Montážní ramena KUKA představují to nejlepší ze současné robotiky
Dnešní doba je v mnohém kontrastní, mnohé z firem si stěžují na nedostatek zaměstnanců a mnozí zaměstnanci se bojí, že jim roboti vezmou jejich práci. Nic však není tak horké, jak vypadá a lidský faktor bude ve výrobním procesu ještě dlouhou dobu klíčový. Proč by však řadu manuálních, monotónní a stereotypních procesů nemohly zvládat roboti?
O historii i budoucnosti průmyslové robotiky
Německá společnost KUKA letos slaví 120 let od svého založení a 45 let od vytvoření prvního montážního robotického ramena KUKA Famulus. Do vývoje těchto ramen zasahovalo čím dál více okolních technologických trendů. V roce 1996 začali zařízení KUKA spolupracovat s řídícími, systémy na bázi PC a o tři roky později se objevila první spolupráce s internetovou sítí ve formě přenosu diagnostiky.
Kromě výše zmíněných letopočtů je třeba zmínit několik zásadních milníků v historii výroby průmyslové robotiky. Prvním z nich je nástup tzv. kooperativní robotiky. Výrobní roboti jsou mnohdy velmi velcí, těžcí a pohybují se vysokou rychlostí (to je ostatně pro řadu úkonu nezbytné). Případný kontakt s nimi za plného provozu by tak, vzhledem ke kombinaci výše zmíněných vlastností, mohl být pro člověka fatální. Kooperativní (v dalším stupni potom kolaborativní) robotika tento problém řeší a učí roboty, aby při jakémkoli kontaktu s člověkem přerušili svou činnost.
Roboti se kvůli tomu pohybují pomaleji, nemusí však být zavření v bezpečnostních klecích a mohou se stát součástí pracovního prostředí. Systémy navíc umožňují přepínání mezi nekooperativním a kooperativním módem. Robot se tak může pohybovat rychleji tam, kde má podle své pozice jistou, že se s člověkem nepotká a naopak pomaleji v kooperativním módu ve sdílených oblastech.
Kromě výše zmíněné lepší integrace do pracovního prostředí, umožňují tyto roboti přímou spolupráci mezi robotem a člověkem. Některé složité úkoly se tak dají ulehčit a lze skloubit myšlení člověka se silou a přesností robota.
Druhým zásadním zlomem v oblasti robotické automatizace je nástup tzv. Průmyslu 4.0. Někdy bývá tato tendence označovaná jako čtvrtá průmyslová revoluce. Vychází z dokumentů, které byly představeny na veletrhu v Hanoveru v roce 2013. Základem této myšlenky je vytvoření chytrých továren, jejichž systémy budou využívat umělou inteligenci, hluboké učení a metody neuronových sítí.
Základní výhodou toho systému by mělo být zvýšení efektivity výroby. Řada strojů dokáže během procesu výroby vykonávat různé úkony, které je potřeba dělat v přesném pořadí a trvají různě dlouhou dobu. Jeden konkrétní úkol však nemusí dělat jeden konkrétní stroj. Jednou ze klíčových myšlenek průmyslu 4.0 je narušit linearitu sériové výroby a využívat jednotlivé stroje podle jejich aktuálního vytížení. Díky přesným výpočtům AI by se tak mohly razantně zmenšit prostoje ve výrobě i počet potřebných strojů. K pokroku by mohlo dojít především u menších výrobních sérií.
Průmysl 4.0 počítá se zapojením cloudových výpočetních systémů i moderních metod, jako je třeba 3D tisk. Nevýhodou tohoto řešení bude větší náchylnost k možným hackerským útokům. Při vytváření systémů bude jejich bezpečnost klíčovou otázkou.
Jak to funguje dnes?
Dnešní systémy fungují plně na bázi síťové spolupráce. Základem všeho je speciální server, který přijímá instrukce od operátora, respektive programu a následně je překládá výrobní lince. To má mnoho výhod.
První z nich je fakt, že systémy v současnosti umožnují funkci virtualizace výrobního procesu, která je základem správného fungování. Ta dovoluje programátorům vyzkoušet celý proces „nanečisto“ na přesné virtuální kopii celé výrobní linky, včetně přesných parametrů jednotlivých zařízení. Na ní je potom možné projít výrobní program a odhalit případné chyby, nepřesnosti nebo vzniklé výrobní prostoje. Když je program v pořádku je možné jej uvést přímo do výrobního procesu.
Virtualizace se drží trendů současnosti a dokáže spolupracovat s technologií rozšířené reality. Díky tomu je možné prohlédnout si pomocí videa nebo speciálních brýlí celou výrobní linku v chodu, bez toho, aby na místě skutečně byla.
Druhou výhodou toho postupu je centrální řízení celé výrobní linky. Tím se zvyšuje její bezpečnost a efektivita. Výkonný server má neustále přístup k diagnostice celé linky a dokáže, zjistit možné problémy (díky přesné diagnostice často i dříve než opravdu nastanou).
Společnost KUKA, tedy celým názvem KUKA Roboter GmbH dnes poskytuje roboty v mnoha velikostech a váhových kategoriích. Menší robotická ramena mohou sloužit například jako automatický vyměňovač nástrojů v obráběcím stroji, větší pak jako samostatné obráběcí jednotky, manipulátory, platizátory nebo svářecí či lepící stroje.
Největším odběratelem robotů KUKA u nás je automobilový průmysl. Jen v závodech Škody Auto je používáno přes 5000 robotických ramen, v automobilkách Volkswagen na Slovensku další 3000. Čím dál více se roboti začínají prosazovat také třeba v pivovarnictví. Společnost KUKA celkově ročně prodá přes 35 000 svých robotů a jejich počet stále stoupá.
Možnosti svých robotů KUKA prezentovala na robotu barmanovi a baristovi, kteří dokáží automaticky připravit drink nebo výbornou kávu, není pro ně problém manipulovat přesně se sklenicemi, talířky nebo šálky.
Součástí politiky společnosti KUKA je i snaha o co nejlepší informovanost zákazníků. V rámci svých produktů KUKA nabízí nejen stroje v jejich fyzické podobě a programovou výbavu k nim, ale především informace a důkladné seznámení se systémy. Díky vlastnímu středisku s několika školícími buňkami dokáže zákazníka i jeho zaměstnance zasvětit do programovacích postupů pro systémy KUKA v řádu dní. Programovací jazyk vychází z objektově orientovaných jazyků, jako jsou C# nebo Java. Podobné školící buňky se objevují tak na některých vysokých a středních školách, kde na nich studenti mohou testovat své znalosti robotiky.
Důležitou součástí služeb společnosti KUKA je pomoc při návrhu systémů na míru konkrétním výrobním provozům. Vychází přitom z detailních znalostí vlastnosti svých produktů.
Bez spolupráce by to nešlo
Průmyslová robotika je opravdu komplexní obor společnost KUKA proto spolupracuje s řadou partnerů. Jedním z nich je i společnost Siemens, která pomáhá především s dodávkami řídicích systémů. Jedním z produktů společnosti Siemens v této oblasti je speciální odolný přenosný panel, který operátor nosí u sebe a zapojuje jej do různých sestav a může je tako ovládat nebo kontrolovat. Siemens podobně jako KUKA nabízí také poradenské služby v oblasti realizace konkrétních výrobních postupů.
Druhým partnerem KUKY je Národní centrum Průmyslu 4.0, které funguje při ČVUT v pražských Dejvicích. Zde studenti pod vedením akademických pracovníků řeší problémy současné robotiky a pomáhají zlepšovat výrobní postupy i systém jako takový. K dispozici mají různé varianty robotů od malých až po velké průmyslové obráběcí a řeší pomoci nich různé produkty. Jedná se o unikátní pracoviště, které bylo otevřeno v září letošního roku a které má jistě velký potenciál přínosu do budoucna. Jedním z projektů, které v tomto Testbedu jak se zařízení nazývá je vytvoření třetí ruky. Přenosného zařízení, které by pomáhalo pracovníkům
Fotogalerie:
