Zatímco ještě před deseti lety se jednalo o nově vznikající technologii, která byla obecně přijímána skepticky, dnes jsou kolaborativní roboti - známí také jako coboti - nejrychleji rostoucím segmentem průmyslové robotiky. A jsou navrženy tak, aby úzce spolupracovaly s lidmi. Tento termín má velmi přesný význam, který vychází ze spojení dvou slov kolaborativní a robot, a ve skutečnosti popisuje robotickou technologii schopnou kombinovat provozní i integrační flexibilitu a schopnou zcela bezpečně komunikovat s okolním prostředím a přirozeně i s operátory, s nimiž stroje sdílejí konkrétní úkoly.
Pochopíte tedy, že koboty mají v kontextu podnikových inovací sílu zásadně změnit paradigmata výroby a práce a tradičně chápaný vztah mezi strojem a člověkem. A pokud je pravda, že robotika a umělá inteligence obecně exponenciálně rostou, stejně tak nástup Průmyslu 5.0 s sebou přinese významné změny ve společnosti a nové scénáře pro uplatnění tohoto typu inovací. To vše ve jménu udržitelnějšího, odolnějšího a na člověka zaměřeného průmyslu.
Koboti: definice a historie kolaborativních robotů
Kolaborativní roboti jsou z definice schopni automatizovat velké množství aplikací a pohybovat se v mnoha různých oblastech. Máme co do činění s výkonnými a flexibilními nástroji, které jsou díky své jednoduchosti a rychlosti programování připraveny okamžitě vstoupit do výroby a ve velmi krátké době přejít od jedné činnosti k druhé. První definice cobota byla zaznamenána v patentu z roku 1999, který se věnuje "přístroji a způsobu přímé integrace mezi člověkem a obecným manipulátorem řízeným počítačem". Dnes se popis týká něčeho, co bychom nazvali inteligentním asistenčním zařízením (IAD), prakticky předchůdcem moderních kobotů, které se hodilo slavné společnosti General Motors k implementaci robotiky v přeplněném a velmi konkurenčním automobilovém odvětví.
Konečným cílem bylo pomáhat pracovníkům při montážních operacích, přičemž stroj se pohyboval v neklidném prostředí. Teprve v roce 2004 vydala německá společnost KUKA, která je průkopníkem kolaborativní robotiky, ve spolupráci s německým Ústředním leteckým a kosmickým institutem model LBR3, prvního lehkého cobota s vlastním zdrojem energie pro pohyb, který byl následně v letech 2008 a 2013 zdokonalen dalšími dvěma modely.
Dánská společnost Universal Robot ve stejném roce uvedla na trh robot UR5, prvního kobota schopného bezpečně plnit úkoly společně s pracovníky, čímž fakticky zahájila éru flexibilních kolaborativních robotů - vyznačujících se nižšími náklady a snadnějším používáním. Navzdory počáteční skepsi roste nyní trh s průmyslovými roboty stabilně o 50 % ročně. Při obratu přes 3 miliardy dolarů. V porovnání s tradičními průmyslovými roboty jsou roboty používané v kolaborativní robotice extrémně malé a lehké a jsou navrženy tak, aby mohly pracovat po boku lidí. Aniž by potřebovali ochranu nebo ohrazení, mohou coboti dodržovat vzdálenosti a bezpečnostní opatření, a to jak mezi sebou navzájem, tak s lidmi, díky využití stále přesnější nativní bezpečnosti, pokročilých senzorů a pokročilého programování. Uveďme jen několik příkladů: jsou schopny zastavit v případě kontaktu s obsluhou nebo zpomalit v případě hrozícího kontaktu, nemluvě o tom, že časy a vzdálenosti zastavení jsou programovatelné a přizpůsobitelné. Oblast kolaborativní robotiky je proto nevyčerpatelným zdrojem nových příležitostí pro integraci automatizace do tzv. inteligentní továrny. Cobot je kompaktní a bezpečný robot, ale především je to nástroj s vlastní inteligencí v rukou pracovníků a obsluhy obecně. A jak jsme již zmínili, vyznačuje se výraznou jednoduchostí programování a používání, spolu s typickou rychlostí integrace do výrobního řetězce a téměř okamžitou ekonomickou návratností investice. Je proto přirozené uvažovat o kolaborativních robotech jako o antropomorfních strojích s pohyby v šesti osách, které jsou navrženy přesně tak, aby splňovaly kritéria bezpečnosti, flexibility a kompaktnosti.
Kollaborativní a průmyslové roboty: rozdíly
Když už máme obecnou představu o tom, co jsou to kolaborativní roboty, zdá se být zřejmé, že roboty používané soukromými společnostmi a veřejnou správou nejsou všechny stejné: rozlišujeme je podle velikosti, rychlosti, rozsahu činnosti, aplikačních dovedností a provozní flexibility. Nezapomeňte na náklady a potřebu či nepotřebu bezpečnostních bariér. Rozdíly mezi coboty a tradičními roboty jsou v tomto odvětví obzvláště výrazné a lze je zjednodušeně popsat třemi specifickými vlastnostmi. První z nich je již zmíněná úroveň bezpečnosti, která je v kolaborativní robotice tak vysoká, že umožňuje strojům jednat bez nákladných překážek díky 17 nativním bezpečnostním prvkům, které jsou standardně přítomny pod jejich pláštěm, a široké škále senzorů. Druhá souvisí s flexibilitou, která je skutečnou charakteristikou cobotů.
Tradiční roboty totiž vedou k rigidní automatizaci, která je optimální pouze pro velké objemy výroby, zatímco coboty lze díky jejich malým rozměrům snadno přesouvat v rámci průmyslu a používat je pouze tam, kde je to potřeba. Flexibilitu těchto nástrojů podtrhuje nejen jejich snadné programování, které jde ruku v ruce s rychlostí nasazení - třetí vlastnost na seznamu. Programování, které je jednoduché a intuitivní, lze provádět dvěma různými způsoby: tzv. teach pendantem, který využívá funkce dotykové obrazovky a grafické šablony k okamžitému nastavení programů cobota, a volným pohonem, který umožňuje programovat robota pohybem jeho paže v prostoru tak, aby mohl dokonale kopírovat požadovanou činnost.
Prakticky se jedná o řešení připravené k použití, které je schopné vylepšit výrobní linky a procesy, a to i díky napájení 220 V, které umožňuje integraci prakticky kdekoli - dokonce i v některých civilních podmínkách. Aplikace, která je řízena synergicky operátorem a kolaborativním robotem, je také o 85 % produktivnější než plně automatizovaná nebo plně manuální aplikace, a to právě díky schopnosti cobotů spojit to nejlepší z lidské práce a přesnost automatizace s jasnou výhodou.
Dalším velkým podnětem pro využití kolaborativní robotiky je skutečnost, že tyto stroje mají schopnost přecházet z jednoho úkolu na druhý bez přerušení. A to bez ohledu na odvětví použití, velikost podniku a povahu výrobku, což z něj činí velmi vhodnou technologii i pro montážní linky pracující s malými dávkami a smíšenou výrobou.
Vývoj kolaborativní robotiky
Ačkoli jsme v úvodních řádcích chtěli zdůraznit, jak rychle se kolaborativní roboty vyvíjejí a rozšiřují, v současné době poměrně dost podniků vyjádřilo pochybnosti o jejich integraci, přičemž pro většinu výrobních závodů je stále obtížné předvídat jejich skutečné uplatnění. Stejně jako v každé oblasti vědy a techniky i v případě kobotů existuje několik omezení a výzev. Rýmuje se především s nutností usilovat o vytříbenější manuální zručnost, zejména při sběru a zpracování drobných a poměrně choulostivých součástek. Druhý se souběžně zaměřuje na schopnost rychlého rozhodování, aby se vyhnul překážkám a nepřerušil výrobu - se všemi důsledky, které z toho vyplývají.
Přední společnosti v oboru již pracují na řešení těchto náročných výzev a hledají odpovědi vývojem kobotů vybavených stále rychlejšími procesory a integrovanými systémy vidění. Tato řešení vytvářejí ambiciózní, ale futuristický obraz Průmyslu 5.0 a umožní kobotům exponenciálně zvýšit produktivitu. Nejen to, ale stroje s kolaborativním charakterem pomohou omezit - a nakonec i vyřešit - kritické otázky a problémy v rámci každého výrobního cyklu, což přinese zlepšení z hlediska úspor energie, zdrojů a času.
Není tedy náhodou, že mezi vlastnosti nové generace průmyslových robotů patří větší všestrannost použití, pohotová přizpůsobivost předem neznámým situacím, přesnost polohování a opakovatelnost provedení, jak jsme již několikrát zmínili. Coboti zkrátka představují jak neustále rostoucí současnost, tak stále více automatizovanou budoucnost: obavy, a to i ze strany těch, kteří v této oblasti pracují, mají stále důvod k existenci, ale vzrušení z dalšího vývoje je hmatatelné. Filozofie programování kobotů je totiž založena na vítězných parametrech, vývoji a používání skutečných mechanických, robotických a vysoce kloubových ramen.