Dzięki zastosowaniu nowoczesnych konstrukcji i technologii do budowy efektorów końcowych roboty mogą być wykorzystywane do wykonywania różnorodnych zadań. Na świecie widać bardzo szybki rozwój konstrukcji EOAT dla robotów przemysłowych o mocno zróżnicowanej budowie.

Powiązane firmy

Już stosunkowo proste elementy, jakimi są chwytaki, można podzielić ze względu na zastosowany napęd (elektromagnetyczny, mechaniczny, pneumatyczny, hydrauliczny), układ przeniesienia napędu, układy wykonawcze (np. dwu-, trój- i wieloszczękowe) czy też sposób trzymania elementu. Przy ich projektowaniu trzeba brać pod uwagę wiele czynników i działających sił – np. powierzchnia chwytająca może być wykonana z miękkiego materiału o wysokim współczynniku tarcia, dzięki czemu powierzchnia obiektu nie zostanie uszkodzona. Chwytak musi wytrzymać nie tylko ciężar podnoszonego przedmiotu, ale i znaczne przyspieszenia związane z ruchem ramienia robota.

Rynek przyspiesza

Z opublikowanego w tym roku przez firmę analityczną McKinsey materiału dotyczącego efektorów końcowych i innych komponentów przeznaczonych dla robotów przemysłowych wynika, że producenci takiego wyposażenia mogą w najbliższych latach liczyć na duże zyski. Wiąże się to z szybkim rozwojem robotyki przemysłowej w większości krajów świata. Bardzo intensywnie zwiększa się np. liczba robotów instalowanych obecnie w Chinach.

Analitycy zwracają uwagę, że w przemyśle roboty spawają i malują samochody, w magazynach stawiają produkty na półkach i wybierają zamówione artykuły oraz transportują je do wysyłki i pakują do transportu. Z kolei w zakładach produkujących elementy elektroniczne roboty delikatnie przenoszą płytki z półprzewodnikami.

W innych pomagają przy klejeniu, montażu, cięciu, szlifowaniu i w wielu innych rutynowo realizowanych zadaniach. Wydaje się, że mogą zastąpić człowieka praktycznie na każdym stanowisku pracy.

Przy wykonywaniu tych wszystkich czynności konieczne jest jednak zastosowanie wyspecjalizowanych efektorów końcowych, czyli urządzeń montowanych na końcu ramion robotów i innych zautomatyzowanych maszyn. Ocenia się, że chwytaki i inne narzędzia EOAT sprzedawane są obecnie na całym świecie za ok. 2,4 mld dolarów rocznie. Jak szacują analitycy z McKinsey, w 2017 r. w zakładach przemysłowych i w innych lokalizacjach komercyjnych, użytkowano nieco ponad 2 mln robotów przemysłowych. Przy spodziewanym średnim rocznym wzroście o 14% w 2023 r. liczba zarejestrowanych robotów może osiągnąć ok. 4,4 mln sztuk. W tym czasie producenci chwytaków i elementów EOAT osiągną sprzedaż na poziomie ok. 5 mld dolarów.

Obecny rynek wyposażenia dla robotów jest rozdrobniony, a producenci często specjalizują się w tworzeniu narzędzi jednego rodzaju lub w kilku podstawowych rodzajach (głównie mechanicznych, próżniowych i magnesowych). Niektórzy tworzą też niestandardowe rozwiązania do obsługi określonych elementów i materiałów wykorzystywanych w zakładach produkcyjnych.

Wyposażenie robotów

Asortyment dodatkowego wyposażenia dla robotów oferują nie tylko producenci robotów. Na rynku działają też wyspecjalizowane w tym zakresie firmy. Na przykład niemiecki producent Schunk oferuje m.in. chwytaki do obróbki metali, a firma Piab jest znana z elementów wykorzystujących próżnię.

Pomimo dużego wyboru na rynku do wielu specjalnych zastosowań opracowuje się dedykowane rozwiązania. Na przykład w zakładach firmy Megatech Industries z Tomaszowa Mazowieckiego, produkującej elementy tapicerki samochodowej dla branży automotive, robot wykonuje dodatkowe zgrzewanie materiału na krawędziach paneli siedzeń samochodowych przy wykorzystaniu końcówki do zgrzewania ultradźwiękowego. Ten ostatni element musiał być dostosowany do wykonywania tego konkretnego zadania.

Poza firmami produkującymi gotowe chwytaki i EOAT część przedsiębiorstw koncentruje się na oferowaniu wyspecjalizowanych elementów do budowy autorskich rozwiązań do wyposażania robotów – np. siłowników. Coraz częściej bowiem przy wykorzystaniu robotów na liniach produkcyjnych na znaczeniu zyskuje szybkość, z jaką można je przezbroić do wykonywania kolejnych prac.

Kolejny nurt rozwoju to wdrażanie inteligentnych rozwiązań. Na przykład firma Fanuc oferuje ponad 250 funkcji programistycznych do obsługi rozszerzonej inteligencji, ruchu i bezpieczeństwa. Należą do nich m.in. iRVision – zintegrowany system wizyjnego wykrywania 2D i 3D oraz Learning Vibration Control – system umożliwiający automatyczne nauczenie się przez robota gładkich ruchów z dużą prędkością. Jak podaje firma, może on przyspieszyć wiercenie i zgrzewanie punktowe nawet o 15%.

Z kolei firma OnRobot we wrześniu tego roku poinformowała o wprowadzeniu nowego zunifikowanego interfejsu mechaniczno-elektrycznego dla dowolnego oprzyrządowania EOAT. Upraszcza to automatyzację dzięki jednej platformie dla współpracujących i lekkich przemysłowych systemów robotycznych. Cyfrowy konwerter we/wy pozwala narzędziom końcowym OnRobot współpracować z robotami takich m.in. producentów jak: Fanuc, Yaskawa, Mitsubishi, Kawasaki i Nachi. Natomiast podwójny szybki zmieniacz umożliwia jednoczesne korzystanie z dwóch narzędzi w jednym cyklu, co ułatwia dopasowywanie do potrzeb aplikacji i maksymalizowanie wykorzystania robota.

Można przewidywać, że tego typu rozwiązania będą oczekiwane przez użytkowników i zapewne doczekamy się tu jakichś działań normalizacyjnych w przyszłości.

Mikrowłókna i podciśnienie

Na rynku pojawia się wiele nowatorskich rozwiązań dotyczących chwytaków i poszerzających zakres zastosowań robotów. Przykładem jest inspirowany naturą chwytak Gecko firmy OnRobot, w którym zastosowano miliony mikrowłókien, które przylegają do powierzchni podnoszonego obiektu dzięki oddziaływaniom van der Waalsa. Umożliwia on mocowanie i podnoszenie płaskich i gładkich powierzchni bez konieczności używania sprężonego powietrza lub innego źródła zasilania.

Firma Schmalz natomiast opracowała działające z wykorzystaniem prawa Bernoulliego przyssawki bezdotykowe, które umożliwiają przenoszenie cienkich i delikatnych elementów, takich jak folie z tworzyw sztucznych itp., przy ograniczonym kontakcie z chwytakiem. Jest to możliwe dzięki wytworzonej poduszce powietrznej, a efekt przyciągania do chwytaka powstaje poprzez wysoki przepływ objętościowy powietrza, co kompensuje nieszczelności.

Z kolei montowana na końcu ramienia robota współpracującego jednostka piCOBOT firmy Piab, specjalizującej się w wykorzystaniu podciśnienia, jest wyposażona w regulowane, elastyczne chwytaki, które można wyposażyć w różne przyssawki. W ten sposób da się nawet zasymulować palec wskazujący człowieka, którym robot może naciskać różne przyciski.

Postępująca automatyzacja

Możliwości, jakie dają dostępne na rynku efektory końcowe, pozwalają na automatyzowanie kolejnych stanowisk w zakładach produkcyjnych i zwalnianie pracowników do wykonywania innych zadań. Przy zwiększającym się niedoborze siły roboczej w krajach uprzemysłowionych ma to coraz większe znaczenie ekonomiczne.

Decyzje o zakupie chwytaków i EOAT podejmuje się często przy modernizacjach związanych z wprowadzeniem nowego asortymentu do produkcji. W ocenie specjalistów efektory końcowe działają zazwyczaj znacznie dłużej niż przewidywany okres ich użytkowania określony w specyfikacjach. Przy czym mają one tylko ok. 3% udziału w całkowitym koszcie automatyzacji. Dlatego opłaca się wybór sprawdzonych rozwiązań, nawet jeśli są od droższego dostawcy.

Warto zwrócić uwagę, że robotyka łączy dziś w sobie najnowsze technologie, takie jak: uczenie maszynowe i sztuczna inteligencja (AI), przemysłowy internet rzeczy (IIOT), współpracę człowieka z maszyną i autonomiczne systemy mobilne. Elementy wyposażenia rozszerzające zakres zastosowań robotów w przemyśle wspiera też digitalizacja nowoczesnej produkcji.