Od robota do kobota. Nowe technologie zmieniają świat przemysłu

Świat z początku XXI wieku coraz bardziej przypomina ten z naszych dawnych wyobrażeń. Pamiętam czasy dzieciństwa, gdy pytano mnie, jak będą żyli ludzie w XXI wieku. Odpowiadałem, że będziemy latać w kosmos, a zakupy dostarczą nam roboty. Jedną z moich ulubionych bajek byli Jetsonowie z wytwórni Hanna-Barbera, gdzie świat ludzi współistniał ze światem robotów w zgodnej symbiozie. Dzisiaj ta wizja z dziecięcych lat powoli się spełnia, a roboty i automaty przejmują coraz więcej naszych codziennych zadań.

2020-02-25 11:33:36

KRÓTKA HISTORIA ROBOTA

Słowo „robot” pochodzi od określenia „robota”, czyli ciężka praca. Pojawiło się ono już na początku XX wieku. Według pisarzy miał być to humanoidalny twór, który zastępowałby człowieka w wykonywaniu ciężkich i niewygodnych zadań. Jednak w dość krótkim czasie wyobrażenia z kategorii sciencie fiction zaczęły przybierać rzeczywiste kształty. Jednym z pierwszych wynalazców i twórców robota był Nikola Tesla, ale dopiero koniec lat 40. poprzedniego stulecia pozwolił zbudować teleoperatora, czyli urządzenie wykonujące pierwsze sekwencje automatyczne. Był to także początek prac nad obrabiarkami sterowanymi numerycznie, czyli automatami. Pierwszy robot, we współczesnym rozumieniu tego słowa, został zainstalowany w fabryce GM na początku lat 60. ubiegłego wieku, a w 1966 roku pierwsze podobne urządzenie wylądowało na Księżycu. Od tamtego czasu minęło 50 lat, w trakcie których doskonalono rozwiązania komunikacyjne i sprzężenia zwrotne siły, modernizowano rozwiązania mechaniczne, łożyskowania, napędy, silniki oraz elektronikę sterującą. W dzisiejszych czasach pojęcie robota jest już tak powszechne, że zaczynamy zapominać o jego pierwotnym znaczeniu, czyli określeniu urządzenia zastępującego nas, ludzi, w ciężkiej pracy. Dziś roboty zastępują człowieka w kuchni (robot kuchenny – a może bardziej współczesny Thermomix), w odkurzaniu czy myciu podłogi (iRobot czy inne odmiany sprzętów sprzątających z branży AGD), myciu okien czy parzeniu kawy. Zgodnie z publikacjami dotyczącymi robotyzacji stopień automatyzacji według gęstości robotów osiągnął 85 jednostek robotów na 10 tys. pracowników (dane z roku 2017, rok wcześniej stopień automatyzacji wynosił 74 jednostki). Największa gęstość „zaludnienia robotami” (może potrzebne jest tutaj nowe słowo – zarobotyzowania?) występuje, co ciekawe, w „starej” Europie (106 robotów na 10 tys. osób). Druga w kolejności jest Ameryka z 91 robotami. Na trzecim miejscu podium znajduje się Azja z 75 robotami – największy producent i odbiorca robotów. W ocenie IFR (Międzynarodowej Federacji Robotyki) w 2021 roku w przemyśle na całym świecie będzie pracowało około 630–650 tysięcy jednostek nazywanych robotami, nie wliczając w tę liczbę wszelkiego rodzaju automatów i robotów „domowych”.


ROBOT CZY AUTOMAT

 

Podczas obserwowania trendów rozwoju automatyzacji i robotyzacji nasuwa się pytanie, czym różnią się pojęcia „robot” oraz „automat” i dlaczego różnice między nimi są tak zdecydowanie podkreślane. Według Wikipedii automat to „urządzenie, maszyna lub ich zestaw, wykonujące samoczynnie cykl czynności lub operacji określony konstrukcją lub programem, niewymagający bezpośredniego udziału człowieka. Jest to układ sekwencyjny, posiadający przynajmniej jedną pętlę sprzężenia zwrotnego”. Zgodnie z tą definicją automatem może być zestaw urządzeń, który samoczynnie wykona pewne operacje przy zachowaniu wcześniej zaprojektowanej sekwencji. Dla porównania zgodnie z informacjami dostępnymi w Wikipedii „manipulacyjny robot przemysłowy jest automatycznie sterowaną, programowalną, wielozadaniową maszyną manipulacyjną  o wielu stopniach swobody, posiadającą właściwości manipulacyjne lub lokomocyjne, stacjonarną lub mobilną, dla ważnych zastosowań przemysłowych. Programowalność jest zatem kluczową cechą robotów, która odróżnia je od mechanicznych manipulatorów. Oznacza to, że zaprogramowane ruchy lub funkcje pomocnicze robota mogą być zmienianie bez zmiany struktury mechanicznej lub układu sterowania”. Robot jako urządzenie jest pojedynczą maszyną, która może być tak zaprogramowana, by bez zmiany mechanicznej (konstrukcyjnej) móc wykonywać całkowicie odmienne czynności. W automatach jednym z elementów konstrukcyjnych jest często robot mogący manipulować elementami obrabianymi w sposób automatyczny. Świat robotów i podział automatów jest o wiele bardziej złożony. Podobnie jak organizmy żywe, które klasyfikujemy na królestwa, gatunki, rodzaje czy rodziny, świat automatyki i robotyki także dzieli się na rodzaje w zależności od pełnionej przez urządzenie funkcji.

 

EWOLUCJA I ZASTOSOWANIE

 

Ewolucja, jaka następuje w królestwie maszyn, jest fascynująca. W ciągu kilkunastu lat dzięki rozwojowi technologii, sensoryki, komunikacji oraz sztucznej inteligencji roboty stały się doskonalsze i pomagają nam już nie tylko w dziedzinach dla nas trudnych, gdzie ciężka praca – „robota” – rzeczywiście potrzebuje jednostki zrobotyzowanej, ale także w życiu codziennym. Dziedziny, w których szukamy wsparcia automatów czy robotów, to każdy obszar, w którym możemy zastąpić człowieka tak, by zajął się on czymś pożyteczniejszym. Istnieją dziś: roboty przemysłowe (manipulatory spawalnicze, przenoszące, zgrzewające itp.),  roboty w rolnictwie (dojarki, automatyczne podawanie pasz, zbieranie owoców), roboty w służbie prawa (roboty patrolujące, roboty do rozbrajania bomb),  roboty w medycynie (system da Vinci do przeprowadzania zabiegów chirurgicznych),  roboty-zwiadowcy (łaziki na Księżycu, Marsie lub w głębinach oceanu),  roboty w transporcie (coraz bardziej autonomiczne samochody – obecnie znajdujemy się na trzecim poziomie autonomiczności, ale coraz śmielej wchodzimy na poziom czwarty, gdzie kierowca będzie mógł wykonywać „pożyteczniejsze rzeczy”, a auto w większości przypadków poradzi sobie samo), ∞ roboty w rozrywce (doskonale znany dzieciom Furby czy Robosapien to przykład robota rozrywkowego), ∞ roboty w nauce (ASIMO – zbudowany przez Hondę robot eksploatujący możliwości robotów humanoidalnych), ∞ roboty w gospodarstwie domowym (okazuje się, że pralka czy zmywarka także spełniają definicję robota zaraz obok automatycznych odkurzaczy czy mopów myjących. Co ciekawe, znany wszystkim robot kuchenny w myśl definicji robotem nie jest. Jest manipulatorem).

Obecnie jednym z większych wyzwań, szczególnie w świecie przemysłu, jest interakcja robotów z ludźmi we wspólnej przestrzeni lub podczas bezpiecznej pracy w bliskiej odległości.

W zakładach produkcyjnych coraz częściej brakuje miejsca, zatem trudno jest wyznaczać specjalne obszary, w których robot mógłby poruszać się bez kontaktu z człowiekiem. Nie stać nas na izolację. Z pomocą przychodzą nam koboty, czyli roboty współpracujące (cooperation robots – co-bots). Bezpieczeństwo kobotów opiera się na lekkich materiałach konstrukcyjnych, zaokrąglonych krawędziach oraz ograniczeniach prędkości i siły. Mogą one posiadać odpowiednie czujniki oraz oprogramowanie zapewniające właściwe – czyli bezpieczne – zachowanie podczas współpracy. 

 

NOWE TRENDY W ROBOTYZACJI

 

Robotyzacja jest nieuniknioną konsekwencją coraz większej ilości zadań i precyzji, jakich wymagamy w codziennym życiu. Wiele gałęzi przemysłu zaczęło korzystać z robotów wraz z rozwojem technologii wizyjnych czy sensorycznych. Omawiane urządzenia pojawiają się już w branżach takich jak przemysł elektryczny, przemysł maszynowy czy przetwórstwa metali. Wynika to z coraz większej potrzeby zastępowania, a raczej uzupełniania zasobów ludzkich, których wciąż brakuje w stosunku do ilości zadań, przed jakimi staje dzisiaj przemysł. Obecnie roboty to nie tylko popularne układy kartezjańskie, czyli roboty pakujące, poruszające „kończynami” w kierunkach przód-tył, góra-dół czy lewo-prawo. Urządzenia te nie muszą przypominać już ludzkiej ręki w odpowiedniej skali, która mogła poruszać się w sześciu osiach obrotu. Obecnie stosuje się rozwiązania robotów sferycznych, których ramię poziome nie porusza się równolegle do podłoża, ale wychyla się w górę i w dół. Tego typu rozwiązania można dowolnie konfigurować także z układami robotów przegubowych czy „suwnic” z układu kartezjańskiego, co daje możliwości większego wykorzystania manipulatora. Trendy i rozwiązania w komunikacji głosowej pozwalają na coraz łatwiejsze programowanie i w niedługo będziemy świadkami połączenia kobota z programowaniem głosowym, co może przypominać rozmowę Tony'ego Starka z Jarwisem z filmu Iron Man. Najnowsze trendy idą w kierunku łatwiejszego „uczenia się” kobotów dzięki ich interakcjom z ludźmi, na co pozwoli szybko rozwijająca się sztuczna inteligencja. Roboty muszą stawać się coraz bardziej „przyjazne”, co widać już w rozwiązaniach zarówno mechanicznych (rodzaje kompozytów i stosowanych materiałów do wytworzenia robotów), jak i programistycznych (programowanie przy użyciu komend, a w ostateczności programowanie głosowe, które zastępuje skomplikowane języki programowania niezrozumiałe dla przeciętnego człowieka). Różnego rodzaju systemy umieszczane na robotach przemysłowych pozwalają na pozycjonowanie toru jazdy, uczenie się, dostosowywanie sił nacisku ze względu na opór, jaki „stawia” człowiek i sprawiają, że roboty mogą w coraz większym stopniu nie tylko zastąpić człowieka na linii produkcyjnej, ale także w całych sekwencjach wykonywanych przez pracownika. Jednym z wyzwań, przed jakimi staje aktualnie robotyzacja, jest wykonywanie przez roboty prac „nieprzewidywalnych”, takich jak ogrodnictwo, naprawa czy serwis.

Producenci z branży robotów przewidują, że i na te problemy znajdą rozwiązania najdalej w ciągu najbliższego dziesięciolecia. Okazuje się, że człowiek może być coraz pełniej zastąpiony przez robota. Dzieje się tak z różnych przyczyn: ekonomicznej, braków personalnych, precyzji czy trudności z wykonywaniem czynności. Ma za to coraz więcej czasu na „inne rzeczy”. Niestety zauważamy, że coraz częściej zastanawiamy się, czym są te „inne rzeczy”. Przez całą naszą edukację jesteśmy programowani do uczenia się i zapamiętywania sekwencji, a następnie powtarzania ich w dorosłym życiu. Czy jednak nadal musimy uczyć się schematów? Dzięki robotom stajemy się coraz bardziej wolni od powtarzalności i rutyny. Nasza edukacja powinna także się zmieniać oraz dostosowywać, uczyć kreatywności – po to, byśmy jako ludzie wykorzystali tę dawaną nam dzięki rozwojowi robotyki wolność w jak najlepszy sposób

partnerzy
  • Habasit
  • Elesa Ganter
  • Berendsen
  • Efaflex
  • BTC AG
  • Tsubaki
  • EMTSystems
  • Albeco
  • Parker Hanifin
  • EURO Pro Group
  • Lean Action Plan
  • Sternet
  • SSI Schaefer
  • TQM Soft
  • Protekt
  • Finder
  • Colt International
  • GT85
  • TEST Systemy Uszczelniajace
  • Flir
  • Optibelt
  • Rittal
  • Cantoni
  • IGUS
  • Elokon
  • Heico
  • Cert Partner
  • HF Inverter
  • Exxon Mobil
  • Conrad
  • SEW Eurodrive
  • Expo Silesia
  • Pruftechnik Wibrem
  • Ecol
  • CC JENSEN
  • Cold Jet
  • AS Instrument
  • Pilz
  • ZETO
  • Ingersoll Rand
  • Tribotec
  • Lobo Solutions
  • NTN SNR
  • Apator
  • Schmersal
  • Elmodis
  • Amargo
  • Lotos Oil
  • FESTO
  • Hormann
  • Orlen Oil
  • HI VIB
  • MADevice
  • Hansford Sesnsors
  • NSK
  • Queris
  • ABUS
  • Nowimex
  • BalticBerg
  • Tubes
  • Karcher
  • ISL
  • VIMS
  • Staubli
ZNAJDŹ NAS: