perfect toe te passen. De collaborative robot werkt samen met mensen en afhankelijk van het type zijn deze robots lichter, compacter, behendiger en kunnen meerdere handelingen verrichten. Wat zijn collaborative robots nu precies en wat hebben we eraan?
4 typen collaborative robots
Volgens de internationale normen ISO 10218 deel 1 en deel 2, zijn er vier typen functionele collaborative robots, waarvan type 4 het meest ‘collaborative’ is. Type 1: Veiligheidsbewaking met stilstand Type 2: Manueel inleren bewegingen Type 3: Veiligheidsbewaking met aangepaste snelheden en stilstand Type 4: Volledig bewaakte krachten en snelheden
Type 1: Veiligheidsbewaking met stilstand. Deze robot onderscheidt zich van de gewone industriële robot, doordat er een extra veiligheidsvoorziening is, die medewerkers in het werkgebied van de robot kunnen detecteren. Bij het betreden van het werkgebied, dus de veiligheidszone, zal de robot stoppen en de remmen worden geactiveerd. De robot wordt niet afgeschakeld. Het mag duidelijk zijn dat deze toepassing alleen efficient is als de onderbrekingstijd minimaal is. Het is wel de bedoeling dat de robot zo optimaal mogelijk wordt gebruikt om rendabel te zijn.
Type 2: Manueel inleren bewegingen. Deze functie is om de bewegingspatronen van robots manueel in te leren. Met name complexe handelingen van productdelen in een klein gebied zijn uitermate geschikt om manueel in te leren. Deze industriële robot moet wel geschikt zijn voor deze functie en worden uitgerust met extra voorzieningen en tooling op de koppeling voor de grijper. Deze tooling moet in staat zijn om alle manuele krachten die op de robot worden uitgeoeffend, te meten en door te geven aan de robotbesturing. De robot moet hiervoor in een speciale modus kunnen worden gezet, na het inleren wordt deze uitgeschakeld en is het werkgebied weer een gevaarlijke zone. Gedurende bedrijf is het werkgebied dus niet veilig voor medewerkers.
Type 3: Deze functie is voor industriële robots die gebruik maken van deels hetzelfde werkgebied als de medewerkers en waarbij ook regelmatig het werkgebied wordt betreden door medewerkers. Hiervoor zijn laserscanners, dan wel ander soortgelijke visionsystemen nodig, die continu de positie van de medewerkers in de gaten houden. De robot krijgt van tevoren een aantal zones toegewezen waaraan verschillende snelheden van de robot worden gekoppeld. Afhankelijk van waar de medewerkers zich bevindt, zal de robot z’n snelheid aanpassen, hoe dichter de medewerker bij de robot komt, des te langzamer de robot z’n handelingen zal gaan verrichten. Als de medewerker te dicht bijkomt zal de robot stoppen. Het is een automatisch systeem en zal dus ook vanzelf weer starten en/-of de snelheden aanpassen. In tegenstelling tot de vorige typen is het werkgebied van de robot wel veilig voor medewerkers.
Type 4: Deze robot is een echte cobot en dus geen reguliere industriële robot. De robot werkt altijd in dezelfde modus en past zich niet aan door de aanwezigheid van een medewerker. Er zijn geen extra veiligheidsvoorzieningen nodig, waardoor er echt sprake kan zijn van samenwerking. De robot is zo opgebouwd dat deze alle krachten die extern op z’n assen wordt uitgeoefend en afwijken van de normale situatie (deze zijn vooraf in geleerd) kan meten en bijsturen als er gevaar dreigt. Tevens is de mechanica zo ontworpen dat bij botsingen de krachten worden verdeeld over een zo groot mogelijk oppervlak. De vormgeving is zoveel mogelijk rond en aandrijvingen zijn volledig geïntegreerd in de mechanische armen, dus geen uitstekend obstakels. Ten gevolge van het beperkte krachtenspel zijn de snelheden en mogelijkheden beperkt. De robot heeft geen extra veiligheidsvoorzieningen nodig en zorgt altijd voor een veilig werkgebied voor de medewerkers.
Wanneer is de cobot geschikt?
De eerste 3 typen collaborative robots zijn, met uitzondering van de beschreven aanpassingen, reguliere robots en derhalve geen nieuws aan de horizon. Anders is het bij het vierde type robot (cobot), graag willen we hier even nader op in gaan. Een cobot is in staat de snelheid van zijn handelingen aan te passen (en snelheid is hier relatief, het blijven rustige en gecontroleerde bewegingen) en kan met z’n zeer beweegbare armen zijn collega’s een helpende ‚hand‘ toe reiken. Het ‚programmeren‘ hiervan is te vergelijken met de type 2 collaborative robot en gaat dus vrij eenvoudig. Dus (even kort door de bocht) bij relatief eenvoudige (snel) repeterende handelingen pas je reguliere robots toe, bij lastige handelingen waarbij je altijd een hand tekort komt of bij zware of zeer nauwkeurige handelingen, is het aan te bevelen om gebruik te maken van de cobot. Deze helpende hand kan handelingen eindeloos herhalen en doet dit zeer adequaat en zonder gemopper!. Dit maakt de cobot tot een handige en altijd hulpvaardige collega.
De cobot in de dienstverlening & consumentenproducten
In de dienstverlening ziet de cobot er soms menselijk uit en vervangt hij de mens in zijn geheel. In Japan is het eerste robothotel geopend. U wordt welkom geheten door een robot, wordt ingeschreven en ontvangt uw kamersleutel. Best opmerkelijk dat een mechanische robot de werkzaamheden overneemt van mensen in een branche waar klantvriendelijkheid, persoonlijk contact en service voorop zou moeten staan. De tijd zal uitwijzen of we dit (al) willen. Bij consumentenproducten is de cobot veelal volkomen onzichtbaar aanwezig. Deze onzichtbare cobot is momenteel zeer actueel en veel besproken. Een voorbeeld is de zelfrijdende auto! Iedere zichzelf respecterende autofabrikant houdt zich ermee bezig en allemaal willen ze de eerste zijn, mits de politiek wel meewerkt natuurlijk!
Is het gebruik van cobots een hype of is het een onomkeerbaar proces?
Bij de consumentenproducten is het reeds zo ingeburgerd dat we niet meer twijfelen over de mogelijke toepassingen en de haalbaarheid ervan. Denk maar aan robotstofzuigers, grasmaaiers en nu ook de zelfrijdende auto’s. In de industrie worden veel reguliere robots toegepast. Echter ook hier zie je bij de meer exclusievere producten dat een handig hulpje zonder trillende handen en een bril zeer wenselijk en economisch haalbaar blijkt te zijn. Bij medische toepassingen hebben de cobots ook hun dienst al lang bewezen, denk maar aan de toepassing van complexe operaties waarbij de chirurg nog steeds de bewegingen uitvoert maar de cobot de werkelijke handelingen verricht. In onze optiek is de cobot dan ook zeker geen hype, maar een onomkeerbare ontwikkeling voor het perfectioneren van handelingen of het verbeteren van (werk)omstandigheden. De kunst is om het daar toe te passen, waar het ook een verbetering is en de kosten opwegen tegen de baten.
Z-tech Solutions en cobotica
Collaborative robotica heeft dus zeker onze aandacht en we zien kansen. Een voorbeeld: van halffabricaten in relatief beperkte aantallen, maar met een aanzienlijke kostprijs, maken we veelal gebruik van semi-automatische tooling met een behoorlijk productspecifiek karakter. Het zijn delen die vaak uit veel verschillende componenten bestaan en rondom moeten worden geassembleerd. Wij zien hierin mogelijkheden om productspecifieke opnamen en alle handlingen die dit met zich meebrengt, te beperken door hiervoor cobots in te zetten. Hergebruik en/-of snelle kleine aanpassingen zijn dan eenvoudig en financieel een stuk aantrekkelijker. Tevens realiseren we hierdoor tooling met veel minder bewegingen en dus de kans op storingen. Het is helemaal in de lijn van onze manier van ‚out of the box‘ denken.