انتخاب کوبات مناسب
یکی از آخرین پیشرفت ها در رباتیک، ورود ربات های همکار یا کوبات ها میباشد که باعث تحول در دنیای صنعت شده است.
رباتهای همکار ماشینهای پیچیده ای هستند که با انسانها همکاری می کنند. آنها در یک فرایند کاری مشترک، از اپراتور انسانی پشتیبانی می کنند.
ربات های همکار ربات هایی هستند که قادر به تعامل با محیط خود میباشند. کوبات ها می توانند در همان فضا مانند یک اپراتور و بدون مانع ایمنی کار کند. این همزیستی به این دلیل امکان پذیر است که کوبات ها مجهز به مکانیسم های امنیتی پیچیده و مبتنی بر کنترل نیرو و نظارت مداوم بر اتفاقات اطراف خود هستند. به لطف حس لامسه، دوربین های ویژه و سیستم های ضد برخورد ، آنها ضمن جلوگیری از برخورد، حرکات خود را با حرکات کارگران انسانی هماهنگ می کنند.
مزایای استفاده از ربات های همکار شامل هزینه های کم ادغام و راه اندازی است. روش یادگیری کوبات ها باعث شده تا استفاده از آنها و برنامه نویسی آنها آسانتر شود. آنها نسبت به سایر ربات ها انعطاف پذیر تر هستند: می توان آنها را از یک ایستگاه کاری به دیگری منتقل کرد و به راحتی دوباره برنامه ریزی کرد.
معایب اصلی آنها میزان ظرفیت بار و سرعت کاری آنها است که نسبت به سایر ربات ها پایین تر است.
امروزه کوبات ها به طور گسترده در تولیدات صنعتی به ویژه در بخش خودرو، بازرسی ، جابجایی و در زمینه پزشکی به ویژه در جراحی مورد استفاده قرار می گیرند.
کوبات چیست؟
منشأ این اصطلاح
مایکل پشکین، استاد مهندسی مکانیک در دانشگاه نورث وسترن در ایلینویز و همکارش اد کولگات بیش از ۲۰ سال پیش کوبات را اختراع کردند. در آن زمان بخش رباتیک بر استقلال رباتها تمرکز داشت و نه بر همکاری با انسان. این دو استاد مدعی بودند كه نباید انسانها را از این فرآیند مستثنا كرد زیرا بعضی از وظایف بهتر توسط انسان انجام می شود. از طرف دیگر وظایفی که برای انسان دشوارتر است باید به ربات ها سپرده شود. ایده همکاری انسان و ماشین بوجود آمد.
تعریف
ربات های همکار نسل جدیدی از ربات های مفصلی با ۶ محور یا بیشتر است که برای ایمن سازی در یک محیط صنعتی مشترک با انسان ها طراحی شده اند.
- آنها دارای یک بازو یا دو بازوی سبک و کوچک هستند
- از کوبات ها برای جمع آوری قطعات و بلند کردن و جابجایی اشیاء استفاده می شوند. آنها همچنین برای بسته بندی در انتهای خط تولید مناسب هستند.
- همیشه تحت نظارت یک اپراتور کار می کنند.
- بیشتر کوبات ها قطعات دارای وزن متوسط بین ۵ تا ۱۰۰ کیلوگرم را جابجا می کنند. در بخش هوانوردی، برخی از کوبات ها می توانند تا ۳۰۰ کیلوگرم را بلند کنند.
- آنها دارای سنسورها و دوربینهایی هستند تا محیط اطراف خود را شناسایی کنند، اپراتورهای انسانی را تشخیص دهند و تصادف نکنند.
- از آنجا که از نزدیک با انسانها همکاری می کنند، نسبت به ربات های صنعتی کندتر حرکت می کنند و برنامه ریزی شده اند که در صورت برخورد بازوی آنها متوقف شود.
- برای اطمینان از ایمنی، برای اکثر کوبات ها ضربه ساده به دست برای شروع و متوقف کردن آن کافی است.
چرا از کوبات صنعتی استفاده می کنیم؟
کوبات ها نسبت به ربات های صنعتی معمولی دارای مزایای قابل توجهی هستند:
- پتانسیل آنها در بهره وری و کارآیی آنها نهفته است: آنها در انجام کارهای بسیار تکراری، دشوار و خطرناک به انسان کمک می کنند. اپراتور انسانی می تواند بر روی کارهایی تمرکز کند که بیشترین ارزش افزوده را دارند که این کار باعث افزایش کیفیت نهایی می شود.
- آنها سریع نصب و برنامه ریزی می شوند.
- برخلاف ربات های سنگین و سفت و سخت صنعتی که امکان جابجایی ندارند، کوبات ها می توانند توسط اپراتور از یک کار به کار دیگر منتقل شوند، بدون اینکه نیازی به برنامه ریزی مجدد باشد.
- کوبات ها بدون مانع محافظ کار می کنند. قفس ها اغلب بسیار گران است، بنابراین عدم نیاز به آنها باعث کاهش هزینه ها می شود.
- کوبات ها ارزان تر از ربات های صنعتی معمولی هستند (ارزان ترین آنها از قیمت ۱۰ هزار یورو شروع می شود) و می تواند برای شرکت های کم بودجه ای که می خواهند کارهای خاصی را اتوماسیون کنند مناسب باشد.
- اجرای آنها امکان حفظ ارگونومی محل کار را فراهم می آورد.
- آنها برای کار در نزدیکی انسان ها ایمن تر هستند.
- کوبات ها همچنین نسبت به یک سیستم کاملاً خودکار مزایایی دارند: آنها متنوع تر هستند و بنابراین با تغییرات در تولید سازگار هستند.
چگونه یک کوبات را انتخاب کنیم؟
کوبات ها نسبت به انواع دیگر ربات های صنعتی از تنوع کمتری برخوردارند. آنها به طور کلی ربات های کوچک یا در اندازه متوسط هستند.
با این حال، شما باید آنها را مطابق معیارهای خاص انتخاب کنید:
- حداکثر میزان بار؛
- دسترسی
- تعداد محورها (معمولاً ۶ یا ۷ عدد اگرچه برخی مانند Yumi چندین بازوی مفصل دار دارند و می توانند تا ۱۴ محور برسند).
در جدول زیر خلاصه ای از انواع اصلی این فناوری کوبات های اصلی موجود در بازار و همچنین کاربردهای اصلی آنها ارایه شده است.
کاربردها | ویژگی ها | کوبات |
|
|
YuMi (ABB) |
|
|
سری CR (FANUC) |
|
|
LBR (KUKA) |
|
|
پاندا (Franka Emika) |
|
|
سری UR(ربات های جهانی) |
|
|
سری SIA (Yaskawa Motoman) |
کوبات چه کاربردی دارد ؟
کوبات ها برای هرگونه کار تکراری، کارهای سبک و بارهای کمتر از ۱۰۰ کیلوگرم مناسب هستند (به جز در بخش هوانوردی که بارها می توانند به ۳۰۰ کیلوگرم برسند).
کاربردهای عادی آن شامل موارد زیر است:
- در خطوط مونتاژ: پیچ کردن، چسب زدن، جوشکاری.
- در خطوط تولید: صیقل دادن، لیزر زدن، آزمایش چرخه زیست، بسته بندی، پالت سازی
- بر روی دستگاه: برای مثال قطعه ای را برای آسیاب در دستگاه قرار دهید
- جمع آوری: بخش هایی از سطل آشغال برمیدارد و آنها را روی سینی خالی می کند.
- کاربردهای سبک: حرکت یک قسمت توسط ربات و پایان کار توسط انسان.
کوبات ها در بسیاری از بخش ها از صنعت خودرو گرفته تا لوازم الکترونیکی مصرفی و همچنین در تهیه و توزیع، کشاورزی و دارو استفاده می شوند.
صنعت اتومبیل اولین صنعتی بود که در آن همکاری بین انسان و ماشین شکل گرفت:
- در سال ۲۰۱۳، شرکت بی.ام.دابلیو شروع به استقرار کوبات ها در خطوط مونتاژ درب اتومبیل کرد.
- همچنین در سال ۲۰۱۳، فولکس واگن شروع به استفاده از کوبات ها برای نصب glow plug در موتورهای خود کرد.
- در سال ۲۰۱۵، آئودی کوبات هایی به ابعاد ۱.۴۰ متر ارتفاع با دو بازو در خطوط مونتاژ خود در آلمان معرفی كرد.
در صنعت هوانوردی:
- بوئینگ از کوبات ها در خط مونتاژ ۷۷۷ خود در سیاتل استفاده کرده است.
- نکستاژ، از یک کوبات نیمه انسانی با دو دست که توسط شرکت ژاپنی کاوادا طراحی شده، برای جمع آوری قطعات A380 استفاده می کند.
در بخش الکترونیک:
- از کوبات ها برای انجام کارهای مونتاژ یا آزمایش چرخه زیست استفاده می شود.
چگونه یک کوبات برنامه ریزی می شود؟
بر خلاف ربات های صنعتی معمولی، کوبات ها بسیار آسان برنامه ریزی می شوند.
- نوشتن کد ضروری نیست. نرم افزار آن بصری است، اما به این معنی نیست که لازم نیست اول یاد بگیرید چگونه از برنامه استفاده کنید.
- گزینه دیگر موجود برای کوبات ها، برنامه نویسی با یادگیری است: تنها کاری که باید بکنید این است که به ربات نشان دهید تا یاد بگیرد چه کاری انجام هد.
برنامه نویسی با یادگیری بطور مستقیم در محل کار و با استفاده از یک برنامه انجام می شود. برای برنامه ریزی کوبات ، باید:
- برنامه کوبات را دانلود کنید و وظایف را در آن ایجاد کنید.
- سپس حرکاتی که می خواهید انجام دهد را با دستتان بگیرید و به آن نشان دهید، و آنها را در اپلیکیشین ثبت کنید.
- سپس اجازه دهید کوبات کار خود را انجام دهد.
در صورت لزوم در طول تولید مجدداً برنامه ریزی کنید
آیا استاندارد هایی برای نصب ربات های همکار وجود دارد؟
آیا استاندارد هایی برای نصب ربات های همکار وجود دارد؟
اگرچه کوبات ها به گونه ای طراحی شده اند تا با انسان به شکل ایمن همکاری کنند، اما همچنان ربات های صنعتی هستند. به همین ترتیب، آنها باید مانند سایر دستگاههایی که در یک محیط صنعتی کار می کنند، از استانداردهای ایمنی پیروی کنند.
از سال ۲۰۱۶، استاندارد ISO / TS 15066 دستورالعمل های مشخصی را برای تولید کنندگان و کاربران ربات های همکار ارائه کرده است.
این استاندارد چه چیزی را بیان می کند؟
- این استاندارد شامل تماس می شود زیرا کوبات ها با انسان ها تماس فیزیکی دارند.
- این استاندارد آستانه نیرو و فشار کوبات را مشخص می کند.
- بنابراین ایمنی فقط به معنی جلوگیری از تصادف نیست، بلکه بر روی نیرو و فشاری که اپراتور می تواند هنگام تماس با کوبات بدون زخمی شدن تحمل کند تمرکز دارد.
- آستانه ها چقدرند؟
- استاندارد آستانه را برای ۲۹ قسمت بدنه مشخص می کند.
- آستانه نیرو در قسمت سینه ۱۴۰ نیوتن است.
- آستانه فشار برای عضلات ساق پا و جناغ سینه ۱۲۰ N / cm2 و ۱۷۰ N / cm2 است.
کوبات های آینده چگونه خواهند بود؟
رباتهای متحرک یک گرایش جدید و نوین در رباتهای صنعتی هستند:
- سیار یا روی پلت فرم، کوبات متحرک سومین انقلاب رباتیک را نشان می دهند.
- آنها انعطاف پذیرتر هستند و به خاطر سیستم هدایت لیزری می توانند در کارخانه بدون علامت و آهن ربا بر روی زمین حرکت کنند.
- آنها مانند کوبات های ثابت ایمن هستند و می توانند در کنار انسان کار کنند.
- کوبات های متحرک که در حال حاضر در بازار موجود هستند عبارتند از: OmniRob (کوکا)، ربات آپاس (بوش).
کوبات هایی که از هوش مصنوعی استفاده می کنند نیز در آینده روی کار خواهند آمد. امروز، برای اینکه یک کوبات بتواند کاری را انجام دهد، باید با آموزش به آن اول برنامه ریزی شود. درآینده، با کمک هوش مصنوعی، فقط باید چیزهای اولیه را به کوبات نشان داد تا بتواند کار را دوباره انجام دهد و حتی با گذشت زمان و کسب تجربه آن را بهتر انجام دهد.
تولید کنندگان در حال کار بر روی مشخصه ی زبان هستند تا کوبات و انسان بتوانند با یکدیگر صحبت کنند. برای مثال کوکا (Kuka) با استفاده از NLP (برنامه نویسی عصبی- زبانی) درحال ساخت این فناوری است.