Powiązane firmy

Wybór między robotem a manipulatorem to nie tylko kwestia ceny, choć różnice bywają kilkukrotne. To przede wszystkim dopasowanie technologii do charakteru operacji, zmienności produkcji, wymagań jakościowych i kompetencji zespołu. To odpowiedź na pytanie, czy potrzebujemy autonomicznego „pracownika”, który działa według określonego programu, czy raczej inteligentnego narzędzia, które wzmacnia możliwości operatora.

Czym różnią się robot i manipulator?

Główna różnica między manipulatorem a robotem przemysłowym sprowadza się do sposobu sterowania i poziomu autonomii. To główne rozróżnienie, które przekłada się na wszystkie pozostałe cechy tych urządzeń.

Robot przemysłowy to programowalne urządzenie zdolne do wykonywania złożonych zadań w sposób autonomiczny. Programowalność jest kluczową cechą robotów, odróżniającą je od mechanicznych manipulatorów. Oznacza to, że zaprogramowane ruchy mogą być zmieniane bez modyfikacji struktury mechanicznej lub układu sterowania. Roboty, dzięki większej liczbie osi ruchu, mogą wykonywać skomplikowane trajektorie w przestrzeni. Można je przeprogramować na nowe zadanie, zintegrować z systemami wizyjnymi czy czujnikami, a nawet wyposażyć w elementy sztucznej inteligencji.

Manipulator przemysłowy to urządzenie mechaniczne o ograniczonej programowalności, sterowane bezpośrednio przez operatora. – Manipulatora nie trzeba programować. Operator „uczy się” ruchów w kilka minut – podkreśla Adam Szlendak, dyrektor zarządzający DALMEC Polska. Robot przemysłowy pracuje samoczynnie, a manipulator jest sterowany przez operatora, będąc jakby przedłużeniem jego rąk – tylko o większym od nich zasięgu i sile, a niekiedy też większej precyzji ruchów. Ma 1–3 osi ruchu i jest dedykowany do konkretnej operacji – podnoszenia, przenoszenia i obracania.

W praktyce różnice są znaczne. Robot może samodzielnie spawać karoserię samochodu, wykonując setki złożonych ruchów z precyzją do 0,05 mm. Natomiast manipulator pomoże operatorowi przenieść ciężki karton z jednego miejsca na drugie.

Różnice dotyczą też czasu wdrożenia (2–6 miesięcy w przypadku robotów versus tydzień do miesiąca dla manipulatorów) i wymaganej infrastruktury (roboty potrzebują systemów bezpieczeństwa i integracji IT, a manipulatory wymagają jedynie podstawowej instalacji).

Karolina Krupnicka, inżynier ds. marketingu technicznego w firmie Yaskawa, podkreśla: – Jako producent robotów przemysłowych i szeroko pojętej mechatroniki praktykujemy indywidualne podejście do aplikacji. W pewnych przypadkach manipulator kartezjański może być szybszy i bardziej ekonomiczny, jednak jego możliwości manipulacyjne są ograniczone w porównaniu z np. sześcioosiowym robotem przemysłowym. Dobrym przykładem jest paletyzacja: prosty układ kartezjański sprawdzi się dobrze przy powtarzalnym odkładaniu ładunków bez zmiany ich orientacji. Kiedy jednak występuje konieczność pobrania detalu pod kątem bądź przestrzeń robocza zostanie ograniczona, warto rozważyć elastyczniejsze rozwiązanie, czyli robota o wielu stopniach swobody.

Kiedy wybrać manipulator?

Manipulator to doskonałe rozwiązanie, gdy operacja jest prosta, powtarzalna i nie wymaga złożonych trajektorii ruchu. Można wskazać kilka rodzajów zadań, w których to urządzenie będzie lepszym wyborem.

Proste operacje podnoszenia i przenoszenia. Kiedy zadanie sprowadza się do podniesienia przedmiotu, obrócenia go i odłożenia w innym miejscu, manipulator zrobi to równie dobrze jak robot, ale dużo taniej.

Produkcja z częstymi zmianami asortymentu. Wbrew intuicji manipulator może być lepszy niż robot właśnie tam, gdzie produkcja jest zmienna. – Manipulator jest idealny przy częstych zmianach detali, krótkich seriach, dużej różnorodności ładunków – tłumaczy Adam Szlendak. – Robot wymaga programu, testów, czasem zmiany chwytaka, a każda zmiana to koszt i przestój. Manipulator natomiast nie wymaga przeprogramowania. Operator po prostu dostosowuje swoją pracę do nowego detalu.

Współpraca człowiek–maszyna wymagająca „czucia”. To podstawowa przewaga manipulatora, często niedoceniana. – Operator cały czas steruje ruchem i ma wyczucie, jak ułożyć detal „co do milimetra”, np. w ciasne gniazdo, przy delikatnych częściach, krzywych paletach – wyjaśnia dyrektor firmy DALMEC. – Manipulator odciąża fizycznie, eliminując dźwiganie, ale zachowuje inteligencję i decyzje człowieka. Robot bez dodatkowych systemów wizyjnych i czujników ma ograniczone „czucie” otoczenia.

To szczególnie istotne w sytuacjach, które Adam Szlendak określa „nieidealną rzeczywistością” produkcji: – Palety krzywe, ładunki przesunięte, folie, różnice wymiarowe – operator z manipulatorem reaguje intuicyjnie. Robot wymaga precyzji: stałe pozycje, dobre systemy pozycjonowania lub wizyjne, a to dodatkowy koszt.

Ograniczony budżet inwestycyjny. Jeśli masz do dyspozycji mniejsze środki finansowe, manipulator może być jedyną realną opcją. – Manipulatory są zwykle tańsze niż pełna cela z robotem, obejmująca robota, ogrodzenia, systemy bezpieczeństwa i programowanie – zauważa Szlendak. – Mniej rozbudowana elektronika oznacza prostszy serwis i niższe ryzyko awarii. Typowy czas zwrotu z inwestycji w manipulator wynosi 12–24 miesiące, podczas gdy w przypadku robota to często 24–48 miesięcy.

Ergonomia i bezpieczeństwo. Manipulatory są niezastąpione tam, gdzie operator musi zachować kontrolę nad procesem, ale potrzebuje odciążenia fizycznego. – Manipulator jest projektowany pod współpracę z człowiekiem. Operator jest „w środku procesu”, ale bez dźwigania ciężaru – podkreśla Adam Szlendak. – Znika problem chorób kręgosłupa, przeciążeń, rotacji pracowników na ciężkich stanowiskach. Przy robotach trzeba osobnych stref bezpieczeństwa, kurtyn, ogrodzeń. Operator jest raczej „obok procesu”.

Brak kompetencji robotycznych. Jeśli w firmie nie ma osoby, która potrafi programować roboty, lepszy będzie manipulator, który jest prostszy w obsłudze. – Nowy pracownik jest w stanie nauczyć się pracy na manipulatorze w bardzo krótkim czasie – mówi Szlendak. – Do robota często potrzebny jest programista lub przeszkolony technik. Szkolenie operatora manipulatora to zazwyczaj 1–2 dni, podczas gdy programista robota potrzebuje tygodni specjalistycznych kursów.

Średnie i niskie wolumeny produkcji. To kolejna przewaga manipulatora. – Jeśli nie masz „milionów sztuk rocznie” tego samego detalu, manipulator często ma lepszy stosunek koszt–efekt – podsumowuje dyrektor zarządzający firmy DALMEC. – Robot zaczyna „wygrywać” przy bardzo dużej powtarzalności i stabilnej produkcji, a celem jest maksymalne tempo 24/7 bez udziału człowieka.

Dalmec

Kiedy niezbędny jest robot?

Robot staje się koniecznością, gdy operacja wymaga precyzji, złożoności lub elastyczności, której manipulator nie zapewni. Karolina Krupnicka z firmy Yaskawa wyjaśnia: – Robot staje się optymalnym wyborem w sytuacjach, w których wymagana jest wysoka elastyczność, przy częstych zmianach detali, konieczności przeorientowania ich w trakcie procesu czy pracy w ograniczonej przestrzeni.

Operacje złożone i wieloetapowe. Spawanie z dokładnością do dziesiątych części milimetra, precyzyjny montaż, malowanie z równomiernym nałożeniem warstwy – to zadania, w których robot nie ma konkurencji. – Robot zapewnia większą elastyczność w orientacji i pozycjonowaniu, możliwość obsługi złożonych trajektorii oraz łatwiejszą adaptację do zmiennych produktów – podkreśla inżynier firmy Yaskawa. Spawanie karoserii samochodowej wymaga precyzji ±0,1 mm i zdolności do wykonania kilkunastu różnych typów szwów – żaden manipulator tego nie zrobi.

Obsługa wielu maszyn i integracja z systemami zaawansowanymi. – Robot jest preferowany przy złożonych procesach, które obejmują obsługę kilku maszyn i integrację z systemami wizyjnymi. Funkcje komunikacji, diagnostyki i analizy danych wspierają cyfryzację zgodnie z koncepcją Przemysłu 4.0 – dodaje Karolina Krupnicka. W zakładzie obróbki CNC, który obsługuje 5 różnych maszyn i produkuje 30 różnych typów detali rocznie, zdecydowanie bardziej przyda się robot.

Wymagania jakościowe na wysokim poziomie. Takie branże, jak motoryzacja, elektronika precyzyjna czy medyczna wymagają powtarzalności na poziomie, którego manipulator często nie osiągnie. Robot może wykonać dokładnie ten sam ruch z precyzją do 0,02 mm tysiące razy dziennie przez lata.

Praca w trudnych warunkach. Środowiska niebezpieczne (wysokie temperatury, substancje toksyczne, promieniowanie), praca całodobowa bez nadzoru, operacje monotonne prowadzące do błędów ludzkich – te wszystkie warunki przemawiają za robotem.

Długoterminowa perspektywa i elastyczność zadaniowa. Istotnym argumentem, który podkreśla Karolina Krupnicka, jest możliwość łatwiejszego dostosowania robota do nowych zadań bez kosztownych modyfikacji mechanicznych. Choć koszt inwestycji jest wyższy, całkowity koszt posiadania może być niższy dzięki redukcji przestojów, mniejszej liczbie dedykowanych narzędzi i możliwości ponownego wykorzystania robota w innych aplikacjach.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Raporty

Inteligentna transformacja polskiego przemysłu: jak AI zmienia oblicze produkcji

Globalne koncerny wdrażają autonomiczne systemy AI, a polski przemysł dopiero rozpoczyna cyfrową transformację. Fragmentacja wdrożeń, bariery kosztowe i mentalność wyczekiwania grożą pogłębieniem tego dystansu. Dostępność tanich narzędzi i oddolna inicjatywa pracowników otwierają przed polskimi przedsiębiorstwami nowe możliwości.

Integracja z Przemysłem 4.0. Jeśli planuje się inteligentną fabrykę, robot jest nieodzownym elementem ekosystemu. Może komunikować się z systemami realizacji produkcji (manufacturing execution system – MES), zbierać dane produkcyjne, uczestniczyć w predykcyjnej konserwacji. Współczesne roboty to nie tylko ramiona mechaniczne, ale węzły w sieci przemysłowego internetu rzeczy.

Warto jednak zauważyć, że manipulatory również można integrować z automatyką, choć w inny sposób niż roboty. Adam Szlendak wyjaśnia: – Manipulator może podawać sygnały dwustanowe do PLC: zezwolenie na pracę, blokadę ruchu, sygnał „ładunek pobrany/odłożony”, pozycje krańcowe. Można go spiąć z kurtynami świetlnymi, blokadami i skanerami. Manipulator może „dogadywać się” z przenośnikami, stołami obrotowymi, windami, magazynami automatycznymi, AGV czy AMR – poprzez standardową automatykę. Różnica polega na tym, że manipulator nadal prowadzi człowiek. Automatyka zarządza warunkami pracy, sygnałami procesu i osprzętem, a nie trajektorią ruchu w przestrzeni.

Decyzja w praktyce – główne kryteria

Jak podjąć decyzję w konkretnej sytuacji? Oto 5 kluczowych pytań, które warto sobie zadać.

1. Jaka jest złożoność operacji? Czy trajektoria ruchu jest prosta, czy złożona przestrzennie? Czy wymaga dużej precyzji? Ile punktów kontrolnych musi być obsłużonych w jednym cyklu? Im mniejsze są wymagania wobec wykonywanych zadań, tym bardziej warto rozważyć manipulator. W przeciwnym razie – potrzebny może być robot.
2. Jak często zmienia się produkt? Tutaj pojawia się pewien paradoks, na który wskazują eksperci. Karolina Krupnicka podkreśla, że robot jest optymalnym wyborem przy częstych zmianach detali, konieczności przeorientowania ich w trakcie procesu. Również według Adama Szlendaka manipulator jest idealny przy częstych zmianach detali, krótkich seriach, dużej różnorodności ładunków, bo nie trzeba go przeprogramowywać. Kluczem jest charakter zmian. Jeśli zmiany dotyczą orientacji przestrzennej, złożonych trajektorii czy precyzyjnego pozycjonowania, robot będzie lepszy. Jeśli zmieniają się kształty, wymiary czy wagi ładunków przy prostym przenoszeniu, wygrywa manipulator.
3. Jaki jest realny budżet? Jeśli pod uwagę wziąć tylko na cenę, tańszym rozwiązaniem jest manipulator. Tym bardziej, że do ceny robota należy dodać koszty integracji, oprogramowania i szkoleń. Do tego warto policzyć koszty eksploatacji (energia, serwis, części zamienne). Z innej strony należy oszacować potencjalne oszczędności. Ile kosztuje praca operatora manipulatora? Robot może bowiem zastąpić 2–3 etaty.
4. Czy masz kompetencje do obsługi robota? Czy w zespole jest osoba ze znajomością programowania PLC lub doświadczeniem w automatyce? Jeśli tak, robot jest realną opcją. Jeśli nie – trzeba zatrudnić specjalistę lub wysłać kogoś na szkolenia. W przeciwnym wypadu manipulator będzie bezpieczniejszym wyborem.
5. Jaka jest perspektywa czasowa? Czy inwestycja jest planowana na 2 lata, czy na 10 lat? Krótka perspektywa sprzyja manipulatorowi – to szybszy zwrot i mniejsze ryzyko. Natomiast w dłuższej perspektywie robot ma większą wartość rezydualną i lepiej sprawdzi się przy ewentualnych zmianach w produkcji.

Najczęstsze błędy przy wyborze

Przedsiębiorcy, podejmując decyzję o automatyzacji, często popełniają podobne błędy. Oto najczęstsze z nich.

Błąd 1: „robot to przyszłość, więc kupmy robota”. To pułapka nadmiernej automatyzacji. Złota zasada brzmi: wybierz najprostsze rozwiązanie, które spełni wymagania plus 20% rezerwy na przyszłość.

Błąd 2: „manipulator jest tańszy, więc wystarczy”. To odwrotna skrajność, czyli niedoszacowanie złożoności zadania. Jest pozorną oszczędnością, jeśli narzędzie nie spełnia wymagań jakościowych. Adam Szlendak przestrzega jednak przed automatycznym wyborem robota: – Oczywiście robot „wygrywa", gdy proces jest superpowtarzalny, wolumen bardzo duży, a celem jest maksymalne tempo 24/7 bez udziału człowieka. Przy zróżnicowanych ładunkach, częstych zmianach, pracy blisko ludzi i dużym nacisku na ergonomię manipulator ma przewagę.

Błąd 3: ignorowanie kosztów integracji. Cena katalogowa robota to tylko część całkowitego kosztu wdrożenia. Manipulator natomiast ma prostszą integrację, ale też generuje dodatkowe koszty (chwytak dedykowany, dostosowanie stanowiska). Zawsze licząc ROI (return on investment – zwrot z inwestycji), należy uwzględnić pełny TCO (total cost of ownership – pełny koszt posiadania) przez np. 5 lat.

Błąd 4: brak myślenia o elastyczności. Kupno urządzenia dedykowanego wyłącznie pod obecny produkt. Po 2 latach firma zmienia portfolio produktów i manipulator staje się bezużyteczny. Albo odwrotnie – kupno robota z nadmierną elastycznością, której nigdy się nie wykorzysta.

Błąd 5: niedoszacowanie znaczenia kompetencji. Robot stoi niewykorzystany, bo jedyny operator, który potrafi go obsługiwać, jest chory lub na urlopie. Lub nikt nie potrafi przeprogramować robota na nowy wariant produktu.

Krok po kroku, czyli jak podjąć decyzję

Oto praktyczny schemat postępowania przy wyborze między robotem a manipulatorem:

Krok 1: oceń złożoność operacji. Czy składa się na nie prosty ruch (w 1–2 osiach), powtarzalny i bez dużych wymagań precyzyjnych? Jeśli tak, rozważ manipulator. Czy to operacja wieloosiowa, precyzyjna, wymagająca dostępu do różnych punktów w przestrzeni? Jeśli tak, rozważ robota.

Krok 2: przeanalizuj wolumen i zmienność. Produkcja masowa (powyżej 10 000 szt./rok) tego samego produktu przez lata? Manipulator może wystarczyć. Produkcja średnioseryjna (1000–10 000 szt./rok) z częstymi zmianami produktów (co kilka tygodni/miesięcy)? Robot będzie bardziej uniwersalny. Produkcja małoseryjna lub projektowa? Zalecane są raczej manipulator lub praca ręczna (chyba że proces bardzo powtarzalny).

Krok 3: sprawdź realny budżet (TCO). Budżet poniżej 200 000 zł? Najprawdopodobniej manipulator lub cobot. Budżet 200 000 –500 000 zł? Cobot lub robot z podstawową integracją. Budżet powyżej 500 000 zł i duże wolumeny? Robot ekonomicznie uzasadniony. Trzeba jednak pamiętać, że do ceny urządzenia należy dodać 30–50% na integrację, szkolenia i oprogramowanie.

Krok 4: oceń kompetencje zespołu. Masz lub możesz zatrudnić programistę robotyki? Wybierz robota. Nie masz takich zasobów i budżetu na szkolenia? Manipulator lub cobot z prostym programowaniem. W każdym przypadku warto zaplanować szkolenie min. 2 osób.

Krok 5: myśl długoterminowo. Produkt/proces stabilny na 5–10 lat i wolumeny powyżej 5000 szt./rok? Robot ma większą wartość długoterminową. Niepewność co do przyszłości produktu lub krótka perspektywa (2–3 lata)? Manipulator łatwiej przestawić lub odsprzedać.

Krok 6: skonsultuj się z integratorem. Przed ostateczną decyzją przeprowadź studium wykonalności z profesjonalnym integratorem. Wiele firm oferuje takie audyty bezpłatnie lub za symboliczną opłatę. Integrator przeanalizuje proces, policzy realny ROI i zaproponuje konkretne rozwiązanie.

O czym należy pamiętać?

Nie ma jednego uniwersalnego rozwiązania. Każdy przypadek wymaga indywidualnej analizy uwzględniającej specyfikę produkcji, budżet i perspektywę rozwoju. Manipulator to nie gorszy robot – to narzędzie zoptymalizowane pod konkretne, proste zadania. Jeśli wszystko, czego potrzebujesz, to podnoszenie i przenoszenie, manipulator zrobi to równie dobrze jak robot, ale szybciej się zwróci i będzie prostszy w obsłudze. 

Z kolei robot to nie zawsze lepsze rozwiązanie – czasem jest to przerost formy nad treścią, gdy płacisz za funkcje, których nigdy nie wykorzystasz.Ważne pytanie to: czy elastyczność robota szybko się zwróci? Jeśli twoja produkcja jest stabilna, wolumeny duże, a produkt się nie zmienia – prawdopodobnie nie. Jeśli jednak działasz w dynamicznym środowisku, z częstymi zmianami asortymentu i rosnącymi wymaganiami jakościowymi, elastyczność robota może być bezcenna.

Warto też pamiętać, że to nie zawsze jest dylemat „albo-albo”. W wielu przypadkach optymalne jest połączenie obu technologii – manipulator do prostego transportu wewnętrznego, a robot do operacji precyzyjnych. Każde urządzenie robi to, do czego jest najlepsze, a całość tworzy efektywny ekosystem produkcyjny.