Aktuální vydání

celé číslo

07

2019

Řízení dopravy a budov

celé číslo

Průmyslové roboty – stále se rozvíjející oblast automatizace

Kam směřuje rozvoj průmyslových robo­tů, je otázka, na kterou jsme hledali od­pověď u odborníků z firemního a akade­mického prostředí. Ti se v anketě vyjád­řili i k použití robotů v malých a středních firmách. Pozornosti neunikla ani oblast servisních robotů, tedy pomocníků, kteří začínají neodbytně pronikat do komerční i soukromé sféry.
 
Jaká nová technická řešení se dnes uplatňují u průmyslových robotů, ať již v jejich konstrukci, elektronice či v soft­waru?
Michael Wenzel (Reis):
Mechanické části robotů jsou dnes v nej­vyšší možné míře optimalizovány a posky­tují již jen velmi malý potenciál pro zdoko­nalování. Proto se největší inovace objevují v softwaru pro ovládání robotů. S ohledem na energetickou účinnost je další prostor pro vylepšování v technice pohonů.
 
Miroslav Trávníček (Cloos Praha):
Domnívám se, zdokonalením konstruk­ce robotů užitím nových materiálů, napří­klad slitin hliníku, lze dosáhnout výborné dynamiky a zároveň zaručené tuhosti a uži­tečného zatížení. Přesnost opakování zajiš­ťují nové, digitálně řízené servomotory. Soft­ware a ovládání robotu jsou stále vylepšová­ny podle připomínek a návrhů programátorů. Každý případ využití má však svá specifika, a proto je ovládací systém vytvořen podle požadavků zákazníka.
 
Zdeněk Kolíbal (VUT v Brně):
Po stránce architektury převažují mezi průmyslovými roboty buď jednodušší ro­boty, konfigurované v pravoúhlém (kartéz­ském) systému, které jsou vhodné zejména pro manipulaci a ukládání předmětů do pa­let a zásobníků. Pro obecné technologické a manipulační práce se v poslední době nej­více rozvinuly vícekloubové struktury, ob­sluhující složený angulární (torusový, an­tropomorfní) pracovní prostor. Pro rychlou vertikální montáž lehkých součástí (mikro­čipů, integrovaných obvodů) se stále více uplatňuje cylindrická struktura robotů SCA­RA. Příkladem je teoreticky předpovězená metamorfóza sférických robotů typu Uni­mate, kterou se zabývá náš ústav výrobních strojů, systémů a robotiky Fakulty stroj­ního inženýrství VUT v Brně. Průmyslo­vé roboty se po stránce hardwaru a softwa­ru stále více stávají řídicími a dominant­ními prvky v robotizovaných systémech, programování je stále více přenecháváno přímému počítačovému řízení DNC a rozvíjejí­cí se adaptivitě řídicího procesu.
 
Jakým vlivům na trhu průmyslových robotů a manipulátorů v sou­časnosti čelí jejich do­davatelé? V kterých oblastech vidíte dnes nejlepší možnosti uplat-nění?
Zdeněk Kolíbal (VUT v Brně):
Současný všeobecný pokles výroby, který je reakcí na pokles odbytu, ješ­tě více dopadá na uplat­ňování robotů, protože v každém případě jde o poměrně drahou náhradu pomocné pracovní síly. Naproti tomu vzniká potřeba kvalifikované obsluhy robotizovaných pra­covišť. Jejich výhodou je však v dlouhodo­bější perspektivě možnost dosahovat lepší kvality, přesnosti a produktivity práce bez požadavků na sociální potřeby. Největší po­kles prozatím postihl automobilový průmy­sl, kde se doposud průmyslové roboty vyu­žívaly nejmasověji.
 
Michael Wenzel (Reis):
Automobilový průmysl a jeho subdoda­vatelé patří stejně jako dříve k nejdůležitějším odběratelům. Zde se roboty uplatní v rozlič­ných technologiích, jako je svařování, auto­matizace ve slévárenství a ve výrobě plastů. Rozmanité možnosti použití dále nabízí obor obnovitelných energií (vítr, solární energie).
 
Jaké požadavky kladou odběratelé na funkce průmyslových robotů?
Zdeněk Kolíbal (VUT v Brně):
Tyto požadavky se zákonitě nemohou li­šit od požadavků na jiný technický výrobek, jde tedy především o funkčnost, spolehli­vost, přesnost, rychlý servis, a to vše za při­jatelnou cenu.
 
Miroslav Trávníček (Cloos Praha):
Podle mých zkušeností patří k nejdůleži­tějším vlastnostem především přesnost a opa­kovatelnost. Přesná mechanika a řízení ro­botu vedou k výborným výsledkům. Při ro­botickém svařování jsou značné požadavky kladeny na optimální polohování. Toho se dosahuje kombinací elektronických senzorů a periferií, tedy digitálně řízenými poloho­vadly. Také víceúčelové nástroje, které mo­hou být využívány například při manipulaci a svařování, jsou stále častějším požadavkem vzhledem k tomu, že mohou zlepšit produk­tivitu a eliminovat chyby lidského faktoru.
 
Michael Wenzel (Reis):
Vlastnosti jako přesnost, rychlost, dlouhá životnost nebo velký pracovní prostor a nos­nost jsou dnes již samozřejmostí. K tomu, aby bylo možné vytvořit optimální progra­my pro speciální úkoly, ovšem také přispívá snadná obsluha, možnost programování on-line a rozmanité funkce řízení.
 
Co mohou uživatelé čekat od průmys­lových robotů v budoucnosti? Kam se ubí­rá jejich vývoj?
Miroslav Trávníček (Cloos Praha):
Průmyslový robot je jeden z nejspoleh­livějších „pracovníků“ ve firmě. Má však jednu nevýhodu – nemá oči. Možnosti na­váděcích systémů, korekce naprogramova­né dráhy během procesu či snímací kamero­vé systémy jsou oblasti, které je stále možné zdokonalovat.
 
Zdeněk Kolíbal (VUT v Brně):
Vývoj se ubírá směrem ke zvýšení robo­tické adaptability a kognitivity, ale co do vy­užití v praxi také směrem ke zvýšení jejich přesnosti, rychlosti a spolehlivosti.
 
Michael Wenzel (Reis):
Vedle oblastí vývoje zmíněných v prv­ní otázce je také nezbytné uvést zejména objevování nových oblastí použití. Důleži­tou pomůckou je při tom především řízení se zajištěním bezpečnosti osob, které umož­ňuje spolupráci mezi člověkem a robotem bez oddělujícího ochranného zařízení. Takto lze do budoucna vyřešit rovněž úkoly, které předtím nebylo možné realizovat z důvodu ochrany osob.
 
Jaké jsou zkušenosti s uplatňováním ro­botů a manipulátorů v malých a středních firmách? Jak se daří vycházet vstříc poža­davkům těchto firem (rychlé uvedení robo­tu nebo manipulátoru do provozu, jedno­duché programování, ruční vedení robotu, bezpečnost obsluhy apod.)?
Miroslav Trávníček (Cloos Praha):
Ze strany menších a středních firem je v poslední době velký zájem o kompaktní robotizovaná zařízení. Krátká dodací lhůta, rychlé uvedení do provozu a snadné progra­mování jsou požadavky, na které rychle na­jdeme řešení. Snadná změna výrobního sor­timentu, rychlá návratnost, vyšší produktivita a hlavně kvalita svařovacích procesů jsou podstatné dů­vody, proč se menší a střed­ní firmy nebojí robotizace svařování.
 
Michael Wenzel (Reis):
Robot se zatím použí­vá v rozmanitých úkolech v průmyslové výrobě, a sice od drobných podniků až po velké koncerny. Také v ma­lých podnicích lze pracovní­ky školit pro obsluhu a pro­gramování robotů, zkuše­nosti ukazují, že školení probíhá úplně stejně jako ve velkých pod­nicích.
 
Zdeněk Kolíbal (VUT v Brně):
Právě v malých a středních firmách je dů­ležitou vlastností jednoduché programová­ní, resp. ruční vedení robotu. Jde o nepřes­né označení funkce některých průmyslových robotů, které jsou programovány tzv. bezpro­středním učením, na rozdíl od robotů, které se programují „zprostředkovaně“, prostřed­nictvím programovacího panelu. Při bezpro­středním učení se skutečně vede robot v reži­mu teach za výstupní hlavici (koncový efek­tor) po požadované pracovní dráze a většinou i pracovní rychlostí, což pak robot v režimu repeat neúnavně opakuje. Z charakteru takto programovaného robotu vyplývá jeho výhod­né použití zejména v oblastech švového od­porového svařování a stříkacích technologií. Naproti tomu je takový robot absolutně ne­vhodný pro diskrétní manipulaci se součást­kami nebo pro bodové svařování.
 
Dynamicky se rozvíjí také oblast servis­ních robotů a robotů pro zábavu a vzdě­lávání. Pokládáte tuto oblast za perspek­tivní?
Zdeněk Kolíbal (VUT v Brně):
Zde je nutné si položit otázku, zda per­spektivní je totéž co užitečné. Velmi per­spektivní a užitečné jsou servisní roboty pro nepříjemné nebo nebezpečné práce – mytí oken na výškových budovách, čištění stok, ale i tankování do nádrží automobilů, pomoc pyrotechnikům a zneškodňování na­stražených náloží. Někteří odborníci však spojují nástup robotů s určitými riziky, a to zejména pro nejmladší a nejstarší generaci. Objevují se už roboty-společníci, kterých je až pětinásobek počtu robotů pracujících ve výrobě. Kromě robotů pro vzdělávání je oblast robotů pro zábavu spíše oborem per­spektivním než potřebným. Dítě je v nebez­pečí, že naváže s komunikativním robotem poměrně silnou vazbu. Poněkud méně rizik představují roboty-pečovatelé pro seniory, ti se ale mohou ocitnout v jejich područí. Ži­velný vývoj na tomto poli s sebou nese příliš mnoho rizik pro budoucí generace. A co se týká umělých psů a koček? Jestliže někomu poskytují potěšení bez nutné denní starosti a péče o jejich život, pak snad ano. Ale já mám raději našeho živého psa.
 
anketu vedla Eva Vaculíková
 
Obr. 1. Přímá spolupráce robotu s člověkem umožňuje používat roboty i v malých dílnách
Obr. 2. Servisní robot k mytí oken

Ing. Miroslav Trávní­ček, Cloos Praha spol. s r. o.
Možnosti navádě­cích systémů, korekce naprogramované dráhy během procesu či sní­mací kamerové systémy jsou vlastnosti, které je stále možné u robotů dále zdokonalovat.
 
Dr. Michael Wenzel, jednatel, Reis GmbH & Co. KG Maschi­nenfabrik Obernburg
Vedle automobilo­vého průmyslu nalézají dnes roboty rozmanité možnosti použití v obo­ru obnovitelných zdrojů energie.
 
prof. Ing. Zdeněk Kolíbal, CSc., ústav výrobních strojů, systémů a robotiky FSI VUT v Brně
Průmyslové robo­ty se po stránce hard­waru a softwaru stá­le více stávají řídicími a dominantními prvky v robotizovaných systémech.