Podstawowym założeniem robotyki modułowej jest możliwość łączenia ze sobą w różny sposób różnorodnych modułów i komponentów w celu tworzenia rozwiązań, dzięki którym firma zyskuje nowe możliwości operacyjne, a tym samym zwiększa swoją produktywność i wydajność. Pozwala to firmom elastycznie reagować e na zmieniające się wymagania rynkowe i modernizować swoje procesy produkcyjne bez konieczności kosztownego i czasochłonnego wdrażania nowych rozwiązań.

Drugą istotną cechą robotów modułowych jest możliwość ich rozbudowywania o kolejne elementy. Dzięki temu firma, która ma ograniczone środki finansowe, może początkowo wdrożyć u siebie robota o niewielkich możliwościach produkcyjnych, by w późniejszym czasie rozbudować go o kolejne moduły i tym samym zwiększyć jego funkcjonalność.

Obie te cechy robotyki modułowej sprawiają, że jest ona bardzo ciekawą alternatywą szczególnie dla małych i średnich firm albo też przedsiębiorstw na początkowym etapie rozwoju. Jednak roboty modułowe mogą być także sposobem na ograniczanie kosztów operacyjnych dla każdego rodzaju przedsiębiorstwa, bez względu na jego wielkość czy branżę. Używając modułów, można łatwo i szybko tworzyć całkowicie różne systemy robotyczne. Dzięki temu przedsiębiorstwo, którego produkcja jest mocno zróżnicowana, nie musi inwestować w wiele różnorodnych robotów. Wadą tradycyjnych robotów przemysłowych jest to, że nawet w przypadku niewielkich zmian produkcyjnych cała aplikacja wymaga ponownej oceny i bardzo często ponownej kalibracji.

Mówiąc o robotach modułowych, najczęściej mamy na myśli tradycyjne ramię robotyczne, nic jednak nie stoi na przeszkodzie, żeby modułową budowę miały również np. roboty typu delta albo roboty kartezjańskie.

Zalety robotów modułowych

Rosnącą popularność, szczególnie w przypadku lżejszych robotów i cobotów, systemy modułowe zawdzięczają licznym korzyściom, jakie mogą przynieść przedsiębiorcom. Do najważniejszych zalet można zaliczyć następujące:

• Elastyczna konfiguracja robota – możliwość zmiany formy i konfiguracji robota, dzięki połączeniu modułów, w przeciwieństwie do robota ze stałym korpusem, zapewnia większą elastyczność. Oznacza to, że robota modułowego można rekonfigurować lub lepiej dostosowywać do potrzeb produkcyjnych i aplikacji tak często i szybko, jak tylko jest to konieczne.
• Szybsze i łatwiejsze wdrożenie –gotowe elementy można łatwo i szybko łączyć ze sobą i dostosowywać np. do już istniejącej linii produkcyjnej i pozostałych elementów, które biorą udział w danym procesie produkcyjnym. Roboty modułowe z reguły nie wymagają skomplikowanych procedur projektowania – można je w prosty sposób nauczyć wykonywania odpowiednich czynności przy użyciu panelu Teach Pendant.
• Większy potencjał konfiguracyjny – konstrukcje modułowe umożliwiają również tworzenie zindywidualizowanych rozwiązań, które mogą być niezbędne do wykonywania bardziej nietypowych i specjalistycznych zadań. Możliwość konfiguracji różnych skomplikowanych aplikacji zależy właściwie jedynie od umiejętności i doświadczenia integratora czy też końcowego użytkownika.
• Łatwiejsza modernizacja i rozbudowa – wspomniana wyżej łatwość łączenia poszczególnych modułów robota przekłada się również na możliwość jego rozbudowy i modernizacji w przyszłości. To istotna cecha w przypadku przedsiębiorstw, których aktualnie nie stać na inwestycję w bardziej zaawansowanego robota, a także których potrzeby produkcyjne zmieniają się w czasie. Dziś do obsługi realizowanych procesów może wystarczyć robot np. o 2 lub 3 osiach, ale już za jakiś czas niezbędny może okazać się robot o 6 czy nawet 7 osiach.
• Łatwiejsza i tańsza naprawa – konstrukcja modułowa może również znacząco ograniczyć koszty związane z awarią robota. Może się bowiem okazać, że wystarczy wymienić tylko jeden, uszkodzony moduł, żeby robot był ponownie w pełni sprawny.

Jak zbudowany jest robot modułowy?

Roboty modułowe można łatwo konfigurować na wiele różnych sposobów przy użyciu kilku podzespołów. W teorii można je rozbudowywać, dołączając kolejne, takie same moduły, choć naturalnie zależy to od wykonywanych procesów i opłacalności użycia tak zmodernizowanego robota. I choć liczba poszczególnych modułów może się różnić, to każdy z robotów modułowych z reguły składa się z kilku takich samych elementów.

Podstawą takiego robota są obrotowe moduły, które mogą być 1-osiowe lub 2-osiowe. W zależności od potrzeb robot może składać się tylko z jednego modułu, choć oczywiście najczęściej spotyka się roboty zbudowane z kilku modułów. Kolejnym elementem robota są łączniki, za pomocą których dołącza się efektor, czyli narzędzie lub urządzenie końcowe, które ma bezpośredni kontakt z obrabianym elementem. Może być to chwytak, siłownik liniowy lub inny typ oprzyrządowania.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Raporty

Robotyzacja przemysłu w Polsce i na świecie [Raport 2024]

W ostatnich 2 latach spadła liczba instalacji nowych robotów przemysłowych w polskich firmach i na tle najbardziej uprzemysłowionych gospodarek wciąż wyglądamy bardzo słabo. Według Międzynarodowej Federacji Robotyki trend ten powinien się jednak już w tym roku odwrócić i polska gospodarka ponownie wejdzie na ścieżkę wzrostową. Robotyzację polskiego przemysłu w najbliższych latach napędzać ma przede wszystkim utrzymujący się wzrost polskiej gospodarki, a także konieczność dalszej automatyzacji przemysłu, bez której ciężko dziś konkurować na światowych rynkach.

Robotyka, montaż i obsługa

Robotyzacja w przemyśle: Rekordowy wskaźnik gęstości robotów

Według raportu World Robotics 2024 Międzynarodowej Federacji Robotyki (IFR), globalna gęstość robotów w przemyśle osiągnęła w 2023 roku rekordowe 162 jednostki na 10 000 pracowników, co stanowi ponad dwukrotny wzrost w stosunku do 74 jednostek zanotowanych siedem lat wcześniej.

Ważnymi elementami robota modułowego są także system sterowania, oprogramowanie i układ napędowy. W przypadku układów sterowania zalecaną cechą robota modułowego jest możliwość współpracy z dowolnymi układami sterowania, wykorzystuje się w tym celu komunikację za pomocą np. protokołu ethernetowego. Od dostępnego oprogramowania w dużej mierze zależą możliwości robota. Ważne, żeby dostępny program był w miarę możliwości mało skomplikowany, aby do obsługi nie był konieczny profesjonalny programista.

I wreszcie układ napędowy, który odpowiada za poruszanie i  kontrolowanie każdego przegubu robota. Układ ten zazwyczaj obejmuje nie tylko sam silnik, ale również przekładnię i enkoder, który zapewnia ciągłe informacje zwrotne dotyczące położenia i prędkości silnika. Żeby osiągnąć wymaganą wydajność dynamiczną, niezbędne są wysoka gęstość momentu obrotowego i niska bezwładność, które to cechy umożliwiają szybkie przyspieszanie i zwalnianie. Niezbędne jest również płynne poruszanie się robota i jego poszczególnych elementów, dlatego układ napędowy musi też minimalizować mikrowstrząsy i  szarpnięcia podczas obrotu silnika.

Roboty modułowe – jakie opcje są dostępne?

Elastyczność w przypadku robotów modułowych nie oznacza tylko możliwości ich różnorodnej konfiguracji przy użyciu tych samych modułów. Przedsiębiorca może również skorzystać z różnych opcji zakupu.

Z oferty dostawców robotów modułowych można wybrać np. tylko pojedyncze moduły, które są dostępne najczęściej w wielu różnych wariantach. W ten sposób przedsiębiorca, który ma już u siebie robota modułowego, może łatwo i przede wszystkim w miarę tanio rozbudować już istniejącą zrobotyzowaną aplikację.

Drugą dostępną opcją jest zakup gotowego zestawu robota modułowego. Producenci wykorzystują posiadane doświadczenie i oferują kilka standardowych zestawów, które są najbardziej popularne. Są to kompletne zestawy, które zawierają wszystkie niezbędne podzespoły (w tym układ sterowania, panel sterowniczy, oprogramowanie i niezbędne systemy bezpieczeństwa) oraz mogą być szybko dostarczone do przedsiębiorcy i zainstalowane na linii produkcyjnej. Taka opcja umożliwia szybki zakup i wdrożenie robota modułowego, jednak najczęściej może być on wykorzystywany do wykonywania typowych zadań.

Kiedy przedsiębiorca potrzebuje robota do specjalistycznych zadań, o  nietypowych cechach, musi postawić na indywidualnie skonfigurowanego robota. W tym celu może wykorzystać doświadczenie producenta lub integratora, który zaprojektuje mu takiego robota, który będzie zgodny ze specyfikacją przedsiębiorcy.

Samorekonfigurujące się roboty modułowe

W przypadku przemysłowych robotów modułowych to przedsiębiorca, a dokładniej operator takiego robota, dokonuje niezbędnej konfiguracji w zależności od bieżących potrzeb. Niewykluczone, że przyszłość robotów modułowych będzie jednak należała do autonomicznych systemów, które będą w stanie dokonać samodzielnej rekonfiguracji z powodu np. zmieniających się warunków pracy.

Tego typu samorekonfigurujące się roboty modułowe nie są żadną nowością, choć nie mówimy jeszcze o rozwiązaniach wykorzystywanych w zakładach produkcyjnych. Są to autonomiczne maszyny, które są w stanie celowo zmieniać swój kształt, modyfikując konfigurację i połączenia poszczególnych modułów, żeby np. dostosować się do nowych okoliczności, wykonywać nowe zadania lub samodzielnie się naprawiać po uszkodzeniu.

W przypadku robota mobilnego może on przybierać różne kształty, które umożliwią mu pokonywanie różnych przeszkód. Inny kształt będzie bowiem optymalny w celu przejścia przez wąską szczelinę czy dziurę, inny – gdy robot będzie musiał pokonać teren o nierównej nawierzchni, a jeszcze inny – gdy będzie musiał pokonać jakiś odcinek w jak najkrótszym czasie.

W przypadku robotów przemysłowych autonomiczne systemy modułowe będą mogły np. zmieniać się, żeby wykonywać inne zadania w ramach danego procesu przemysłowego. Niewykluczone, że samorekonfigurujące się roboty modułowe w przyszłości będą podstawą autonomicznych fabryk cyfrowych, w których w ogóle nie będzie ludzi albo ich udział będzie ograniczony do absolutnego minimum.