Waren ze nog maar tien jaar geleden een opkomende technologie die over het algemeen met scepsis werd begroet, tegenwoordig zijn collaboratieve robots – ook bekend als cobots – het snelst groeiende segment van de industriële robotica. En ze zijn ontworpen om nauw samen te werken met mensen. De term heeft een zeer precieze betekenis, die voortvloeit uit de combinatie van de twee woorden “collaborative” en “robot”, en beschrijft in feite een robottechnologie die in staat is zowel operationele als integratieve flexibiliteit te combineren, en die in staat is in alle veiligheid te interageren met de omgeving en op natuurlijke wijze met de operators met wie de machines specifieke taken delen.
U zult dus begrijpen hoe cobots het vermogen hebben om, in de context van bedrijfsinnovatie, de paradigma’s van productie en werk, en de relatie tussen machine en mens zoals die traditioneel wordt begrepen, ingrijpend te veranderen. En als het waar is dat robotica en kunstmatige intelligentie in het algemeen exponentieel groeien, dan zal de komst van Industrie 5.0 ook grote veranderingen in de samenleving en nieuwe scenario’s voor de toepassing van dit soort innovatie met zich meebrengen. Dit alles in naam van een duurzamere, veerkrachtigere en mensgerichte industrie.
Cobots: definitie en geschiedenis van collaboratieve robots
Collaboratieve robots zijn per definitie in staat om een groot aantal toepassingen te automatiseren en zich op veel verschillende gebieden te bewegen. Het gaat om krachtige en flexibele instrumenten, die door hun eenvoud en snelle programmering onmiddellijk in produktie kunnen worden genomen en in zeer korte tijd van de ene activiteit naar de andere kunnen overschakelen. De eerste definitie van een cobot is vastgelegd in een octrooi van 1999, gewijd aan “een apparaat en een methode voor rechtstreekse integratie tussen een persoon en een generieke manipulator die door een computer wordt bestuurd”. Tegenwoordig verwijst de beschrijving naar wat wij een intelligent assistentie-apparaat (IAD) zouden noemen, praktisch de voorvader van de moderne cobots, nuttig voor het beroemde General Motors om robotica te implementeren in de overvolle en zeer concurrerende automobielsector.
Het uiteindelijke doel was om arbeiders te helpen bij assemblagewerkzaamheden, waarbij de machine zich in een ongekooide omgeving bewoog. Pas in 2004 bracht KUKA, een Duits bedrijf dat baanbrekend werk verrichtte op het gebied van collaboratieve robotica, in samenwerking met het Central Aerospace Institute of Germany het LBR3-model uit, de eerste lichtgewicht cobot met een eigen bewegingselektriciteitsvoorziening, die vervolgens werd verfijnd met twee andere modellen in 2008 en 2013.
In dezelfde jaren bracht het Deense Universal Robot de UR5 op de markt, de eerste cobot die in staat was om taken veilig naast het personeel uit te voeren en zo het tijdperk van flexibele collaboratieve robots in te luiden – gekenmerkt door lagere kosten en een groter gebruiksgemak. Ondanks aanvankelijk scepticisme groeit de markt voor industriële robots nu gestaag met 50% per jaar. Met een omzet van meer dan 3 miljard dollar. Vergeleken met de meer traditionele industriële robots zijn de robots die in de collaboratieve robotica worden gebruikt, uiterst klein en licht, en ontworpen om zij aan zij met mensen te werken. Zonder bescherming of omheiningen nodig te hebben, kunnen cobots afstanden en veiligheidsmaatregelen respecteren, zowel onderling als met mensen, door gebruik te maken van steeds nauwkeuriger native safety, geavanceerde sensoren en geavanceerde programmering. Om maar een paar voorbeelden te geven: ze kunnen stoppen bij contact met een operator of vertragen bij dreigend contact, en dan hebben we het nog niet eens over het feit dat de tijden en afstanden van de stops programmeerbaar en aanpasbaar zijn. Het gebied van de collaboratieve robotica is dan ook een onuitputtelijke bron van nieuwe mogelijkheden voor de integratie van automatisering in de zogenaamde intelligente fabriek. Een cobot is een compacte en veilige robot, maar bovenal is het een werktuig met een eigen intelligentie in de handen van arbeiders en bedieners in het algemeen. En het wordt gekenmerkt, zoals we al eerder hebben gezegd, door een uitgesproken eenvoud van programmering en gebruik, samen met de typische snelheid van integratie in de productieketen en het vrijwel onmiddellijke economische rendement van de investering. Het ligt dan ook voor de hand om collaboratieve robots te zien als antropomorfe machines met bewegingen op zes assen, die precies zijn ontworpen om te voldoen aan criteria van veiligheid, flexibiliteit en compactheid.
Samenwerkingsrobots en industriële robots: de verschillen
Nu we een algemeen inzicht hebben in wat collaboratieve robots zijn, lijkt het duidelijk dat de robots die door privébedrijven en overheidsdiensten worden gebruikt, niet allemaal dezelfde zijn: we onderscheiden ze naar grootte, snelheid, actieradius, toepassingsvaardigheden en operationele flexibiliteit. Niet te vergeten de kosten en het al dan niet nodig zijn van veiligheidsbarrières. De verschillen tussen cobots en traditionele robots zijn in de sector bijzonder groot en kunnen worden vereenvoudigd door te verwijzen naar drie specifieke eigenschappen. Het eerste is het reeds genoemde veiligheidsniveau, dat bij collaboratieve robotica zo hoog is dat de machines zonder kostbare barrières kunnen optreden, dankzij de 17 standaard aanwezige veiligheidsvoorzieningen onder hun omhulsel en een breed scala van sensoren. De tweede heeft betrekking op flexibiliteit, het echte kenmerk van een cobot.
Traditionele robots geven namelijk aanleiding tot een starre automatisering die alleen optimaal is voor grote productievolumes, terwijl cobots dankzij hun kleine formaat gemakkelijk binnen de grenzen van de industrie kunnen worden verplaatst om alleen te worden gebruikt waar dat nodig is. Bovendien wordt de flexibiliteit van deze hulpmiddelen benadrukt door hun programmeringsgemak, dat hand in hand gaat met de snelheid van invoering – de derde eigenschap op de lijst. De programmering, die eenvoudig en intuïtief is, kan op twee verschillende manieren gebeuren: met de zogenaamde teach pendant, die gebruik maakt van touch screen-functionaliteit en een grafisch sjabloon om de programma’s van de cobot meteen in te stellen, en met free drive, waarbij de robot kan worden geprogrammeerd door zijn arm in de ruimte te bewegen, zodat hij de gewenste actie perfect kan repliceren.
In de praktijk gaat het om een gebruiksklare oplossing waarmee productielijnen en -processen kunnen worden verbeterd, zelfs met een 220 V-voeding die het mogelijk maakt deze vrijwel overal te integreren – zelfs in bepaalde civiele contexten. Een toepassing die synergetisch wordt beheerd door een operator en een collaboratieve robot is ook 85% productiever dan een volledig geautomatiseerde of volledig handmatige toepassing, juist vanwege het vermogen van cobots om het beste van menselijke inspanning en de precisie van automatisering met een duidelijk voordeel te combineren.
Een andere enorme stimulans voor het gebruik van collaboratieve robotica is het feit dat deze machines het vermogen hebben om zonder onderbreking over te schakelen van de ene taak naar de andere. Dit is het geval ongeacht de toepassingssector, de grootte van het bedrijf en de aard van het product, waardoor het ook een zeer geschikte technologie is voor assemblagelijnen die werken met kleine batches en gemengde producties.
De evolutie van collaboratieve robotica
Hoewel we in de openingszinnen wilden onderstrepen hoe snel collaboratieve robots zich ontwikkelen en verspreiden, hebben op dit moment nogal wat bedrijven hun twijfels geuit over hun integratie, terwijl het voor de meeste productiefaciliteiten nog moeilijk is om hun daadwerkelijke toepassing te voorzien. Zoals in elk gebied van wetenschap en technologie, zijn er ook voor cobots verschillende beperkingen en uitdagingen. In de eerste plaats de noodzaak om een meer verfijnde manuele behendigheid na te streven, vooral bij het oprapen en bewerken van kleine en nogal delicate onderdelen. De andere, parallel hieraan, richt zich op het vermogen om snel beslissingen te nemen om obstakels te vermijden zonder de productie te onderbreken – met alle gevolgen van dien.
De marktleiders in de industrie zijn al bezig met het oplossen van deze veeleisende uitdagingen, en zoeken naar antwoorden door cobots te ontwikkelen die zijn uitgerust met steeds snellere processors en geïntegreerde vision-systemen. Deze oplossingen schetsen een ambitieus maar futuristisch Industrie 5.0-beeld, en zullen cobots zelf in staat stellen exponentieel productiever te worden. Niet alleen dat, maar machines met een coöperatief karakter zullen helpen om kritieke kwesties en problemen binnen elke productiecyclus in te dammen – en uiteindelijk op te lossen – wat verbeteringen oplevert in termen van energie-, hulpbronnen- en tijdsbesparing.
Het is dan ook geen toeval dat de kenmerken van de nieuwe generatie industriële robots een grotere veelzijdigheid in het gebruik, een doortastend aanpassingsvermogen aan situaties die vooraf niet bekend zijn, een nauwkeurige positioneringsnauwkeurigheid en herhaalbaarheid van de uitvoering omvatten, zoals we al diverse malen hebben vermeld. Kortom, cobots vertegenwoordigen zowel een gestaag groeiend heden als een steeds meer geautomatiseerde toekomst: angsten, zelfs van de kant van degenen die op dit gebied werkzaam zijn, hebben nog steeds een reden van bestaan, maar de opwinding over de volgende evolutie is voelbaar. De programmeringsfilosofie van de cobots is in feite gebaseerd op het winnen van parameters, het ontwikkelen en gebruiken van echte mechanische, robotachtige en sterk gelede armen.