Vážené čtenářky a čtenáři Bulletinu Průmyslu 4.0, 

snadná a rychlá rekonfigurovatelnost výrobních linek a jejich schopnost zpracovat široký rozsah dílů a výrobků v různě velkých dávkách je jedním z hlavních principů konceptu Průmysl 4.0. Roboty samy o sobě představují univerzální prostředek, jak flexibilitu ve výrobě zajistit. Jejich pracovní prostor je omezený pouze velikostí robota, lze je libovolně naprogramovat a připojit téměř libovolné periferie. Na druhou stranu, potřeba programování ale stejně tak flexibilitu omezuje, protože vyžaduje přítomnost specialisty a samotné přeprogramování na nový typ dílu nebo výrobní sekvenci zabere čas. Ještě horší to je při změně výroby s dostupností vhodného uchopovače nebo upínek, které umožní robotu manipulovat s příslušnými díly. Ukazuje se tedy, že robot je univerzální prostředek pouze tehdy, pokud máme dostatek času, abychom pro něj připravili speciální mechanické nástroje a přizpůsobili jej i po softwarové stránce. Bohužel při rychle měnících se požadavcích na výrobu dostatek času nemáme. Stojí tedy před námi otázka, jak celý tento proces, který můžeme rozdělit na návrh mechanických komponent a na softwarové přizpůsobení robota prostředí, automatizovat a zkrátit.

V případě mechanických komponent je cestou prototypování pomocí 3D tisku na základě automatické analýzy vlastností dílu tak, aby se spočítaly potřebné body úchopu a podle toho se navrhl tvar a funkční parametry uchopovače. Díky tomu lze potřebný uchopovač vyrobit během jednoho dne, to samé platí i pro další potřebné upínky. Takto vytvořený uchopovač však musí být vybaven i řadou senzorů, které umožní jednak vyhodnotit kvalitu úchopu, jednak pomohou zpřesnit lokalizaci dílu před samotným úchopem. Z uchopovače se tak stává poměrně složitá komponenta. Pokud nebude proces návrhu zapojení senzorů a vytvoření datového rozhraní také automatický, ztrácíme čas získaný rychlým prototypováním a 3D tiskem.

Přizpůsobení robota prostředí je ještě složitější úkol. Je potřeba pracovat s 3D modelem celé pracovní buňky nebo části výrobní linky, do které má být robot zapojen. Je potřeba, aby se pohyby robota přizpůsobily jednak samotnému instalovanému uchopovači, ale i prostoru, odkud se díly odebírají, jednotlivým místům, kde se provádějí dílčí operace, a samozřejmě také prostředí, kde probíhá finální sestavení dílů do sestavy, která opouští výrobní buňku a směřuje k dalším pracovištím. Často je nutné zapojení operací vykonávaných člověkem, přičemž jejich efektivní propojení s robotickými operacemi je pro celkový návrh výrobní buňky a dosažení požadovaného výrobního taktu velmi důležité. Vrátíme-li se k původní myšlence dosažení krátkého času na rekonfiguraci, je zřejmé, že je nutné kalibrovat robota vzhledem k prostředí a generovat robotické programy automaticky.

Dnes již existuje řada nástrojů a systémů, které nám umožní dílčí úkoly v popsané vizi realizovat. Stále však je dlouhá cesta k tomu, aby vše bylo navzájem propojené a probíhalo automaticky. V poslední době běží řada výzkumných projektů, které se zabývají tím, jak se přiblížit realizaci vize flexibilní továrny. Výsledky výzkumu je nutné ověřit v prostředí blízkém průmyslovému (například testbedy) a ukázat, že jejich použití ve výrobě je reálné. Bez propojení výzkumných týmů s aplikační sférou se to však nepodaří. 

V tomto čísle Bulletinu naleznete příklady úspěšných aplikací originálních řešení pro robotiku, které ukazují, že na cestu k flexibilní továrně jsme se už vydali.

Přeji vám inspirativní čtení,

Pavel Burget