Stopień wyżej, czyli o 7 stopniach swobody robota współpracującego

Rynek robotów kolaboracyjny zdominowany jest przez roboty sześcioosiowe, czy też, jak inaczej można je nazwać, posiadające 6 stopni swobody (DoF). Przedstawicielami tej grupy są Universal Robots, Doosan, Auba, Hanwha, Omron TM, Techman Robot, czy inni. Przeskokiem generacyjnym wobec nich są koboty, które posiadają siedem stopni swobody. Dokładnie tyle, ile ludzkie ramię. Brzmi dobrze, ale co to w praktyce oznacza dla efektywności produkcji?

Co daje siódmy stopień swobody?

Elastyczność i zasięg efektywny w aplikacji.

7. oś pozwala ustawić robota nawet w wąskich przestrzeniach między innymi urządzeniami. Ma to znaczenie przy efektywnym wykorzystaniu przestrzeni, ponieważ nie wymaga zwiększania powierzchni zakładu, czy kosztownych reorganizacji.

Kobot 7-osiowy potrafi docierać do obszaru roboczego zza rogu. Dzięki temu może pracować z pozycji odsuniętej na bok od pola roboczego. Ma to znaczenie m.in. dla technika, pozostawiając mu wolny dostęp do pola roboczego. Przy wyłączonym kobocie technik może swobodnie przezbroić, czy wyczyścić maszynę lub zrobić na maszynie coś bez użycia kobota. W analogicznej sytuacji ramię kobota 6-osiowego musiałoby zostać zdemontowane wraz z jego stołem roboczym.

Możemy wyróżnić szereg aplikacji (mniejszych modeli maszyn takich producentów jak: Haas, Mazak, Doosan, Okuma czy DMG Mori), gdzie w zakresie zasięgu efektywnego 7-osiowy Kassow Robot o zasięgu ramienia 850mm może swobodnie konkurować z większymi o ponad 300mm zasięgu robotami 6-osiowymi. Mówiąc najprościej: krótsze, ale zwinniejsze ramię robota 7-osiowego może zrobić to samo co większy (i często droższy) model kobota z 6. osiami.

Pierwszy z cyklu filmów pokazujących integrację robota współpracującego Kassow Robots jako proces doskonalenia aplikacji.
Tutaj – cobot 7 osiowy pracuje zza rogu (pozostawiając przestrzeń dla operatora – jeśli potrzebna), symuluje pracę człowieka.

Więcej możliwych aplikacji.

7. oś pozwala na więcej aplikacji. Częściowo wiąże się to z elastycznością, ale nie tylko. Kluczowy tutaj jest dodatkowy ruch na 3. przegubie, który umożliwia zachowanie ścieżki narzędzia (end effectora). Pozwala to m.in. na rozprowadzanie farby, kleju, czy inną obróbkę powierzchni na większej przestrzeni, a także na docieranie do jej trudno dostępnych zakamarków.

Dodatkowy ruch na 3. przegubie pozwala też na bezpieczne przenoszenie delikatnych przedmiotów, albo takich, których orientacja w przestrzeni nie może ulec zmianie w trakcie ruchu. 7. oś daje nam bowiem możliwość zachowania wektora narzędzia, czy trzymanego przedmiotu w zdecydowanie większym zakresie – ograniczonym jedynie długością poszczególnych części ramienia.

Bezpieczeństwo.

Zwiększenie bezpieczeństwa może być rozpatrywane w trzech ujęciach, gdzie każde ściśle związane jest z wcześniej wymienionymi możliwościami kobota 7-osiowego.

W tym miejscu chcemy zaznaczyć, że bezpieczeństwo osób pracujących z robotem kolaboracyjnym może być rozpatrywane tylko i wyłącznie dla całości aplikacji do jakiej jest on wykorzystywany.

Po pierwsze ruchy robota można zaprogramować w taki sposób, aby przenoszony przedmiot lub narzędzie mogło pozostawać tylko w orientacji bezpiecznej dla ludzi. Na przykład poprzez odwrócone ich od ludzi ostrymi krawędziami lub tak, by narzędzie nie opuszczało strefy bezpieczniej (wg specyfikacji technicznej ISO/TS 15066), którą jest wysokość od pasa w górę do wysokości ramion.

Po drugie, co wiąże się z punktem wcześniejszym, kobot z siedmioma osiami może sam sobą osłaniać narzędzie lub przenoszony przedmiot przed ludźmi.

Trzeci aspekt to kwestia usytuowania kobota 7-osiowego w towarzystwie innych maszyn. Z jednej strony pozwala to na zwiększenie przestrzeni dostępnej dla pracowników, a z drugiej zmniejsza ilość miejsc możliwej kolizji i fizycznego dostępu do robota.

Dlaczego jest to rozwiązanie takie rzadkie?

Zbudowanie robota z ramieniem o 7. stopniach swobody nie jest takie łatwe, o czym świadczy rzadkość tego typu rozwiązania. Wyzwania, jakie ten standard stawia przed inżynierami, to software i mechanika.

Drugim aspektem są wyzwania mechaniczne. Składają się na nie możliwości przeniesienia napędu na wszystkie przeguby, z siłą i szybkością która z jednej strony zapewnia bezpieczeństwo, z drugiej – skuteczność działania, a całość mechanizmu jest w stanie znieść obciążenia i temperaturę pracy.

7. oś a software. Dodanie kolejnego stopnia swobody, który musi być uwzględniony przez komputer w celu wyznaczenia optymalnej ścieżki narzędzia – TCP, to nie lada wyzwanie, bo ilość kombinacji rośnie wykładniczo. Drugim aspektem software’owym jest właściwe symulowanie modelu fizycznego, który później użyty zostaje do – z jednej strony – wykonania właściwego ruchu maszyny, a z drugiej – porównywany z odczytami przeciążeń w świecie rzeczywistym, co jest gwarantem bezpieczeństwa.

7. oś a mechanika. Na wyzwania mechaniczne 7 osi składają się możliwości przeniesienia napędu na wszystkie przeguby z siłą i szybkością, która zapewnia bezpieczeństwo i zarazem skuteczność działania. Dodatkowo tak, by całość mechanizmu była w stanie znieść obciążenia, temperaturę pracy oraz zagwarantować sztywność konstrukcji i precyzję ruchów.

Kassow Robots stawia na nową generację

Rozwiązanie w postaci siedmiu osi zostało z powodzeniem zaimplementowane w robotach współpracujących Kassow Robots.

Założyciel firmy, jak i jej główny konstruktor, Kristian Kassow stworzył robota o mocnych napędach, z oprogramowaniem, które pozwala zarządzać całością systemów w sposób intuicyjny i bezpieczny.

Łatwość użytkowania, jak i możliwości zastosowań Kassow Robots w aplikacjach to przeskok generacyjny wobec innych marek.