Большинство промышленных роботов работает за защитными заграждениями — подходить к ним во время работы нельзя. Коллаборативные роботы, или коботы, создавались для задач, где человек и машина работают рядом, а иногда — на одном рабочем месте.
Чем коллаборативный робот отличается от обычного
Коллаборативный робот — манипулятор, который физически безопасен для человека в непосредственной близости. Конструкция у него иная: скругленные формы без острых кромок, ограниченная сила движения, встроенные датчики давления и момента. Если человек случайно касается рычага кобота во время работы, тот немедленно останавливается.
Стандарт ISO/TS 15066 описывает четыре режима совместной работы кобота с людьми:
-
мониторинг скорости и расстояния — робот замедляется или останавливается, когда человек приближается;
-
ограничение мощности и усилия — манипулятор работает с пониженной силой, безопасной при случайном контакте;
-
управляемое перемещение под непосредственным контролем оператора;
-
совместное удержание объекта оператором и роботом.
Коботы выпускают Universal Robots, FANUC, ABB, KUKA и Yaskawa. Их сертифицируют по стандарту ISO/TS 15066 — это дает компаниям основание убрать защитное заграждение и установить кобот рядом со сборочным столом.
Коллаборативные промышленные роботы в сборке
Коллаборативные промышленные роботы чаще всего применяют там, где точность важна, а объем производства невелик для полной автоматизации. Типичные задачи — сборка небольших узлов, закручивание крепежа, нанесение клея, установка электронных компонентов на плату.
Кобот воспроизводит одну операцию с точностью до 0,02–0,05 мм на протяжении всей смены. Человек рядом занимается тем, что роботу пока недоступно: контролем качества, загрузкой нестандартных деталей, принятием решений при отклонениях от нормы.
Монтажные задачи и силомоментные датчики
Монтаж — один из труднейших сценариев для автоматизации. Детали бывают гибкими, хрупкими или нестандартной формы; крепеж требует точного усилия затяжки. Коллаборативный робот на производстве закрывает эти задачи с помощью силомоментных датчиков, измеряющих нагрузку на наконечник инструмента в реальном времени.
При монтаже разъемов в электронном приборе кобот вставляет деталь до щелчка с точно заданным усилием. Если сопротивление выходит за допустимый диапазон, манипулятор фиксирует дефект и передает сигнал оператору. Вручную такой контроль практически невозможен — человек не ощутит разницу в 0,3 Нм.
Управление коллаборативным роботом
Обучение кобота проводят прямо в цеху, без специальных знаний программирования. Управление коллаборативным роботом строится на двух методах. Первый — ручное обучение: оператор берет манипулятор за рычаг, проводит его по нужной траектории, и робот запоминает путь. Второй — визуальное программирование через планшет: оператор выстраивает блоки команд на сенсорном экране, как в конструкторе.
Перенастройка под новый продукт занимает от 15 минут до 2 часов. Для традиционных промышленных систем та же операция растягивается на несколько дней. Именно поэтому коботы хорошо подходят для производств с частой сменой номенклатуры.
Когда коллаборативный робот выгоднее обычного
Традиционный промышленный робот быстрее и мощнее, но требует заграждения, специализированного программирования и длительной переналадки. Кобот медленнее — скорость рычага до 1,5–2 м/с против 3–5 м/с у промышленных моделей. Зато его устанавливают за один день и перепрограммируют за час.
Компании покупают коботы там, где объем производства не дает загрузить стандартный робот на 80% и выше, а ручная сборка создает проблемы с качеством или себестоимостью. На производствах с мелкосерийными заказами кобот за год окупает вложения, замещая хотя бы одного оператора.
Применение коботов в электронике и приборостроении
Электронные изделия — одна из самых активных зон развертывания коллаборативной робототехники. Здесь коботы занимаются пайкой, нанесением припоя, установкой разъемов и тестированием плат. Операции требуют высокой повторяемости и минимальных усилий на деталь — и то, и другое у коботов лучше, чем у человека.
На сборочной линии смартфонов кобот Universal Robots UR5 устанавливает аккумуляторный разъем с усилием 8 Н и повторяемостью ±0,03 мм. Производительность на этом участке вырастает в 2,3 раза, а брак по неправильной установке разъема уходит полностью. Сегодня купить кобот и сразу закрыть задачу — не одно и то же: нужна интеграция с конвейером и настройка захвата. Поставщики предлагают готовые ячейки под отраслевые задачи, что сокращает время запуска с нескольких месяцев до 2–4 недель.
