Mobilní platformy se autonomně pohybují ve výrobních závodech a dopravují produkty z jednoho stroje do druhého. Tento scénář je již v určitých odvětvích průmyslu reálný.
Pokud jsou výrobní části příliš těžké, aby se mohly pohybovat pomocí lidské síly, jsou tzv. Autonomous Guided Vehicles (AGV) kvalitním řešením. V tomto případě není nutné, aby byla každá nová operace začleněna do stávajících výrobních linek. Tyto další možnosti znamenají větší flexibilitu výroby a často i rozhodující konkurenční výhodu. Mobilní robotické systémy, které nejenom přepravují výrobky, ale také jsou schopny je opracovávat a provádět na nich různé operace a zároveň spolupracovat přímo s lidmi, se stanou nedílnou součástí flexibilních řešení výroby budoucnosti. Postupně nahradí průmyslové roboty starších generací, které provádějí opakovaně stejné úkoly na omezeném chráněném místě, pevně ukotveny k podlaze.
Roboty se učí pohybovat
Mobilní robotické systémy hrají klíčovou roli v řešení výroby zítřka a představují zásadní krok ve vývoji platforem AGV. Ve spojení s přemístitelným robotem budou autonomní navigační platformy schopny provádět nejen konvenční dopravní úkoly, ale také různé operace při nakládání nebo vykládání a v případě potřeby spolupracovat přímo s lidmi. Jinak řečeno: roboty se “učí” pohybovat, což jim umožní se pružně přemísťovat na různých výrobních úsecích, místo toho, aby stály pevně ukotveny za bezpečnostními ploty. Poté nebude nutné přepravovat výrobek k robotu, místo toho se on přesune přímo na pracoviště a provede potřebnou operaci.
Neomezené možnosti aplikací
Tato nová mobilita otevírá možnosti potenciálních aplikací pro roboty v mnoha průmyslových odvětvích, ve kterých byly investiční náklady pro jejich použití dříve příliš vysoké. Je-li robot mobilní a může se pohybovat mezi různými výrobními stanicemi a spolehlivě provádět operace na každé z nich, doba návratnosti investice je podstatně kratší. Nová mobilita také dělá roboty vhodným řešením všude tam, kde lidé pracují v nepříznivých pracovních podmínkách a technika tak může převzít zátěž za své lidské kolegy. V konstrukci letadel například AGV přesouvají součástky vážící několik tun s milimetrovou přesností a roboty nahrazují svou činností náročné nebo monotónní úkoly pracovníků. Existuje mnoho příkladů aplikací, od vrtání, nýtování, šroubování a polohování až po nanášení povlaků, lepidel a tmelů. Například mobilní robotický systém může aplikovat antikorozní těsnicí materiál na švy na vnějším plášti letadla. Pro stacionární roboty jsou tyto komponenty příliš velké - mobilní roboty jsou flexibilní a pohybují se podél komponentů požadovanou rychlostí a lze je používat i pro jiné úkoly, jako je například příprava materiálu. Mobilní robotické systémy mohou také nabídnout kvalitní služby při výrobě v čistých prostorech. Roboty mohou uplatnit své přednosti tam, kde se provádí výroba citlivých součástí a jsou požadovány nejvyšší nároky na vnitřní klima, čistotu a prostředí, protože roboty nezpůsobují žádné kontaminace. Až dosud měly roboty omezené využití kvůli jejich nedostatku mobility a lidé museli nosit nepohodlné ochranné obleky pro práci v tomto speciálním prostředí. To se však změní.
50 prototypů mobilních robotických systémů KUKA v provozu
Společnost KUKA v posledních letech vyvinula různé prototypy mobilních robotických systémů, z nichž asi 50 se v současné době testuje u společností z různých oblastí průmyslu. Mnoho firem ocenilo výhody nové mobility a společnost KUKA dostává nové poptávky. Systémy mobilních robotů KUKA se dostaly do sériové výroby na konci roku 2017. Platforma KMR (KUKA Mobile Robotics) zahrnuje všechny čtyři základní části, které mobilní robotický systém vyžaduje, aby byly plně využity jeho výhody:
- mobilní platformu,
- inteligentní navigační systém + SW
- flexibilního robota
- výkonný řídicí systém s intuitivním ovládáním
Zákazníci společnosti KUKA obdrží všechny komponenty tohoto systému z jediného zdroje, což žádný jiný výrobce robotů momentálně nenabízí. Modulární systém umožňuje zákazníkovi vybrat si ten, který potřebuje pro splnění jeho specifických výrobních požadavků.
Počet dostupných variant mobilních robotických platforem KUKA roste
Základním prvkem pohyblivého robotického systému je mobilní platforma. V závislosti na požadované nosnosti nabízí společnost KUKA tyto varianty:
- mobilní platformu KUKA omniMove (KMP) s nosností přesahující 3 tuny,
- KMP 1500 s nosností do 1,5 tuny
- KMP 200 s nosností do 200 kg
Všechna tři řešení mají speciálně vyvinutou pohonnou jednotku KUKA omniMove založenou na technologii kol Mecanum. Ta zajišťuje její všesměrový pohyb. Specificky upravená kola se mohou pohybovat nezávisle na sobě. To umožňuje provádět např. rotační pohyby v co nejmenším možném prostoru. Jednotky se tak mohou rychle a kompaktně pohybovat ve všech směrech.
Platformu KUKA omniMove lze řídit pomocí ovladače nebo se pohybuje autonomně. Může být také volitelně rozšířena o samostatný zdroj energie. Platforma KMP 1500 je schopna zastavit s přesností ± 3 milimetry i v těsných prostorech. Výsledkem jsou úsporná a vysoce přesná automatizační řešení pro logistiku. Stejně jako všechny platformy má i nejmenší mobilní platforma KUKA KMP 200 ochranné pole, které lze definovat pro rychlosti od 0,1 do 0,83 m za sekundu podle konkrétní aplikace. Systém automaticky zastaví mobilní platformu, pokud k ní přichází osoba. Je proto předurčena pro spolupráci člověka a robota při operacích s výrobky.
Navigační software pro bezpečný pohyb
Mobilní platformy také potřebují inteligentní navigační software, aby byl zajištěn jejich bezpečný pohyb. KUKA.NavigationSolution je ideální variantou pro jejich autonomní navigaci bez rizika kolize a nutnosti speciálního značení. Všechny mobilní robotické systémy firmy KUKA jsou vybaveny bezpečnými laserovými snímači a senzory kol. Používají se především k vytváření map pracovního prostředí a okolí pomocí metody SLAM (Simultaneous Localization and Mapping), které slouží jako základ autonomní navigace. Systém také flexibilně reaguje na změny v prostředí, které se objevují v logistickém systému. Použití virtuálních drah umožňuje přesunout platformu bezpečně po definovaných trasách. Ve výrobních závodech, kde používají mobilní roboty tento moderní navigační software k přesunu z místa na místo, odpadá nutnost označování podlahy, vkládání indukčních smyček nebo magnetů. Použití bezpečných laserových skenerů umožňuje mobilním platformám sdílet cestu nebo pracovní prostředí s operátory. Pokud je na platformě nainstalován robot s možností HRC (Human Robot Collaboration), systém může aktivně spolupracovat s operátorem.
Když robot KUKA LBR iiwa získá volnost pohybu
Teoreticky mohou být všechny roboty KUKA instalovány na mobilních platformách. Robot LBR iiwa je v současné době standardně nabízen ve verzi KMR jako varianta řešení pro spolupráci mezi lidmi a roboty (HRC). V modulárním systému KMR iiwa se spojují výhody robustního lehkého robota LBR iiwa s výkonem mobilní platformy KMP 200. KMR iiwa je nezávislá na umístění a vysoce flexibilní – to je ideální základ pro splnění požadavků Průmyslu 4.0. Sedm speciálních snímačů na každé ose robotu KUKA LBR iiwa činí systém KMR iiwa vysoce citlivý na své okolní prostředí. Naviguje bezpečně a bez nutnosti ochranného oplocení - vnější kontakt způsobí okamžité zastavení. KMR iiwa dosahuje přesnosti zastavení platformy až do ± 3 milimetrů, a to i v těch nejtěsnějších prostorech. Díky řešení KUKA.NavigationSolution se spolehlivě pohybuje kolem všech překážek a hledá novou alternativní trasu. Kombinace 7osého robota a všesměrové platformy umožňuje maximální flexibilitu. KMR iiwa byl zcela vyvinut společností KUKA: robot, platforma, řídicí systém a software jsou založeny na sériových produktech KUKA a jsou optimálně zkoordinovány. KUKA v současnosti konstruuje platformu KMR QUANTEC jako individuální řešení pro zákazníka. V budoucnu se mezi mobilní zařadí i roboty série KR Cybertech.
Řídicí systém budoucnosti - KUKA Sunrise
Základ inovativní platformy KMR iiwa tvoří technologie KUKA Sunrise vyvinutá speciálně pro robot LBR iiwa, která spojuje řídicí systém KUKA Sunrise a software KUKA Sunrise.OS. Jeho rozhraní, flexibilnost, výkon, otevřenost znamenají prakticky neomezené možnosti automatizace. V budoucnu bude možné řídit několik robotů LBR jediným systémem.
Závěr
Aby bylo zajištěno stoprocentní využití robotů v průmyslu a sníženy náklady na výrobu stále menších sérií a širokého rozsahu modifikací produktů, je třeba hledat flexibilní řešení. Této pružnosti je nyní možné dosáhnout pomocí kombinace mobilní platformy, inteligentního navigačního softwaru, robota schopného HRC a výkonného řídicího systému, který je způsobilý se přizpůsobit specifickým požadavkům zákazníka. Takové řešení šetří místo ve výrobních prostorech a také pomáhá předcházet pracovním úrazům. V souhrnu tyto výhody činí mobilní robotické systémy extrémně atraktivní pro výrobu budoucnosti.
Vzhledem k tomu, že takový systém musí být přizpůsoben specifickým požadavkům zákazníků, všechny klíčové komponenty by měly pocházet z jediného zdroje z důvodu jejich optimální harmonizace. Společnost KUKA tak hraje průkopnickou roli v této nové oblasti flexibilní výroby budoucnosti.
Více informací na: www.kuka.com
