hirdetés
hirdetés

Robotika

Kollaboratív robotok a gyakorlatban

Vannak gyárak, amelyek jelszava: ember-robot együttműködés. A kicsi és könnyű robotok néhány éve már reális alternatívát jelentenek. De milyen hasznot tud hozni egy ilyen robotkar a modern laboratóriumokban?

hirdetés

Az együttműködő robotok zárt térben közvetlenül az emberekkel dolgoznak együtt. A könnyűrobotokat manapság világszerte a legkülönbözőbb ágazatokban alkalmazzák, így például tisztítási és Pick&Place-feladatokra, vagy épp olyan munkafolyamatoknál, melyeket a magas ismétlésszám mellett is minden alkalommal pontosan ugyanazzal az erővel és rendkívüli precizitással szükséges végrehajtani. A gyógyszer- és ipari laborokban, valamint az orvostechnológiai megoldásoknál is egyre gyakoribb az ilyen jellegű felhasználás.

Az együttműködő robotkar
Az együttműködő robotkar

Egy gyakorlati példa: a hallókészülékeket gyártó dán Oticon többféle, a fülben rejtve hordható készüléket állít elő. A cég olyan, gazdaságilag is megvalósítható kisebb szériákat is gyárt, melyekkel a hallókészülékek viselése – a méretcsökkenésnek köszönhetően – jóval kényelmesebbé válik. Ezek előállítása során ugyanakkor szükségszerűen mikro-komponensekkel dolgoznak, melyek gyakran nem nagyobbak egy-egy milliméternél.

Az egyes darabok fröccsöntés utáni kiemeléséhez az Oticon egy vákuum-rendszerrel ellátott UR5 robotot szerelt be, amely a dán Universal Robots hattengelyes robotkarja. A robot egyszerre legfeljebb négy apró alkatrészt emel fel, majd minden egyes darabot külön tubusba helyez el, hogy azok nyomon követhetőségét később is biztosítani lehessen. Ezzel immár a modern laboratóriumok számára is komolyabb kiadások nélkül lehetséges a filigrán, kisméretű darabok könnyűrobotok általi gyors, ugyanakkor precíz kezelése.

A robotok beköltöznek a laborba

Mivel a robotok eszköztartó feje az egyéni igényeknek megfelelően különböző szerszámokkal szerelhető fel, a felhasználók lehető legkülönbözőbb módon alkalmazzák a robotokat. A krakkói AGH Műszaki és Tudományegyetem Lengyelországban két kihívásra talált megoldást UR-robotok segítségével. Az egyik állomáson urigenitális beavatkozások pontosságának növeléséhez egy UR5 robot végzi az őssejtek beültetését a fogadó sejtbe. Azért választották a robotot erre a magas precizitást igénylő feladatra, mert minden esetben, újra és újra pontosan ugyanazt a mozgást képes végrehajtani, és ismétlési pontossága mindössze 0,1 mm, amelyet egy ember a legnagyobb koncentrációval és kitartással sem tud fenntartani.

Egy másik projektjében az egyetem egy – a rákos megbetegedések kemoterápiás kezelése során alkalmazott – citosztatikus gyógyszerek előállításához használt keverőállomáson alkalmaz UR5 robotot. Mindeddig a gyógyszert csak speciálisan felszerelt kórházpatikák munkatársai állíthatták elő, mert a folyamat során erősen mérgező anyagok szabadulnak fel, melyek közelében csupán néhány órát lehet folyamatosan dolgozni. Az UR-robotra ezek nincsenek hatással, ráadásul oxigénben gazdag légtérre sincs szüksége. Így hatékonyan lehet automatizálni olyan folyamatokat, melyek 0 és 50° Celsius fok közötti környezeti hőmérsékleten zajlanak, és amelyekhez korábban a munkatársakat költséges felszerelésekkel kellett ellátni.

Robotokkal megy a közös munka
Robotokkal megy a közös munka

Sokoldalú eszköz

A fentiek mellett sok egyéb feladat van a laboratóriumokban, melyeket a robot-kolléga át tud venni. Ha például valaki egy mérőműszerrel nagyobb mennyiségben szeretne mintákat vizsgálni – például baktériummintát elemezni vagy égéspróbát végezni – egy munkatársnak minden egyes mérés után ki kell cserélni a mintákat. Egy robottal automatizálni lehet ezt a folyamatot. Ha minden minta rendelkezésre áll, a robot „keze ügyében” van, és az be tudja tenni a gépbe, a mérések akár éjszaka is folyamatosan mehetnek anélkül, hogy valakinek felügyelnie kellene a munkafolyamatot. Mindezzel időt lehet spórolni, és megszabadítani a munkatársakat egy monoton tevékenységtől, mely helyett jelentősebb munkáknak szentelhetik az idejüket.

A robot akár úgy is beprogramozható, hogy érzékelje, ha az általa kifejtett erő a mozdulat során – az előírthoz képest – valamiért erősödik, vagy épp gyengül, így észleli, ha a vizsgált tárgy esetleg összetörik; és leállítja a munkavégzést.

Más esetekben gépek, munkadarabok vagy tárolóeszközök abszolút mértékben precíz tisztítása a döntő kritérium. Ha egy embernek több száz alkalommal kell végrehajtania ugyanazt a mozdulatot, várható, hogy előbb-utóbb valamilyen hiba történik. Egy robot minden tisztítási folyamat során ugyanazzal a pontossággal jár el, így pedig minden egyes esetben eléri és kitakarítja a sarkokat és zugokat. Egy védőfóliával ellátva ráadásul tisztaszoba-kompatibilissé tehető, amit könnyű fertőtleníteni és tisztítani.

Robot az Oticon gyárban
Robot az Oticon gyárban

Dinamikus páros: az ember-robot együttműködés

Mivel a ko-botok esetében ember és gép a lehető legszorosabb értelemben fogja egymás kezét, nyitottságra és időre van szükség, hogy az újfajta gondolkodásmód kialakuljon. Az új könnyűrobotok asszisztensként szolgálnak, melyek kényelmesebbé teszik a munkahelyeket, és átveszik az ismétlődő, valamint ergonómiailag kedvezőtlen feladatokat. Ez mind az alkalmazottaknak, mind a cégeknek jó, mivel az így nyert időt minőségellenőrzésre, vagy más, az optimalizálást lehetővé tevő feladatokra lehet szánni. A kérdés ugyanakkor adott: hogyan lehet teljesen biztonságos ember és gép közvetlen együttműködése?

Az UR-robotok három elemből állnak: a kontrollerből, az ízületekből, valamint az ízületek közötti kapcsolóelemekből. Minden ízületet egy-egy 48 Voltos egyenáramú szervomotor hajt, így a robot minden mozdulatát és sebességét fokozatmentesen tudja szabályozni, ez utóbbi pedig lehetővé teszi a mozgásfolyamatok pontos vezérlését. A motor tartóárama arról is gondoskodik, hogy a várakozó pozíció is mindig pontos maradjon. Így többek között a precizitást, gondosságot és biztosságot igénylő műtétek kézmozdulatainak mérése is lehetővé válik.

Az innovációs folyamat „szíve“ az úgynevezett ember-robot együttműködés. A könnyűipari robotok – melyeket a TÜV vizsgált be és igazolt – akár 15, egyedileg állítható biztonsági funkcióval vannak ellátva, így a sikeresen teljesített kockázatelemzést követően alig van szükség biztonsági berendezésekre, sőt sokszor védőkerítések nélkül is használatba lehet őket venni. A robotok folyamatosan felügyelik az ízületek áramellátását. A mindenkori áramot, valamint néhány további paramétert mérve képesek megállapítani a rájuk ható erőket, melyeket azután valós időben összehasonlítanak a várható statikus és dinamikus erőkkel. Ha egy váratlan ütközés történik, a megnövekedett mechanikus ellenállás miatt a kapott értékek eltérnek, a robot pedig azonnal megáll. Az Universal Robots többízületű robotkarjai esetében elegendő – a beállításoknak és adott modellnek megfelelően – egy csupán 50 vagy 100 Newton erejű erőhatás, hogy az automatikus biztonsági stop életbe lépjen.

Az UR3
Az UR3

Könnyű súly, könnyű kezelés

Az automatizálásnak segítenie kell a fennálló és új kihívásokkal szembeni helytállásban. Ám ez csak akkor sikerülhet, ha a robotok használata könnyű, intuitív és helytakarékos, hogy az akár egy már működő gyárban is gyorsan és hatékonyan felvehesse a ritmust. A felhasználás komplexitásától függően a könnyűrobotok telepítése akár fél nap alatt is lehetséges, így alacsony ismétlési ráta mellett is megéri a használatuk.

A robotkart az úgynevezett oktatási módban egyszerű új feladatokra betanítani. A folyamat során szó szerint megmutatják a robotkarnak az egyes elérendő végpontokat, vagyis a programozó csupán kézzel a megfelelő pontra „viszi” a robotkart, majd ezt az érintőképernyőn elmenti. Az intuitív felhasználói felületnek köszönhetően azok a munkatársak is könnyen, rövid idő alatt meg tudják oldani a programozást, akik egyébként nem rendelkeznek semmilyen ilyen jellegű ismerettel. A programozás, a hosszú oktatások és a drága védőcellák telepítésének gyakorlati költsége így jelentősen csökken.

A könnyűrobotok hatása

Az emberek és robotok közötti együttműködést a vállalkozások és alkalmazottak számára nyújtott többletérték jellemzi, hiszen a cégek rövidebb feldolgozási időre, költségcsökkenésre valamint megnövekedett termékminőségre törekszenek. A robotok átveszik az ergonómiailag kedvezőtlen feladatokat, és folyamatosan azonos hatékonysággal dolgoznak – olyan körülmények között is, ahol az emberektől ez nem elvárható. A technológia a laboratóriumokban is új lehetőségeket teremt, hiszen olyan folyamatokat lehet automatizálni, melyek korábban rendkívül idő- és költségigényesek voltak. A hatékony automatizálás immár azon kisvállalatok és modern laborok számára is elérhető, melyeknek korábban nem állt rendelkezésükre a szükséges hely és más források. A kreatív példák igazolják: a lehetséges felhasználási módoknak nincs határa.

UR-család

Az UR3, UR5 és UR10 robotkarokat teherbírásuk után nevezték el, egyenként 3, 5 vagy 10 kilóig terhelhetőek. A legújabb modell a sorban az UR3-as. A csupán 11 kilogrammos asztali robot a teljes termelési folyamat során 0,1 milliméteres pontossággal és következes erőt kifejtve dolgozik. Forgóízületei mindegyike 360 fokos, míg eszközillesztő felülete végtelen forgással rendelkezik. Az „asztali robot” jelzőt csekély méretének köszönhetően kapta. Egészen korlátozott helyigény esetén is tud dolgozni, akár egy laborasztalon is, centikre ember kollégáitól.

(forrás: Universal Robots/GyártásTrend)
hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés