Robotizace pro malé a střední podniky v poločase

Přesto, že automatizace a robotizace výrobních procesů stojí stále v popředí zájmu o racionalizaci výroby, nedosahují tempa růstu v této oblasti na evropském kontinentě hodnot z minulých let. Do jisté míry se i zdá, že potřeby větších podniků, pro které byl vývoj robotických systémů především zaměřen, jsou postupně už naplňovány. I to je jeden z důvodů, proč přistoupilo pět hlavních evropských výrobců průmyslových robotů - ABB, Comau, Güdel, Kuka a Reis ochotně k projektu Evropské unie, kordinovanému Fraunhofer Institutem für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, zaměřenému na podporu větší konkurenceschopnosti tentokrát malých a středních podniků. Tady EU spočítala, sice na základě ještě jen devíti členských zemí, že takových malých a středních podniků, pro které by vyšší stupeň automatizace výrobních procesů připadal ekonomicky v úvahu, je na 230 000. Na rozdíl od aplikací ve velkosériové výrobě musí být tady ale roboty daleko více flexibilnější a jejich obsluha nesmí být náročná. Robot musí být rychle přestavitelný pro různé pracovní operace a případně i snadno přemístitelný k různým výrobním strojům. Čas na vlastní přestavění robotu musí být natolik krátký, aby jeho nasazení bylo vůbec ekonomické. Práce na projektu EU, stručně označovaného zkratkou SME (Small and Medium-sized Enterprise), začaly v roce 2005 a jeho etapy jsou rozpracovány na čtyři roky do roku 2009. Stojí za to se podívat, jak vypadá současná situace v poločase tohoto termínu, kdy se dostaly do fáze už široké využitelnosti především různá řešení chapadlového systému a servosystému, přizpůsobené různým typům obrobků. Pestrá nabídka pracovních hlavic uspokojuje rozmanité potřeby manipulovaných objektů, nejen pokud jde o tvar, rozměry nebo hmotnost, ale i takové, které souvisí např. s odlišnými fyzikálními vlastnostmi. Při konstrukčním řešení hlavic průmyslových robotů a manipulátorů se používá nejen prstových systémů, ale i různých podtlakových prvků, magnetů nebo třeba i malých servomotorů. V chapadle jsou integrovány i optické funkce, sloužící pro automatickou kalibraci a určování objektů a polohy. U nové kategorie robotů, které jsou a budou v rámci projektu EU vyvíjené, by jádrem měla být modulární koncepce. Roboty by se měly nechat ovládat jednoduchými, snadno zapamatovatelnými intuitivními povely, a případně by měly být schopné rozumět i příkazům dávaným gesty nebo slovy. Dosavadní vývoj pracovišť ukazuje, že v daleko větší míře se v malosériové výrobě vyskytuje potřeba vytváření interaktivních pracovišť, využívajících předností obsluhy jak člověkem, tak i robotem, kde je nutné zajistit jejich bezpečnou vzájemnou součinnost. Vývoj dnešní senzorové techniky, včetně 3D senzorů a 3D kamer s vyhodnocováním v reálném čase dospěl už tak daleko, že dokáže bezproblémově zamezit náhodné kolizi. Vedle různých virtuálních bezpečnostních závěsů jsou dnes aplikovány při smíšené obsluze v rámci jištění bezpečnosti už i různé protikolizní způsoby řízení robotů, upravující v případě potřeby pracovní rychlost robotu na nižší, tzv. bezpečnou rychlost. Od roku 2006 charakterizuje vzájemnou interakci po bezpečnostní stránce norma ISO 10 218. Fraunhofer Institut IPA jako koordinační pracoviště projektu si sám ověřil součinnost takových interaktivních pracovišť na vývoji systému Power- Mate. Robotický systém s kloubovým robotem tady pomáhá pracovníkovi při přesném usazení těžkých dílů (tady je to převodovka pro zadní nápravu vozidla), případně těžkých a zároveň křehkých dílů (usazování některých skel u vozidel). Člověk si vždy v těchto případech ponechává kontrolu nad pracovním procesem. Robot ve zvoleném cyklu odebírá díly ze zásobníku a dopravuje je do bezprostředního místa montáže. Tady pokračuje společná fáze, kdy pracovník navádí ručně přes obouruční spínače chapadlo robotu s manipulovaným dílem nad konečné místo uložení dílu a jistí jeho správné a citlivé usazení. Robot po vykonání své části operace se vrací ke svému programu. Výsledkem takové spolupráce je nejen vhodné technické řešení úkolu, ale i minimalizace vedlejších neproduktivních časů pracovníka a zbavení pracovníka zbytečné fyzické námahy. Při zvažování potřeb malých a středních podniků panuje několik představ, za jakých by průmyslové roboty vůbec mohly být při malých sériích ekonomicky efektivní. Potřeby malých a středních podniků, kladené na automatizaci a robotizaci a vyplývající z různého charakteru podniku, typu výroby a dané technologie jsou natolik různorodé, že dosavadní práce na úkolu SME mohou být spíše orientační a doporučující. Ve své základní myšlence je projekt SME orientován spíše na obor strojírenství a slévárenství, což ale neznamená, že by nebyl otevřen pro další zájemce. V některých případech se ukázalo, že je vhodné se zaměřit na mobilní průmyslový robot, který by bylo možné poměrně snadno přemístit mezi jednotlivými pracovišti a zároveň jej i vybavit dostatečnou senzorovou technikou pro interakci s lidskou obsluhou. V jednodušších případech by mohl robot u stroje sloužit pro vkládání a odebírání obrobků. V tomto směru byl koncem minulého roku ukončen úkol, jehož nositelem se stalo za podpory Spolkového ministerstvem pro vzdělávání a výzkum BMBF Forschungszentrum Karlsruhe, zaměřený na vývoj takového přemístitelného robotu pro doplňování obráběcích procesů. Robot se nazývá Porthos (Portable Handhabungssysteme für den ortsflexiblen Einsatz in Produktion) a obsáhlá závěrečná zpráva k tomuto úkolu je k dispozici na www.porthos-roboter.de. Zajímavý je ale naopak i odlišný způsob manipulace s menšími díly, v tomto případě většinou do hmotnosti 0,5 kg, který nabízí prostřednictvím svých malých inteligentních kloubových robotů Katana se 4 – 6 stupni volnosti švýcarská firma Neuronics AG. Ty už svou senzorovou výbavou přímou interakci s člověkem dovolují, při případné kolizi se robot zastavuje. Jsou snadno přenosné a pro malosériovou výrobu výhodné i způsobem učení ručním navedením robotu. Roboty tohoto typu dodává Neuronics od roku 2001 a mezi poslední jejich inovace patří i způsob řízení hlasem. Roboty mohou být vybavené různými typy chapadel, od prstových až k podtlakovým. /jš/