Syksyn 2019 teknologiakartoitus osa 1/5: Cobotiikka

Syksyn 2019 teknologiakartoitus osa 1/5: Cobotiikka

Syksyn 2019 aikana Digi-Salama-hankkeessa tehtiin viisi teknologiaselvitystä, joissa teemavastaavien johdolla 15 oppilasryhmää tutki hankkeen eri teknologioita. Tavoitteena ryhmillä oli selvittää mitä valitut teknologiat tarkoittavat pintaa syvemmältä raaputettuna, vertailla eri tuotteita ja tapoja soveltaa teknologioita sekä rakentaa demo annettuun teknologiaan liittyen.

Teknologiakatsaus – yhteistyörobotit eli cobotit

Tuotannon automatisointi on murroksessa, jossa kiinteitä tuotantolinjoja rakennetaan harvoin. Yleensä pyritään joustavaan tuotantoon, jolloin muutoksia kapasiteettiin ja layoutiin tarvitaan. Perinteisillä teollisuusroboteilla tämä on hankalaa ja usein liian kallista. Tällaiseen toimintaan on kehitetty yhteistyörobotit eli toiselta nimeltään cobotit (collaborative robot).

Cobotiikka on robotiikan ala, jossa robotti toimii yhteistyössä ihmisen kanssa. Cobotin työtehtäviin kuuluu usein toimiminen ihmisen kanssa tai itsenäisesti tuotantolinjalla. Cobotin ohjelmointi on myös tehty helpoksi, joten sen siirtäminen ja tomintakuntoon saattaminen tapahtuu nopeasti. Tällöin laite voidaan siirtää sinne, missä kapasiteettia tarvitaan.

Työskentely cobotin läheisyydessä on turvallista, eikä se tarvitse suojakehikkoa tai muita turvalaitteita ympärilleen. Coboteissa on nivelten voima-anturit tai pinnan kosketusanturit, joiden avulla cobotti voi pysähtyä vaarallisissa kontakteissa. Yleisesti cobotit ovat helppoja ohjelmoida ja monelle laitteelle ohjelmointi tapahtuu käsin opettamalla: siirtämällä cobotin tarttuja kädestä pitäen haluttuihin pisteisiin. Useilla eri robottivalmistajalla on omat cobottimallinsa. Suomessa yleisimpiä ovat ABB:n YuMi, Universal Roboticsin URx, KUKA Roboticsin Iiwa, Omronin TMx ja Techmanin TM-tuoteperhe.

Lisäksi nykyisiin teollisuusrobotteihin on saatavana “pehmusteita”, joissa on kapasitiivinen anturi. Nämä pehmusteet toimivat kosketustunnistimina, jolloin robottia voidaan käyttää ilman suoja-aitoja cobotin tavoin. Tavallisen robotin ja turvaskannerin yhdistelmällä voidaan myös “cobotisoida” perinteinen teollisuusrobotti.

Cobotiikasta tehtiin syksyllä 2019 kaksi demoa.

Demo 1 – Cobotiikan tutkiminen sekä epäsäännöllisten metalikappaleiden poimiminen cobotilla ja konenäöllä

Ensimmäisessä cobottidemossa tutkittiin cobotiikkaa ja vertailtiin markkinoilla olevia eri cobottivaihtoehtoja. Tämän projektin ensimmäisessä vaiheessa selvisikin hyvin konkreettisesti, mitä eroa on eri coboteilla: miksi toinen maksaa 10 000 € ja toinen 70 000 €. Kalleimmissa malleissa on muunmuassa integroidut voima-anturit ja ne soveltuvat tunnokkaaseen asennustyöhön. Halvemmista malleista nämä puuttuvat, joskin osaan roboteista saa sellaiset lisäoptioina. Cobottitoimittajista tapasimme mm. Kukan, Universal Roboticsin, Omronin ja ABB:n edustajat.

Projektin toisessa vaiheessa tehtiin demo robottisolusta Meconet Oy:lle. Tavoitteena oli suunnitella robottisolu, joka kykenee lajittelemaan suunniteltuja kappaleita karkaisulinjastolle. Tässä osuudessa Sick:n Inspector PIM60 konenäkökamera liitettiin UR3 robottiin ja opiskelijat tekivät automaatiolaboratoriossa protosovelluksen, jossa metallisia mallikappaleita noukittiin kameran avulla.

Demo 2 – Cobotin mahdollisuudet elektroniikkatuotannossa

Toisessa cobottidemossa tarkastasteltiin ABB:n YuMi-robottia ja suunniteltiin sovellus sen käyttämiseen elektroniikkatuotannossa. Robotti on ABB:n valmistamaa IRB 14000 yhteistyörobottimallia ja tunnetaan siis myös nimellä YuMi.

Lopputuloksen syntyi toimiva demo YuMin käytöstä testausasemalla: mihin se pystyy ja miten. Demo rakennettiin Robot Studio -ohjelmalla, oikean testausaseman malli suunniteltiin CAD-ohjelmistolla ja tuotiin Robot Studioon, jossa varsinainen demo-ohjelma tehtiin. Tämä olikin haastavin vaihe. YuMi:n yhden käden kantokyky on 500 grammaa, josta 250 gramman gripperi vie puolet. Tästä syystä varsinainen toteutus jouduttiin tekemään kahden käden synkroniliikkeenä. Mikä parasta, demo poiki yhden Digi-Salaman asiakascasen, Enicsin.