Vrcholná disciplína pro kabely
Klíčový sektor robotiky: odborníci diskutují o trendech, příležitostech a výzvách
V robotice se neustále objevují nové aplikace, protože průmysl stále vyvíjí nová řešení pro efektivní zvládání složitých úkolů. Robotika je proto pro společnost HELUKABEL klíčovým průmyslovým odvětvím – kabely a vodiče jsou koneckonců nepostradatelné pro všechny typy robotů. To je dostatečný důvod k tomu, abychom se v diskusi mezi odborníky blíže zabývali trendy a výzvami v oblasti robotiky.
KDYŽ SE MLUVÍ O ROBOTECH, MÁ KAŽDÝ OKAMŽITĚ KONKRÉTNÍ PŘEDSTAVU. JAK ALE DEFINUJETE, CO JE A CO NENÍ ROBOT?
Prof. Christian Wurll: Jedna z definic určuje, kdy se kinematický řetězec stává robotem. Uvádí, že by měly být mechanicky spojeny alespoň tři osy. Existuje však spousta strojů pouze se dvěma osami, například v obalovém průmyslu, a ty se též označují za roboty.
Ronald Benedek: Ale není pak obráběcí stroj také robotem? Ty mají obvykle více než tři pohyblivé osy.
Dr.-Ing. Werner Kraus: Rozdíl spočívá v tom, že robota lze použít pro různé aplikace, zatímco obráběcí stroj je konstruován pro konkrétní účel, například pro frézování. Takže to, co robot je a co není, lze interpretovat různě. Například mnoho výrobců manipulačních systémů bez řidiče se nepovažuje za výrobce robotů, ale za poskytovatele logistických služeb. Důležitou roli v definici hraje také otázka autonomie.
Ronald Benedek: Typickým obrazem, který se nám vybaví, když hovoříme o robotech, je průmyslový robot v továrně – mechanická ruka, která se pohybuje a otáčí.
JAKOU ROLI HRAJÍ V ROBOTICE KABELY A VODIČE A JAKÉ POŽADAVKY MUSÍ SPLŇOVAT?
Holger Dietz: Šestiosé roboty představují pro kabely extrémní prostředí: musí odolávat ohybu, krutu, tahovému zatížení i dalším podmínkám. Roboty pracují také v extrémních teplotách a přicházejí do styku s prachem, nečistotami, vlhkostí a chemikáliemi. Jedná se skutečně o mimořádně náročné prostředí.
Janik Ebner: Kabely a konektory jsou v robotice kritickými součástmi, u nichž hrozí riziko selhání po milionech pohybových cyklů. Je samozřejmé, že naše roboty jsou navrženy tak, aby nedocházelo ke kroucení kabelů. Ale právě torznímu namáhání se v mnoha aplikacích nelze vyhnout.
Ronald Benedek: Především díky tomuto aspektu je pro nás jako výrobce kabelů robotika tak fascinující oblastí. Aby umožnily pohyb podél své podélné osy, jsou naše robotické kabely konstruovány zcela jinak než kabely jiné. Začíná to u vinutí a pokračuje přes izolaci vodičů a kroucení až ke speciálním fóliím a rounům, které jsou do kabelu vsazeny, aby tak byla zajištěna jejich odolnost proti kroucení.
Vincenzo Rio: Pokud jde o roboty používané ke svařování, je třeba vzít v úvahu také otázku odolnosti proti svařovací jiskře. V poslední době dostáváme na toto téma stále více dotazů, včetně těch z automobilového průmyslu.
DYNAMICKÉ ZATÍŽENÍ JE TEDY PRO KOMPONENTY V ROBOTECH NEJVĚTŠÍ VÝZVOU. JAK LZE ZAJISTIT SPOLEHLIVÝ VÝKON A JAK VČAS ODHALIT PŘÍPADNÉ ZÁVADY?
Horst Messerer: Samozřejmě věnujeme hodně času úvahám o životnosti našich kabelů, ale kabel je jen jednou částí robota. Jsou zde také elektronické komponenty, které se mohou porouchat, nebo ložiska a motory, které se mohou opotřebovat. I datové kabely časem stárnou a stávají se náchylnějšími k poruchám. V aplikacích s přenosem dat v reálném čase se chyby paketů nebo bitů nakonec projeví na výkonu celého systému. Mohou například ovlivnit časování stroje. Kde leží hranice, však velmi záleží na každém jednotlivém případě. Proto je sledování stavu datových kabelů také naším zájmem.
Janik Ebner: Pro účely prediktivní údržby se z robota sbírají a přenášejí různorodá data, například o ujeté vzdálenosti motorů. Na základě empirických dat lze například velmi přesně předpovědět, kdy je třeba provést servis osy nebo vyměnit nástroj.
Holger Dietz: Roboty v automobilovém průmyslu, například na svařovacích linkách, mají životnost až 16 let. Správné kabely si s tím bez problémů poradí. Kromě toho je v současné době na vzestupu téma dovybavování robotů. Vzhledem k tomu, že dodací lhůty nových modelů jsou někdy velmi dlouhé, je třeba se zaměřit na modernizaci a opravy starých robotů. Dobrým nápadem může být také současná výměna kabelů.
Prof. Christian Wurll: Když robot přestane správně fungovat, je to s největší pravděpodobností způsobeno poškozením periferní součásti, například chapadla nebo svařovací technologie. Za jejich opravu je zodpovědný systémový integrátor, který robota těmito komponenty vybavil. Periferní zařízení tvoří převážnou část nákladů na většinu robotických systémů. Proto je třeba se při plánování prediktivní údržby zaměřit právě na tuto oblast.
PROSTOROVÁ SEPARACE ČLOVĚKA A ROBOTA SE V MNOHA ZAMĚSTNÁNÍCH ZMENŠUJE – KLÍČOVÉ SLOVO COBOTY. JAKÉ VÝZVY JSOU S TÍM PODLE VÁS SPOJENY?
Kraus: Jedním z nejdůležitějších aspektů je v maximální možné míře předcházet nehodám. Koneckonců riziko zranění cobotem, který nemá kolem sebe bezpečnostní ohradu, je podstatně vyšší než u průmyslového robota ve zcela uzavřeném prostoru. Lidé pracující s roboty musí být náležitě vyškoleni, například složením jakési „zkoušky na ovládání robota“. Často se přehlíží skutečnost, že roboti jsou také schopni kdykoli vykonat neočekávaný pohyb – to může rychle způsobit kolizi. Právě z tohoto důvodu je rychlost pohybu cobotů výrazně nižší.
Dietz: Existují pokusy sledovat chování cobotů pomocí kamer, aby bylo možné vyhodnocovat kolize a v budoucnu jim předcházet. V závislosti na aplikaci je zde třeba dodržovat práva na ochranu osobních údajů, protože pracovníci by mohli mít pocit, že jsou takovými systémy sledováni.
Ebner: Za zmínku také stojí, že i když je možné pracovat společně bez prostorové separace mezi člověkem a robotem, existuje spousta operátorů, kteří o to nestojí. V důsledku toho se v praxi coboti často nepoužívají jako coboti, tj. jako kolaborativní roboti v pravém slova smyslu, ale jako kompaktní varianty tradičnějších průmyslových robotů.
COBOTY A NOVÁ GENERACE SNADNO OVLADATELNÝCH PRŮMYSLOVÝCH ROBOTŮ MNOHA OPERÁTORŮM USNADŇUJÍ PŘECHOD K ROBOTICE. KDY JE ALE TEN SPRÁVNÝ ČAS INVESTOVAT DO ROBOTIKY A JAKÉ PŘÍNOSY LZE OČEKÁVAT?
Ebner: To do značné míry závisí na dané aplikaci. Obecně platí, že coboti a nová generace kompaktních a snadno ovladatelných průmyslových robotů, jako je náš HORST, jsou určeny malým a středním podnikům, z nichž roboty doposud využívá jen malé procento. Nejde o špičkové aplikace, ale spíše o získání prvních zkušeností s touto technologií a zjištění, jak se v této oblasti jednoduše a ekonomicky výhodně pohybovat. Často se začíná s myšlenkou pořízení robota a konkrétní aplikace vykrystalizuje až později – je to de facto opačně, než je tomu u tradičních robotů, které známe například z automobilového průmyslu. Coboti a nová generace průmyslových robotů jsou také mnohem flexibilnější a nejsou určeny k tomu, aby šest nebo deset let opakovaly stále stejný úkol. Nabízejí zcela jinou úroveň dostupnosti, a to jak z hlediska ceny, tak z hlediska nastavení a obsluhy. Jsme proto přesvědčeni, že zde stále existuje velký potenciál.
V SOUVISLOSTI S DIGITALIZACÍ SE STÁLE ZNOVU OBJEVUJE OTÁZKA, ZDA AUTOMATIZACE A ROBOTIZACE POVEDOU KE ZNIČENÍ PRACOVNÍCH MÍST, NEBO NAOPAK K VYTVOŘENÍ NOVÝCH. VE KTERÝCH KLÍČOVÝCH TECHNOLOGIÍCH PŘEVEZMOU PRACOVNÍ MÍSTA VYKONÁVANÁ LIDMI ROBOTI? KDE VIDÍTE PŘÍLEŽITOSTI A MOŽNOSTI VZNIKU NOVÝCH PRACOVNÍCH MÍST DÍKY ROBOTIZACI A AUTOMATIZACI?
Dietz: Robotiku nevnímám jako hrozbu pro lidská pracovní místa, ale spíše jako jejich vylepšení. Tady v Německu je nedostatek kvalifikované pracovní síly, pro mnoho pracovních míst je stále obtížnější najít kvalifikované pracovníky. Roboti mohou převzít fyzicky náročné nebo monotónní práce, které lidé dělají neradi – a to sedm dní v týdnu, 24 hodin denně, bez přestávek a s vysokou přesností. Myslím, že je nepravděpodobné, že by v těchto odvětvích pracovní místa zanikla, protože ani dnes nemáme dostatečný počet kvalifikovaných pracovníků. Jiné to může být v zemích s nízkými mzdami, kde je větší dostupnost pracovních sil. Na druhou stranu vznikají nová pracovní místa pro lidi, kteří budou roboty programovat a obsluhovat. Zajištění odpovídajícího školení pro zaměstnance, kteří budou tyto práce vykonávat, je však pro podniky jistě velkým problémem. To je něco, co budeme muset v nadcházejících letech řešit.
AŤ UŽ V MEDICÍNĚ A PÉČI, V GASTRONOMII, DOMÁCNOSTECH NEBO U DĚTSKÝCH HRAČEK: MOŽNOSTI VYUŽITÍ ROBOTŮ SE ZDAJÍ BÝT TÉMĚŘ NEOMEZENÉ, A TO I MIMO PRŮMYSL. BUDEME ZA 10, 20 NEBO 50 LET OBKLOPENI ROBOTY VE VŠECH OBLASTECH ŽIVOTA?
Benedek: Vidím, že se rozvíjí trend servisních robotů. Roboti budou stále více nasazováni v domácnostech, pečovatelských domech a nemocnicích. Budou například pomáhat lidem při zvedání těžkých předmětů nebo při jiných činnostech, které již ze zdravotních důvodů nemohou vykonávat. Již nyní existují roboti, kteří například autonomně vstupují do nemocničních pokojů a dezinfikují je pomocí UV záření. Hádám, že se objeví ten či onen rozumný nebo nesmyslný nápad na roboty zaměřené na pomoc soukromým osobám, nikoliv průmyslu.
Dietz: V oblasti zdravotnictví vidím také velký potenciál. Již nyní se vyvíjejí asistenční roboti, kteří například provádějí endoskopické operace. Takové operace obvykle zahrnují až čtyři lékaře, kteří stojí blízko sebe kolem pacienta. Naproti tomu robot má až čtyři ramena a je ovládán prostřednictvím konzole, monitoru a kamery – to umožňuje mnohem lepší přehled. Dalšími významnými perspektivními oblastmi použití jsou fyzioterapeutické zákroky nebo nastavitelné operační stoly. Kromě toho je použití robotů samozřejmě výhodnější, pokud jde o práci v oblastech, které představují nebezpečí pro zdraví nebo životy, jako jsou výbuchy bomb nebo jaderné reaktory.
Wurll: V současné době trávíme hodně času na stavbách, kde spolupracujeme se stavební firmou na vývoji robota pro stavbu vápenných zdí. Robotika je také zajímavou oblastí pro zemědělství. Jsme v kontaktu s řadou výrobců podavačů, kteří uvažují o automatických sběračích jahod nebo jablek. Důležitou roli zde samozřejmě hraje použitelnost ve venkovním prostředí. Technologie musí fungovat za každého počasí. Společnosti jako Google investují obrovské částky do takzvaných každodenních robotů. Jedná se o mobilní plošiny s rameny, které mohou například rovnat židle a čistit stoly v restauracích a kavárnách. Zda se v tomto odvětví skutečně prosadí, je v tuto chvíli těžké říci, ale rozhodně jsou novým trendy tématem v gastronomii.
Kraus: Myslím, že pokrok, kterého robotika dosáhla v manuálních činnostech, je podstatně větší než pokrok v jazykových interakcích. Je zde zajímavá paralela s vývojem lidských jazykových schopností, které se vyvinuly o poznání později než naše obratnostní dovednosti. Stejně tak bude podle mého názoru pro nás těžké toto namodelovat a zvládnout v podobě umělé inteligence. Proto se domnívám, že příští robotickou revolucí budou mobilní platformy využitelné například v logistice.
Wurll: Již nyní existují inovativní přístupy k nakládání nákladních automobilů a výměnných nástaveb. Jeden americký dodavatel nedávno předvedl mobilní platformu s ramenem vyvinutým na zakázku, které bylo optimalizováno pro výměnnou nástavbu. Robot je schopen se přesunout do nosiče nákladu a pomocí teleskopického dopravníku lokalizovat a naložit krabice. Nemusí to nutně dělat rychleji než člověk, ale nepotřebuje žádné přestávky. To znamená, že již nyní je zde možný přínos v oblasti produktivity.
Kraus: Další aplikací, která se v současné době rozmáhá velmi rychlým tempem, je svařovací robot. Nedostatek kvalifikovaných svářečů je obzvláště akutní a nevadí, že se robot pohybuje pomalu - svařování bylo vždy prací, která vyžaduje čas. Jedním z témat, kterým se v současné době v IPA zabýváme, je proto inteligentní rozpoznávání začátku a konce svaru a provádění automatických úprav na základě tolerancí svaru. Domníváme se, že robotika má ve svařování velký potenciál.
O diskutujících
- Prof. Dr.-Ing. Christian Wurll je profesorem elektrotechniky a automatizace na Fakultě věd o řízení a inženýrství na Vysoké škole aplikovaných věd v Karlsruhe. Jeho specializací je robotika a automatizační technika. Je také mluvčím Institutu aplikovaného výzkumu. Předtím pracoval 16 let u výrobce robotů Kuka.
- Dr.-Ing. Werner Kraus je vedoucím oddělení robotů a asistenčních systémů ve Fraunhoferově institutu pro výrobní techniku a automatizaci IPA ve Stuttgartu. Institut mimo jiné buduje v Bádensku-Württembersku „Robotics Valley“, jehož cílem je sdružovat různé subjekty z oblasti robotiky.
- Janik Ebner je projektovým manažerem společnosti fruitcore robotics GmbH. V roce 2018 uvedla tato společnost se sídlem v Konstanci na trh průmyslový robot HORST, který umožnil zejména malým a středním firmám jednoduchý a cenově dostupný vstup do oblasti robotiky.
- Holger Dietz je Business Unit Manager ve společnosti Robotec Systems GmbH, dceřiné společnosti HELUKABEL. Tato společnost z Duisburgu se specializuje na hadicové obaly a dress-packy pro mediální techniku v průmyslové robotice. Dietzovy předchozí pracovní zkušenosti zahrnují práci pro různé strojírenské a výrobní společnosti, včetně Kawasaki Robotics.
- Ronald Benedek od roku 2008 působí ve společnosti HELUKABEL a ve své funkci vedoucího týmu automatizace a pohonů má na starosti témata týkající se pohonné techniky a robotiky.
- Vincenzo Rio je od roku 2020 posilou týmu kolem Ronalda Benedeka jako expert na robotické kabely. Mezi jeho úkoly patří správa portfolia produktů specifických pro dané odvětví a podpora mezinárodních poboček společnosti HELUKABEL.
- Horst Messerer je produktovým manažerem pro datové, síťové a sběrnicové technologie ve společnosti HELUKABEL. Před nástupem do společnosti v roce 2014 strávil 28 let v kabelovém průmyslu. Je také aktivní v různých sdruženích zabývajících se sběrnicemi a Ethernetem a velmi dobře se orientuje v aktuálních standardech.