Neue Wege zur Automatisierung mit Robotik im Jahr 2022

Mit dem Ende des Jahres 2021 inspirieren die sich schnell ändernden Technologien, die Verbraucheranforderungen und der Wettbewerbsdruck weiterhin zur Umsetzung kreativer Betriebsstrategien. Infolgedessen werden erschwinglichere und dennoch hochflexible Roboter in Produktionshallen implementiert, um Herausforderungen in der Lieferkette, Fachkräftemangel, eine beispiellose Pandemie und allgemeine Marktschwankungen effektiv zu bewältigen. Vor diesem Hintergrund finden Sie hier einige Trends und Innovationen, die versierte Hersteller bei der Planung für ein erfolgreiches Jahr 2022 und darüber hinaus berücksichtigen sollten.

Einführung kleiner Geschäfte

Die Fähigkeit, qualitativ hochwertige Produkte mit minimalem Aufwand herzustellen, ist ein Muss, um in der heutigen Industrielandschaft wettbewerbsfähig zu bleiben. Da die Automatisierungskosten sinken und die Benutzerfreundlichkeit zunimmt, veranlasst dies weiterhin eine stetige Zahl kleiner und mittlerer Hersteller, Roboter in ihre Produktionsstätten zu integrieren. Die Verfügbarkeit von Robotern, die heute als Vorteil angesehen wird, gibt potenziellen Kunden die Gewissheit, dass die Erwartungen an pünktliche Lieferung und Produktqualität erfüllt werden können.

Benutzerfreundliche kollaborative Roboter (Cobots) mit präzisem handgeführtem Teach für eine schnelle Bereitstellung oder Umschichtung nach Bedarf sind äußerst attraktiv und füllen die Lücke für eine High-Mix-, Low-Volume-Produktion. Cobots, die mit oder in unmittelbarer Nähe von Menschen arbeiten können, sind ideal für Lichtbogenschweißen, Plasmaschneiden, Maschinenbeschickung, leichte Montage und Palettierung und lösen eine Reihe von Bedenken wie Arbeiterverfügbarkeit, Mitarbeitersicherheit, Betriebseffizienz und Produktqualität.>
Roboter wie der sechsachsige kollaborative Roboter HC10XP mit integrierter sicherheitsbezogener Leistungs- und Kraftbegrenzung (PFL) können das manuelle Schweißen problemlos ergänzen oder in einer Werkseinstellung zu großen, schweren Werkstücken aufgerollt werden. Dies bietet nicht nur die für kleinere Betriebe erforderliche Schweißkapazität, sondern maximiert auch die Stellfläche in beengten Umgebungen. Auch Cobots mit höherer Nutzlast, wie der HC20XP mit einer Nutzlast von 20 kg, können wertvollen Platz sparen. Mit einem entsprechend großen Riser kann dieser IP67-zertifizierte Cobot eine 40 x 48 Zoll große Palette (bis zu 80 Zoll hoch) ohne Aufzug be- oder entladen und bietet so eine größere Vielseitigkeit für eine bessere Kapitalrendite.

„Kompakte Arbeitszellen, wie die ArcWorld ^® 50- und LC-Serie, werden auch zur Aufstockung der Produktion für das Schweißen kleiner bis mittlerer Teile in Werkstätten eingesetzt“, erklärt Josh Leath, Senior Product Manager bei Yaskawa Motoman. „Platzsparende Schweißlösungen wie diese sind als Einzel- oder Doppelarbeitsplatz erhältlich und ermöglichen eine schnelle und einfache Installation oder Verlagerung bei gleichzeitig sehr schneller Amortisation.“

Offline-Roboterprogrammierung

Arbeitnehmerdemografie und Markttreiber verändern weiterhin die Art und Weise, wie Hersteller die Roboterintegration und -programmierung angehen, so sehr, dass sie eine Revolution der Benutzerfreundlichkeit ausgelöst haben. Intuitive Programmieroptionen – einschließlich Offline-Programmierung (OLP) – sind ein Muss, um ein hohes Maß an Betriebszeit zu ermöglichen, insbesondere für Betriebe, die es sich nicht leisten können, die Produktion zu unterbrechen, während ein Roboterprogramm Punkt für Punkt von einem Programmierhandgerät geschrieben wird.

Unter Verwendung einer 3D-Darstellung einer Roboter-Arbeitszelle, die einen Roboter visuell zeigt, der sich entlang einer programmierten Bahn bewegt, bietet OLP sowohl erfahrenen als auch unerfahrenen Programmierern die Möglichkeit, ein Roboterprogramm oder einen Auftrag von einem PC-basierten virtuellen Computer aus zu entwerfen, zu testen und anzupassen Umgebung. MotoSim ^® von Yaskawa bietet hilfreiche Funktionen wie Kollisionserkennung, 3D-PDFs, Förderbandverfolgung, Kurvenbahn und mehr ist eine benutzerfreundliche, kostengünstige Software, die sich ideal für Programmierung und Reichweitenstudien eignet. Andere Optionen von Drittanbietern bieten robuste Funktionen, die es Aufgabenexperten ermöglichen, Roboter schnell und einfach zu programmieren. Robotmaster ^® , OCTOPUZ ^® und Delfoi bieten umfassende Softwarelösungen für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich komplexer Programmierung für Roboterschweißsysteme. In Bezug auf letzteres kann Delfoi 90 Prozent Programmierzeit im Vergleich zur Programmierhandprogrammierung einsparen, was es zu einer extrem schnellen Möglichkeit macht, Programme selbst für komplexe Konfigurationen wie Mehrarm-Arbeitszellen präzise zu senden.

Innovative Programmiermethoden

Die Landschaft der Roboterprogrammierung ist gespickt mit unkonventionellen Programmierideen – von denen viele die extrem schnelle und einfache Implementierung eines Robotersystems ermöglichen.

Präzises handgeführtes Lehren
Wachstum von 40 % in den nächsten sechs Jahren ¹ , helfen benutzerfreundliche kollaborative Roboter dabei, neue und hochrelevante Anwendungen zum Leben zu erwecken. Präzises handgeführtes Lehren ist ein Schlüsselaspekt dieses Trends und damit die ideale Lösung für Unternehmen, die ein äußerst vielseitiges, benutzerfreundliches Robotersystem integrieren möchten.

Alternativ verwenden Unternehmen wie Wandelbots intelligente Sensortechnologie Das kann die Bewegungen eines Bedieners modellieren und es dem Benutzer fachmännisch ermöglichen, einen Roboterpfad mit einem Stift zu programmieren, anstatt den Arm zu greifen. Dieser extrem einfache, kostengünstige Low-Code-Ansatz ist durchschnittlich 20-mal schneller als die herkömmliche Programmierung für ausgewählte Anwendungen.

Intuitive Pendant-Anwendungen
Intuitive, Smartphone-ähnliche Programmierhandgeräte werden heute alltäglich. Einhergehend mit dieser Verwendung ist die zunehmende Verwendung von Pendant- und Erweiterungsanwendungen für benutzerfreundliche und dennoch leistungsstarke Anwendungsfunktionen.

Das intuitive Smart Pendant von Yaskawa – das die Art und Weise, wie ein Roboter programmiert wird, radikal verändert – bietet jetzt robuste Funktionen für schnelle Generierung von Aufträgen zur Handhabung von Teilen in einem bestimmten Muster. Diese Smart-Pendant-Erweiterung, bekannt als Smart Pattern, bietet eine grafische Benutzeroberfläche, die allgemeine Aufgaben unterstützt, wie das Be- oder Entladen von Maschinen, das Stapeln oder Entstapeln und das Verpacken von Kartons.

Für Cobot-Schweißen und herkömmliches Roboterschweißen gleichermaßen, Intuitive Teach-Pendant-Anwendungen wie das Universal Weldcom Interface (UWI) von Yaskawa überwinden historische Programmierbarrieren. Von regionalen Unterschieden bei der Speicherung von Schweißeinstellungen bis hin zur unterschiedlichen Verwendung von Schutzgas, zusammen mit dem Vorhandensein hochentwickelter Stromquellentechnologie und dem Wachstum für neue Schweißmethoden, war das UWI äußerst hilfreich für Hersteller, die eine einfache Kontrolle über jeden Schweißprozess erlangen möchten oder Parameter. Dazu gehören Spannung, Stromstärke und Drahtvorschubgeschwindigkeit.

Low-Code- und No-Code-Programmierung
Tools wie UWI ergänzen auch die jüngsten Softwareinnovationen für Low-Code- und No-Code-Programmierung. Benutzer können jetzt flexible Entwicklungsplattformen und Anwendungsmodule verwenden, um eine App oder ein Robotersystem zu programmieren, ohne eine einzige Codezeile schreiben zu müssen.

Andere Unternehmen wie Path Robotics entwickeln hochmoderne künstliche Roboter Intelligenz (KI), maschinelles Lernen und Computer-Vision-Systeme, um Industrieroboter intelligenter zu machen. Mit einem anfänglichen Fokus auf Schweißanwendungen beseitigt Path die Programmiergleichung vollständig mit einem proprietären Visions- und Wahrnehmungssystem, das erkennt, wo sich ein Teil im Raum befindet, und dann den Roboterpfad und die Schweißparameter in Echtzeit an Variationen anpasst. Mit der Weiterentwicklung von Sensor- und Verarbeitungsverbesserungen werden auch die Leistung und Akzeptanz intelligenter Roboterinstallationen zunehmen.

Plattformübergreifende Roboterautomatisierung
Ready Robotics hat ein neues Paradigma der benutzerfreundlichen Automatisierung erschlossen und ein Betriebssystem der Enterprise-Klasse für die plattformübergreifende Roboterautomatisierung entwickelt. Dies ermöglicht nicht nur fast jedem, praktisch jeden Roboter (einschließlich Yaskawa-Roboter) zu programmieren, sondern macht die Automatisierung auch zugänglicher als je zuvor mit grafischer, symbolbasierter Programmierung, die keine besonderen Programmierkenntnisse erfordert.

Roboter-Betriebssystem
Abgerundet werden die Programmiermethoden, die Sie im neuen Jahr im Auge behalten sollten, durch die Weiterentwicklung des Robot Operating System (ROS). Eine wachsende Sammlung von Middleware, die auf Betriebssystemen wie Linux, Java und Microsoft Windows ^® ausgeführt wird IoT Enterprise, ROS ist ein kostenloses Open-Source-Repository mit hochmodernen Algorithmen, Software, Funktionen, Treibern und mehr, das von Open Robotics auf ros.org unterstützt wird.

Die Einnahme von ROS a Schritt weiter, ROS-Industrial ^® (ROS-I) konzentriert sich speziell auf die erweiterten Fähigkeiten, die ROS speziell für Industrieroboter bereitstellen kann. Diese Zusammenstellung funktionsreicher Tools wird von manchen als der Klebstoff angesehen, der fortschrittliche Technologie zusammenhält, und hilft Roboterherstellern, Komponentenlieferanten, Systemintegratoren und Endbenutzern, eine Vielzahl komplexer Anwendungen wie 2D/3D-Bildverarbeitung oder Kraftsteuerung zu verbessern Roboterpfad in Echtzeit im Vergleich zu einem vorprogrammierten Pfad zu fahren.

Yaskawa sah einen Bedarf an einer größeren Fähigkeit, adaptive Funktionsänderungen an traditionellen Industrieroboteranwendungen für Aufgaben mit hohem Mix und geringem Volumen vorzunehmen, und ging eine Partnerschaft mit ein das ROS-Industrial Consortium (RIC) Americas bei der Entwicklung eines robusten Kommunikationstreibers, der Herstellern und Forschern die Möglichkeit bietet, Add-Ons zu erstellen und Wahrnehmungssensoren zu integrieren. Yaskawa bietet die Möglichkeit, diese Technologie mit seinen Robotern zu verwenden, da alle neueren Generationen von Yaskawa-Robotern ROS-fähig sind und modifiziert werden können um die Funktionalität für fortgeschrittenere Aufgaben zu erweitern.

Optimiertes maschinelles Sehen

Wie bereits erwähnt, ermöglichen kostengünstige Sehverbesserungen eine größere Vielfalt von Anwendungen. Vision-basierte Systeme wie FreeMove ^® von Veo Robotics , erfinden die Art und Weise, wie Produkte hergestellt werden können, neu, indem sie Maschinen reaktionsfähiger auf Menschen machen und in dynamischen Sicherheitssystemen gipfeln, die minimale Schutzmaßnahmen verwenden. Das FreeMove-System projiziert alle möglichen zukünftigen Positionen der Objekte in seiner Umgebung und berechnet dynamisch Schutzabstände, bevor es dem Roboter signalisiert, langsamer zu werden oder anzuhalten, wenn dies für die Sicherheit der Arbeiter erforderlich ist.

Systeme wie dieses bieten nicht nur eine Option, die menschliche Arbeiter in die Produktionsgleichung einbezieht, aber auch Robotersysteme mit dieser Technologie können Herstellern dabei helfen, sich besser auf Massenanpassungen, kürzere Produktionsläufe und strengere Qualitätsanforderungen einzustellen, wodurch sie langfristig kostengünstiger werden. Vision geht über das Auffinden von Teilen oder deren Inspektion hinaus, aber sie wird genutzt, um Prozesse wie die additive Fertigung oder die Schweißpfadplanung unter Verwendung von Robotern zu perfektionieren.

„Robotervision wird auch für eine wachsende Zahl von Inspektionsaufgaben eingesetzt “, sagt Chris Caldwell, Produktmanager bei Yaskawa Motoman. „In der Regel schneller und zuverlässiger als Menschen, wird die Roboterinspektion für Hersteller, die die Produktqualität und den Produktdurchsatz verbessern möchten, immer wichtiger.“ Um Ausschuss zu reduzieren, gute Teile zu maximieren und die Gesamtanlageneffektivität zu optimieren, werden flexible Robotermodelle, einschließlich kollaborativer Roboter, in Arbeitszellen integriert, um Oberflächenqualität, Schweißnahtintegrität oder Teilegeometrie sicherzustellen. Der kombinierte Einsatz von Robotern und intelligenten Peripheriegeräten wie fortschrittlichen Bildverarbeitungssystemen, robusten Stromversorgungen, intuitiven Tonanalysen, Schweißnahtprüfsystemen und mehr bietet Fähigkeiten und Konsistenz, die Menschen und koordinierte Messmaschinen (KMGs) nicht bieten können, und kann eine Fülle von Daten für die Informationsgewinnung liefern Produktionsentscheidungen.

Integrierte Vermögensverwaltung

Die enorme Datenmenge, die von vernetzten Geräten bereitgestellt wird, lässt sich am besten mit Edge-Server-Lösungen wie Yaskawa Cockpit™ erfassen, die eine führende OPC-UA- oder andere Datenerfassungsschnittstelle verwenden. Asset-Management-Systeme wie dieses können Herstellern, die sich einen Wettbewerbsvorteil verschaffen möchten, umfassende Einblicke verschaffen. Nehmen Sie zum Beispiel die Schweißnahtqualität. Unabhängig davon, ob es für ein internes Teil verwendet wird oder implementiert wird, um die Qualität von Teilen zu überprüfen, die von einem anderen Teil der Lieferkette eingeführt werden, kann der Einsatz von Robotern in Verbindung mit dieser Art der Konnektivität mehrerer Datenquellen positive Auswirkungen haben.

Dies wirft anhaltende Bedenken hinsichtlich der Lieferkette auf, die für Hersteller weiterhin im Vordergrund stehen. Asset-Management-Lösungen erleichtern die Arbeitssicherheit und bieten die Möglichkeit, vernetzte Fabrikgeräte aus der Ferne zu überwachen und zu verwalten. Tools wie dieses ermöglichen einen integrierten, intelligenten und innovativen Ansatz für die Datenanalyse und helfen Entscheidungsträgern dabei, aktuelle und historische Produktionsvolumina sowie den Betriebsstatus aller angeschlossenen Geräte (einschließlich Roboter) in Echtzeit anzuzeigen. Dies hilft Herstellern nicht nur dabei, fundierte Entscheidungen über die Aufrechterhaltung der Geräteleistung zu treffen, sondern bietet auch die Möglichkeit, Betriebsziele von praktisch überall aus effizient umzusetzen.

Technologiegetriebene industrielle Zukunft

Bis ins Jahr 2022 hinein werden technologische Fortschritte die Marktnachfrage und nachfolgende Roboterinnovationen weiter anheizen, während die Anforderungen an Komponenten und verpackte Konsumgüter weiterhin immer kleiner werdende Toleranzen aufweisen werden. Da die Fehlertoleranz in den Nanobereich zu gehen scheint, wird die Wiederholbarkeit von Robotern zu zusätzlicher Automatisierung führen, insbesondere wenn es um Elektronik, Elektrofahrzeuge, medizinische Geräte und mehr geht. Insgesamt werden Hersteller, die Betriebsstrategien umsetzen, die neue Technologien, einschließlich Roboterautomatisierung, umfassen, höchstwahrscheinlich in der Lage sein, sich schnell an den Marktdruck anzupassen, um anhaltenden Erfolg zu erzielen.

¹ Marktgröße, Marktanteil und Covid-19-Auswirkungsanalyse für kollaborative Roboter, Fortune Business Insights, 2020