Jeszcze do niedawna głównym zastosowaniem robotów była produkcja masowa. Roboty pracujące w przemyśle były zazwyczaj duże, silne i wytrzymałe, a powierzano im zadania przeznaczone specjalnie dla nich. Miały odciążyć człowieka od wykonywania prac monotonnych, powtarzalnych i trudnych, np. przenosić ciężary lub pracować w środowisku groźnym dla zdrowia i życia ludzi. W celu zapewnienia pracownikom bezpieczeństwa oddzielano je specjalnymi ogrodzeniami i systemami zabezpieczającymi. Do właściwej konfiguracji i programowania robota konieczne były umiejętności programistyczne.

Obecnie obserwujemy większe zapotrzebowanie na produkcję małoseryjną, a nawet jednostkową. Zmieniają się metody produkcji, która jest coraz bardziej zmechanizowana i inteligentna. Chociaż nie wszystkie etapy procesu produkcyjnego można całkowicie powierzyć maszynom, to można je ułatwić, dając pracownikom do pomocy małe, lekkie roboty.

Wespół w zespół
Nowy typ robotów – jednostki współpracujące z ludźmi (tzw. coboty) – coraz lepiej daje sobie radę, zmieniając nieufne nastawienie niektórych firm względem robotyki. Ich główną cechą jest zdolność do bezpiecznego wykonywania pracy u boku ludzi. Dlatego coraz więcej producentów robotów tworzy własne rozwiązania tego typu i coraz więcej przedsiębiorców przygląda im się z zainteresowaniem.

Roboty współpracujące z ludźmi są przeciwieństwem robotów przemysłowych – są kompaktowe, lekkie i zręczne. Zadanie, jakim jest praca ramię w ramię z człowiekiem, wymusiło zmiany w wyglądzie tych urządzeń (np. bardziej opływowy kształt ramienia) i ich rozmiarze, a także w wyposażeniu. Mają one czujniki związane z funkcjami bezpieczeństwa, które służą do wykrywania zewnętrznych sił, niebędących wynikiem standardowej aktywności. Jeśli siła jest zbyt duża, robot powinien zatrzymać swój ruch. W przypadku wykrycia kolizji przemieszcza swoją oś w przeciwnym kierunku, aby uniknąć zderzenia i uszkodzenia. Specjalne systemy zapewniają ograniczenie użycia siły w przypadku kolizji z człowiekiem. Coboty ze względów bezpieczeństwa dysponują niewielką siłą, są lekkie i „wrażliwe”. Dzięki integracji układów sensorycznych, systemów bezpieczeństwa i lekkiej konstrukcji mogą z wyczuciem pracować w bezpośrednim kontakcie z ludźmi.

Zmianie uległa też kwestia programowania takich maszyn. Niektóre dostępne na rynku roboty współpracujące można programować przez demonstrację, czyli ręczne prowadzenie robota po trajektorii, jaką powinien później realizować. Do tego nie jest potrzebna rozległa wiedza na temat programowania.

Same zalety
Pionierem w konstruowaniu i produkcji robotów współpracujących jest duńska firma Universal Robots. Od dekady tworzy i wdraża do procesów produkcyjnych roboty pracujące z ludźmi, które są lekkie, łatwe do zaprogramowania i bezpieczne. Najmniejszy z nich – UR3 – waży jedynie 11,2 kg i zapewnia udźwig do 3 kg. Ma możliwość obrotu o 360° we wszystkich przegubach. Może pełnić rolę „trzeciej ręki”, co sprawia, że jeden pracownik może realizować zadania, które tradycyjnie wymagałyby zaangażowania dwóch osób. Dzięki zwartej konstrukcji i łatwości programowania można łatwo zmieniać zadania realizowane przez robota. A specjalizuje się on np. w montażu niewielkich przedmiotów, klejeniu, przekręcaniu, obsłudzie narzędzi, lutowaniu, malowaniu etc.

KUKA, niemiecki producent robotów przemysłowych w swojej ofercie także ma robota kooperacyjnego lekkiej konstrukcji o nazwie LBR iiwa. Wyposażono go w inteligentny układ sensoryczny, umożliwiający automatyzację precyzyjnych i kompleksowych czynności montażowych. Wzorowany na ludzkim ramieniu LBR iiwa ma siedem osi i umożliwia sterowanie pozycyjno- siłowe, które w połączeniu ze zintegrowanymi czujnikami zapewnia programowalną czułość robota. Jego zdolność wykrywania kolizji i zintegrowany układ sensoryczny w napędach wszystkich osi sprawiają, że LBR iiwa nadaje się do precyzyjnych zadań montażowych i umożliwia zastosowanie prostych narzędzi.

Firma FANUC również opracowała robota przeznaczonego do bezpośredniej pracy z człowiekiem. To model CR-35i A, którego producent określa jako najsilniejszego robota współpracującego na świecie – może on podnieść ciężar do 35 kg. Praca z tym robotem jest bardzo bezpieczna. O wrażliwości robota w kontakcie z człowiekiem oraz jego funkcjonalności decydują zastosowane w urządzeniu funkcje, m.in. „contact stop”, która sprawia, że w momencie, kiedy robot dotknie człowieka podczas pracy, natychmiast się zatrzyma. Robot jest wyposażony dodatkowo w miękką, gumową „skórę”, która niweluje ryzyko skaleczenia człowieka w przypadku, kiedy dojdzie do kontaktu robota z operatorem. Chodzi tu o zapewnienie bezpieczeństwa człowieka w czasie liczonym w ułamkach sekund, między rozpoczęciem procesu zatrzymania robota a całkowitym zatrzymaniem maszyny.

Ciekawą propozycję konstrukcyjną robota współpracującego stworzyła firma ABB. YuMi, bo tak został nazwany, dzięki swojej dwuramiennej budowie, ruchomym ramionom, uniwersalnemu systemowi podawania części, wizyjnemu systemowi lokalizacji elementów, programowaniu przez nauczanie zadanego toru ruchu oraz precyzyjnemu systemowi kontroli ruchu idealnie nadaje się do zastosowania w produkcji dla branży elektronicznej lub montażu małych elementów. Ma lekki, sztywny magnezowy szkielet, plastikową obudowę pokrytą miękkim materiałem amortyzującym wstrząsy i uderzenia. Gdy YuMi wykryje nieoczekiwane oddziaływanie, takie jak zderzenie ze współpracownikiem, jest w stanie zatrzymać się w ciągu milisekund, a ruch robota może zostać wznowiony w tak prosty sposób jak proste jest wciśnięcie przycisku „play” w pilocie.

To dopiero początek
Wyniki badań ABI Research przewidują, że w latach 2015-2020 rynek robotów współpracujących z ludźmi wzrośnie ponad dziesięciokrotnie – z 95 mln dolarów w 2015 r. do ponad 1 mld dolarów w 2020 r. Obecnie obserwujemy dopiero początek ścisłej współpracy między człowiekiem a robotem. Na razie coboty są głównie maszynami o małych udźwigach, pracujących z niewielkimi prędkościami. Jednak obserwując tempo, z jakim są opracowywane i wdrażane nowe technologie, można przypuszczać, że w niedalekiej przyszłości również w zakresie konstrukcji robotów współpracujących i w obszarze ich zastosowań nastąpią spore zmiany.