Kollaborative Roboter:So entscheiden Sie, ob Cobots die richtige Wahl sind

Kollaborative Roboter wurden entwickelt, um mit Menschen zusammenzuarbeiten und die Automatisierung und Produktivität zu steigern. Erfahren Sie, wie und warum Cobots Ihr Geschäft beeinflussen können.

Kollaborative Roboter (Cobots) sind ein relativ neuer Robotertyp in der industriellen Automatisierungsbranche. Trotzdem erobern sie die Branche im Sturm. Sie lernen die Grundlagen kollaborativer Roboter anhand der folgenden Themen: 

• Was ist ein kollaborativer Roboter?
• Welche Branchen verwenden kollaborative Roboter?
• Anwendungen für kollaborative Roboter
• Wann (und nicht) mit kollaborativen Robotern automatisiert werden sollte
• Kostenüberlegungen

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Was ist ein kollaborativer Roboter?

Der kollaborative Roboter wurde um die Jahrhundertwende entwickelt und auf den Markt gebracht. Sein Zweck besteht darin, automatisierte Aufgaben rund um menschliche Bediener auszuführen. Dies unterscheidet sich von anderen stationären Industrierobotern. Diese Roboter sollen von Menschen isoliert werden. Dies wird durch physische Barrieren und andere Sicherheitsvorrichtungen erreicht. Kollaborative Roboter verfügen über einzigartige Funktionen, um sie für die Arbeit in der Nähe von Menschen geeignet zu machen. Diese Funktionen können Folgendes umfassen:

• Geschwindigkeitsbeschränkungen
• Beschränkungen der Nutzlastkapazität
• Erzwingungserkennung

Technisch gesehen könnten kollaborative Roboter jede Form von Robotern haben. Die sechsachsige Bauweise ist jedoch die Form, in der fast alle kollaborativen Roboter kommerziell erhältlich sind. Dieses Design macht den kollaborativen Roboter für eine Vielzahl von Anwendungen gerüstet.

Kollaborative Roboter haben einige starke Unterschiede zum industriellen Sechs-Achs-Roboter. Sie sind so konzipiert, dass sie im Gegensatz zum industriellen Typ um Menschen herum arbeiten. Darüber hinaus ist die Interaktion mit kollaborativen Robotern für Nicht-Experten einfacher. Dazu gehört das Umprogrammieren und Anpassen von Parametern am Roboter. Die Entwicklungsumgebung ist typischerweise grafisch und intuitiv. Dies steht im Gegensatz zur komplexeren Entwicklungsumgebung von Industrierobotern.

Cobots sind im Vergleich zu ihren industriellen Vettern auch leichtgewichtig. Dadurch können sie mit mobilen Robotern kombiniert werden, um in dynamischen Umgebungen zu arbeiten. Ein Cobot könnte eine Zeit lang eine Maschinenpflegeaufgabe ausführen. Wenn er an anderer Stelle gebraucht wird, transportiert der mobile Roboter den Cobot in einen anderen Bereich. An diesem Punkt kann es seine nächste Aufgabe ausführen. Dies gibt dem Cobot viel mehr Flexibilität, um Einfluss auf Ihre Fertigungsumgebung zu nehmen.

Cobots unterliegen strengen Designbeschränkungen, die von der International Organization for Standardization (ISO) festgelegt wurden. So können Sie sicher sein, dass von Marke zu Marke ein grundlegendes Maß an „Zusammenarbeit“ und Sicherheitsspezifikationen eingehalten werden.

ISO definiert 4 Arten von kollaborativen Roboterbetriebsmodi: 

1. Kraft- und Kraftbegrenzung

Diese Methode führt Kraftbegrenzungen über ein Kraftrückkopplungssystem ein. Das heißt, wenn der Roboter eine Person oder ein Objekt berührt, stoppt er seine Bewegung. In Anbetracht der Trägheit des Roboters müssen seine Kraft und Geschwindigkeit begrenzt werden, um nach Bedarf zu stoppen. Die „kollaborative Geschwindigkeit“ ist mit maximal 250 mm pro Sekunde definiert. Es sollte beachtet werden, dass dies nicht bedeutet, dass beim Einsatz eines kollaborativen Roboters keine Gefahr besteht. Jede Anwendung ist einzigartig. Eine Risikobewertung sollte durchgeführt und richtig angewendet werden, um eine sichere Arbeitsumgebung zu gewährleisten.

Sie müssen für jeden Robotertyp in seiner gesamten Anwendung und beim erneuten Einsatz an einer neuen Station oder einer neuen Aufgabe eine Risikobewertung durchführen. Kurz gesagt besteht es darin, die Risiken zu bewerten und ihnen zu begegnen.

Die Leistungs- und Kraftbegrenzung ist die gebräuchlichste Methode des Cobot-Betriebs. Es ermöglicht den engsten Arbeitsbereich zwischen Mensch und Roboter. Dieser Modus unterstützt minimale Produktivitätseinschränkungen oder Unterbrechungen. Diese Methode erfordert auch keine externe Ausrüstung, um funktionsfähig zu sein. Dies liegt daran, dass das Force-Feedback-System im Roboter integriert ist. Dieses System ist eine Kombination aus Hardware und Programmierung.

2. Geschwindigkeits- und Trennungsüberwachung

Bei dieser Methode werden Sensorgeräte verwendet, um die Umgebung zu überwachen. Dies geschieht, um die Bewegung des Roboters zu steuern. Dieser Bereich wird manchmal als erweiterter Arbeitsbereich bezeichnet. Im Allgemeinen überwacht diese Ausrüstung den Bereich auf Personen oder Ausrüstung. Nähert sich ein Bediener oder Gabelstapler der Arbeitszelle, reagiert der Roboter entsprechend. Es wird entweder verlangsamt, seinen Bewegungsbereich einschränkt oder beides, bis der Mensch oder das Objekt die Stoppzone betritt. An diesem Punkt stoppt der Roboter alle Bewegungen. Sobald das Hindernis aus der definierten Zone entfernt ist, beginnt der Roboter sich wieder zu bewegen. Diese Art der Mensch-Roboter-Kollaboration lässt sich auch mit Industrierobotern realisieren.

3. Handführung

Handführung ist im Wesentlichen die Fernbedienung eines Roboters durch einen Bediener unter Verwendung eines Steuermoduls. Dies wird häufig bei Hebeanwendungen für schwere und gefährliche Materialien beobachtet. Dies erforderte traditionell, dass ein Bediener die Bewegungssteuerung übernahm.

Diese Technologie wird jetzt bei der Fähigkeit zum „Hand-Teaching“ verwendet. Diese Funktionalität kommt mit vielen modernen kollaborativen Robotern. Ein Bediener kann den Roboter unter Verwendung von Bedienelementen am Roboter von Hand führen, um Schritte in einem Prozess zu lehren. Ein Industrieroboter würde ein Krafterfassungsgerät benötigen, um eine Lehrfähigkeit zu haben.

4. Sicherheitsüberwachter Stopp

Der sicherheitsüberwachte Stopp ist ein Kollaborationsmodus, den wir oft sehen, sogar bei Industrierobotern. Immer wenn ein Mensch den Arbeitsbereich des Roboters betritt, stoppt dieser vollständig. Systeme wie Laservorhänge, Not-Aus, Spezialschlösser an den Zellentüren werden verwendet, um zu erkennen, ob ein Mensch den Bereich betritt. Wartungsteams verwenden diesen Zusammenarbeitsmodus auch, um an den Robotern zu arbeiten.

Viele kollaborative Roboter setzen mehr als eine dieser Methoden ein. Dadurch sind sie in der Lage, flexibel zu sein und in dynamischen Umgebungen zu agieren. Es ist zu beachten, dass jede Anwendung einzigartig ist. Eine Risikobewertung sollte durchgeführt und richtig angewendet werden, um eine sichere Arbeitsumgebung unabhängig vom Robotertyp zu gewährleisten.

Welche Branchen verwenden kollaborative Roboter?

Kollaborative Roboter haben ein breites Anwendungsspektrum in vielen verschiedenen Branchen. Dank ihres universellen Designs. Zu den Branchen, die die Cobot-Technologie häufig nutzen, gehören:

• Verpackung
• Pharmazeutika
• Essen und Trinken
• Elektronik
• Logistik
• Metalle
• Kunststoffe
• Automobil
• Luft- und Raumfahrt

Cobots sind in fast jeder großen Industrie zu finden. Ihr Design beinhaltet Eigenschaften, die ein breites Anwendungsspektrum ermöglichen. Sind Sie bereit, nach Lösungen für Ihre Anwendung oder Branche zu suchen? Sie können HowToRobot besuchen, um Angebote von mehreren verschiedenen Lieferanten zu erhalten. Sparen Sie sich Zeit und Mühe, indem Sie unser Netzwerk nutzen, um für Sie zu arbeiten.

Anwendungen für kollaborative Roboter

Sie haben erfahren, dass kollaborative Roboter häufig in verschiedenen Branchen zu finden sind. Welche Anwendungen haben Cobots? Solche Anwendungen umfassen:

• Aufgaben auswählen und platzieren
• Montage und Demontage
• Materialhandhabung
• Schweißen
• Löten von Leiterplatten
• Inspektion
• Ausgabe
• Maschinenpflege

Sie werden feststellen, dass dies ein breites Anwendungsspektrum ist. Dies ist einer der Vorteile kollaborativer Roboter. Sie sind ein vielseitiges Stück Technologie. Sie können bereitgestellt und erneut bereitgestellt werden, um viele verschiedene Aufgaben in einer einzigen Einrichtung auszuführen.

Kollaborative Roboter haben Stärken, die sie für viele Anwendungen zu einer guten Wahl machen. Zum einen verfügen sie über interne Systeme, die sie für die Arbeit mit Menschen geeignet machen. Darüber hinaus teilen sie sich das Sechs-Achs-Design mit dem industriellen Sechs-Achs-Roboter. Dies gibt ihnen ein gutes Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit, Bewegungsbereich und Nutzlastkapazität. Die Bewegungsfreiheit des sechsachsigen Designs bringt spezifische Vorteile. Sein hervorragender Bewegungsbereich schränkt ihn nicht bei der Durchführung bestimmter Anwendungen ein. Sie sind auch lehrbar. Dies bedeutet, dass ein Bediener den Roboter von Hand durch seine Aufgabe führen kann, um ihn zu lehren. Ab diesem Zeitpunkt kann der Roboter diese Aufgabe wiederholt ausführen. Wenn sich die Aufgabe ändert, kann sie neu eingelernt und neu bereitgestellt werden.

Natürlich sind Cobots nicht für jede Anwendung geeignet. Der Hauptfaktor dafür sind dieselben Funktionen, die es ihnen ermöglichen, mit Menschen umzugehen, die auch deren Fähigkeit einschränken, einige Aufgaben auszuführen. Betrachten Sie beispielsweise eine Aufgabe, die hohe Geschwindigkeit und hohe Nutzlastkapazität erfordert. Dies könnte eine großvolumige Automobilmontageanwendung sein. Der Cobot wäre hier nicht die optimale Wahl. Dies liegt daran, dass seine geringere Nutzlastkapazität seine Fähigkeit zum Manövrieren der Last einschränkt. Dies führt zu einer Störung des Roboters während des Betriebs. Ein Fehler führt zu Unterbrechungen des Arbeitsablaufs und stoppt die Linie. Darüber hinaus ist die zur Maximierung des Durchsatzes erforderliche Geschwindigkeit mit einem Cobot möglicherweise nicht erreichbar. Ihre niedrigeren Geschwindigkeiten könnten größere Effizienzgewinne nicht realisieren. In diesem Fall wäre ein herkömmlicher industrieller Sechs-Achs-Roboter die bessere Wahl. Wann sollten Sie also mit einem kollaborativen Roboter automatisieren?

Wann (und nicht) mit kollaborativen Robotern automatisieren sollten

Wie Sie erfahren haben, haben Cobots viele Anwendungen und Vorteile. Woher wissen Sie, ob Ihre Anwendung für die Automatisierung mit einem Cobot geeignet ist? Gute Projektkandidaten für Cobots haben einige der folgenden Eigenschaften: 

• Techniker haben wenig Erfahrung mit Robotern
• Qualitätskontrolle ist der Schlüssel
• Die Aufgabe könnte sich in Zukunft ändern
• Die Aufgabe erfordert die Zusammenarbeit mit menschlichen Arbeitern
• Die Aufgabe ist nicht mit hoher Geschwindigkeit und erfordert keine große Kraft

Techniker haben wenig Erfahrung mit Robotern

Roboter sind komplexe Geräte. Daher benötigen sie erfahrene Techniker, um sie zu bedienen und zu warten. Ein großer Teil dieser Expertise steckt in der Neuprogrammierung. Cobots lassen sich einfach und intuitiv steuern. Ihre Programmierschnittstelle ist für den Laien viel einladender. Dies bedeutet, dass weniger erfahrene Bediener und Techniker dieses Gerät bedienen und neu programmieren können. Obwohl die Einstiegsaufgaben einfach und für weniger erfahrene Personen zugänglich sind, können diese Technologien an die Komplexität und Effizienz ihrer Industrieroboter-Cousins ​​angepasst werden. Aus diesem Grund sollte Ihr Team nach wie vor Experten suchen, von denen es lernen kann. Sie werden dann ihre Programmierfähigkeiten entwickeln und vollständigere Roboterzellen einsetzen.

Qualitätskontrolle ist der Schlüssel

Wie viele andere Robotertypen sind Cobots wiederholbar und genau. Dies ist insbesondere im Vergleich zu ihren menschlichen Gegenstücken der Fall. Aus diesem Grund können hochpräzise Anwendungen gute Kandidaten für die Cobot-Automatisierung sein. Fehler bei der Qualitätskontrolle führen zu Fehlfunktionen oder inakzeptablen Produkten. Dies führt oft zu weniger effizienten Produktionsabläufen. Dies ist ein entgangener Umsatz für Ihr Unternehmen. Robotik im Allgemeinen hilft, diese Probleme zu reduzieren. Dies erreichen sie durch ihre präzise und programmierbare Natur. In diesen Anwendungen werden häufig Cobots eingesetzt.

Die Aufgabe könnte sich in Zukunft ändern

Cobots haben die einzigartige Fähigkeit, Aufgaben einfach „beizubringen“. Unerfahrene Techniker finden das Handlehrwerkzeug oft hilfreich beim Einstieg. Der wahre Wert bei der Umnutzung von Cobots liegt jedoch in der Programmierschnittstelle. Seine grafische Programmierung macht es für diese neuen und ungeübten Roboter leicht verständlich. Das heißt, wenn sich eine Aufgabe geringfügig ändert, kann das Cobot-Programm schnell und einfach geändert werden. Dadurch wird die Häufigkeit, mit der Sie einen Integrator zur Neuprogrammierung aufrufen, stark reduziert. Diese Kostensenkung führt zu mehr Einnahmen in Ihrer Tasche und einem schnelleren Return on Investment.

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Die Aufgabe erfordert die Zusammenarbeit mit menschlichen Mitarbeitern

Das entscheidende Merkmal kollaborativer Roboter ist ihre Fähigkeit, mit Menschen zu arbeiten. Bestimmte Aufgaben können optimiert werden, indem eine gewisse Automatisierung in die menschliche Arbeit aufgenommen wird. Roboter sind gut darin, einfache und alltägliche Aufgaben zu bewältigen. Menschen zeichnen sich durch Aufgaben aus, die Merkmale wie komplexe Entscheidungsfindung beinhalten. Die Kombination der beiden, um zusammenzuarbeiten, nutzt die Stärken beider. Ihre Leistung übertrifft auf diese Weise das, was beide allein leisten könnten. Diese Optimierung maximiert Ihr Produktionspotenzial. Diese erhöhte Effizienz sorgt für höhere Einnahmen und Kapitalrendite.

Die Aufgabe ist nicht mit hoher Geschwindigkeit und erfordert keine große Kraft

Die Haupteinschränkungen kollaborativer Roboter liegen in den Festigkeits- und Geschwindigkeitsspezifikationen. Dies ist aufgrund ihres menschzentrierten Ansatzes beabsichtigt. Aufgaben, die Hochgeschwindigkeitsmechanik erfordern, sind schlechte Kandidaten für kollaborative Roboter. Dazu gehören Aufgaben wie Pick-and-Place in großen Stückzahlen oder die Montage. Der Einsatz eines Cobots in diesen Anwendungen kann nicht realisierte Effizienzgewinne auf dem Tisch hinterlassen. Darüber hinaus behindern Nutzlastbeschränkungen die Fähigkeit der Cobots, alle Aufgaben zu übernehmen. Schwere Aufgaben wie große Materialtransportanwendungen sind für einen Cobot möglicherweise nicht möglich. Herkömmliche Industrieroboter wären für diese Anwendungen die bessere Wahl.

Cobot-Anwendungen liegen typischerweise innerhalb der Leistungs- und Geschwindigkeitskapazitäten des Menschen. Cobots bieten jedoch eine höhere Betriebszeit als Menschen. Roboter benötigen keine Pausen, Schichtwechsel oder Krankheitstage. Sie sorgen auch für mehr Konsistenz. Dies liegt daran, dass sie nicht ermüden oder verletzen, wenn Lasten mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden. Dies bietet eine höhere Effizienz und ein höheres Durchsatzpotenzial als menschliche Bediener allein.

Der wahre Deal mit Cobots

Cobots verändern die Robotikbranche und werden möglicherweise immer noch missverstanden. Ihre Leistungseinschränkungen und ihr höherer Preis können Zweifel an ihrer Verwendung auf dem Markt aufkommen lassen. Aus ihrer wachsenden Präsenz in den letzten Jahren haben wir verstanden, dass die „Benutzerfreundlichkeit“ der Hauptantrieb für Wachstum und bessere Zugänglichkeit für KMU ist. Sie haben einen neuen Markt für Robotik eröffnet, der ohne die Ressourcen für eine komplexe Automatisierung. Obwohl die „echte“ Kollaboration Mensch-Roboter heute selten ist, haben Cobots die Welt für neue Möglichkeiten geöffnet; einfacher zu erlernen und zu verwenden Roboter und zukünftige echte Kollaboration Mensch-Roboter. Davon abgesehen muss die Zukunft noch geschrieben werden.

Kostenüberlegungen

Die Kosten der Ausrüstung sind immer ein wichtiger Faktor bei der ROI-Berechnung. Sie werden überrascht sein, dass kollaborative Roboter oft teurer sind als ein vergleichbarer Industrieroboterarm. Allerdings sind Industrieroboter mit höheren Sekundärkosten verbunden. Diese sind für kollaborative Anwendungen oft nicht erforderlich. Industrieroboter werden beispielsweise immer zusätzliche Sicherheitseinrichtungen benötigen. Diese Sicherheitsausrüstung umfasst Dinge wie:

• Lichtvorhänge
• Sicherheitsscanner
• Fechten
• Schilde
• Not-Aus-Tasten

Darüber hinaus ist der nicht kollaborative Industrietyp schwieriger zu integrieren. Dies liegt vor allem an ihrer komplexeren Programmierumgebung. Diese Roboter erfordern erfahrene Techniker und Programmierer, um sie zu installieren und einzurichten. Auch die Wartungskosten für Industrieroboter sind höher. Industrieroboter sind nach der Integration oft teurer als kollaborative Roboter. Dies ist auch dann der Fall, wenn der Cobot alleine zunächst teurer ist. Angemessene Kosten für einen durchschnittlichen Cobot in einer Standardanwendung liegen zwischen 35.000 und 60 US-Dollar.
 

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