Menavigasi Masa Depan Robotika di Manufaktur: Tren dan Peluang

Robotika manufaktur hingga beberapa titik mengikuti jalur kemajuan yang sama dengan yang ada di pemesinan dan sistem otomasi tetap. Meskipun ROI paling mudah diukur dalam efisiensi dan penghematan biaya, produsen mencari teknologi robotika untuk membantu mereka menyelesaikan titik nyeri dalam operasi mereka atau menciptakan peluang baru. Mungkin untuk menghubungkan proses dengan lebih efisien atau menghilangkan kebutuhan untuk mengoutsourcing satu atau dua fungsi.

Jalur pertumbuhan untuk produsen kecil dan menengah (SMMs) dengan robotika kini semakin difokuskan pada aplikasi dan kemampuan tambahan, bukan hanya efisiensi dan perbaikan berkelanjutan. Kunci untuk meningkatkan adopsi robotika di SMMs adalah membuat robot lebih mudah digunakan dan digunakan kembali.

Pada intinya, adopsi bergantung pada robot memiliki lipatan dan kendali diri yang lebih mirip manusia.

Laboratorium NIST Punya Rencana untuk Membuat Robot Lebih Mudah Digunakan

Ilmuwan dan insinyur di Laboratorium NIST sedang bekerja untuk menutup kesenjakan yang signifikan antara teknologi terdepan dan apa yang saat ini diterapkan di banyak lantai produksi manufaktur. Ini sebagian besar karena kurangnya ilmu pengukuran untuk memverifikasi dan memvalidasi penelitian baru yang muncul dan mengurangi risiko adopsi.

Salah satu prioritas Divisi Sistem Cerdas NIST adalah kemajuan kemampuan pegangan, manipulasi dan kinerja keselamatan yang akan memungkinkan SMMs untuk efektif menerapkan solusi robot. Pekerjaan ini mencakup metrik kinerja, metode uji dan alat pengukuran terkait yang dapat menjadi standar industri.

Penelitian ini maju robotika di manufaktur dengan menyediakan:

• Keterulangan yang lebih baik sehingga robot dapat dengan andal melakukan gerakan dan tindakan dalam ruang koordinat X,Y,Z
• Antarmuka manusia-mesin (HMI) yang lebih mudah digunakan bagi operator untuk memprogram tugas dan berinteraksi dengan robotika
• Desain baru untuk pegangan yang memungkinkan gerakan yang lebih presisi dan mirip manusia
• Keselamatan dan kesadaran situasional yang lebih baik

Di antara kemajuan yang kini mencapai lantai produksi adalah perangkat lunak dalam perangkat HMI handheld yang menerjemahkan referensi koordinat manusia (kanan/kiri, ke arah/jauh) ke koordinat kartesian konvensional X, Y, Z. Ini memungkinkan operator untuk lebih mudah memprogram robot kolaboratif.

Peningkatan dalam pemrograman dengan HMI telah memungkinkan beberapa robot diprogram oleh tukang las yang memodelkan gerakan dan tindakan untuk proses yang dimaksud.

Setelah Menguasai Pengaturan Palet, Robotika Menuju Rakitan

Adopsi awal robotika di manufaktur telah difokuskan pada tugas berulang yang tidak memerlukan keterampilan khusus atau memberikan nilai tambah. Aplikasi robotika yang paling populer menurut penggunaan:

Rakit hanya mencakup 2 persen penggunaan robot, meski peneliti NIST dan ahli industri percaya itu memiliki janji yang besar untuk adopsi yang luas di antara SMMs seiring dengan meningkatnya teknologi manipulasi.

Area yang mungkin untuk memperluas pekerjaan rakit:

• Konektor listrik
• Memasang dan menyisipkan pengait
• Rute kabel

Salah satu tantangan untuk rakit robotika adalah banyaknya variabel yang harus diperhitungkan saat melakukan operasi kompleks. Misalnya, gaya optimal untuk pegangan untuk mengambil dan memindahkan bagian mungkin tidak sama dengan gaya yang dibutuhkan untuk operasi memasang nanti dalam produksi.

Seiring dengan meningkatnya indikasi sentuh, robot akan dapat memegang segala sesuatu dengan gaya yang tepat, potensialmente mengurangi langkah yang diperlukan untuk proses produksi tersebut.

Desain Pegangan Menunjukkan Peningkatan Lipatan dan Keaseman

Laboratorium NIST sedang mengerjakan sekitar selang metode uji untuk pegangan dan manipulasi menggunakan platform standar Institute of Electrical and Electronics Engineers.

Empat tipe pegangan robotika yang paling umum:

• Vacuum – alat ujung lengan standar yang digunakan untuk permukaan datar dan halus, sering digunakan dalam palletizing dan packaging
• Pneumatic – juga dikenal sebagai “bang bang grippers” untuk kebisingan yang dihasilkan dalam operasi industri, tipe serbaguna ini sering digunakan untuk objek kecil dalam operasi pick-and-place
• Hydraulic – yang paling kuat — dan paling kotor — dari pegangan industri
• Servo-Electric – sangat fleksibel dan hemat biaya, ini memungkinkan toleransi material yang berbeda saat menangani bagian

Desain inovatif yang menggunakan sensor gaya dan torsi sumbu enam sedang berkembang untuk teknologi pegangan, termasuk mekanisme yang meniru tangan manusia.

Kemajuan ini semakin muncul di lantai produksi:

• End effector yang dapat disesuaikan yang dapat dengan mudah dilepas dan diganti
• Lipatan yang ditingkatkan dengan pegangan adaptif tiga jari, mampu memanipulasi item rapuh dan meminimalkan perubahan alat
• Robotika menggunakan pembelajaran mesin dari sensor cerdas pada pegangan untuk mengajarkan diri sendiri cara mendekati objek
• Pegangan yang menggabungkan beberapa teknologi. Ini bisa menjadi pegangan vacuum dengan jari atau dua lengan terpisah dan konfigurasi pegangan di stasiun kerja yang sama untuk memungkinkan banyak tugas, meningkatkan kecepatan dan keandalan

Kunci Keberhasilan saat Memulai Perjalanan Robotika Anda

Tidak seperti sistem otomasi tetap, ada tradeoff antara fungsionalitas robotika dan kemudahan penggunaan. Salah satu daya tarik robotika adalah robot dapat dibangun dan diprogram untuk melakukan hampir apa saja. Namun, semakin banyak fungsionalitas yang Anda bangun ke dalam robot, semakin banyak pertimbangan lingkungan harus diambil dalam persyaratan kondisional, yang membuatnya lebih sulit untuk memprogram dan mengintegrasikan robot ke dalam operasi untuk tugas tambahan.

Perencanaan batch kecil dapat sulit dengan robotika jika produsen tidak memiliki sistem dukungan yang tepat di tempat. Akan ada lebih banyak adopsi saat SMMs dapat melihat bagaimana robotika akan menghemat biaya merakit ulang saat mereka siap untuk merekrut staf dengan pemikiran robotika. Tidak mustahil bahwa produsen dengan 10 karyawan atau lebih akan segera memiliki ahli robotika untuk memastikan efektivitas peralatan secara keseluruhan.

Catalyst Connection, bagian dari Jaringan Nasional MEP™, telah menyatukan panduan yang mudah dipahami tentang robotika. Ini mengidentifikasi kunci keberhasilan untuk menjelajahi penggunaan robotika di manufaktur:

• Identifikasi sumber daya, termasuk juara internal, untuk mendapatkan tingkat dukungan yang Anda butuhkan
• Identifikasi kebutuhan atau titik nyeri Anda
  • Prioritaskan alat pendukung
  • ID contoh manufaktur; mulai kecil dan sederhanakan
• Bangun kasus bisnis; faktor biaya perangkat keras 2x–4x untuk tooling, aksesori dan kompleksitas integrasi

Ahli di Pusat MEP lokal Anda siap membantu Anda menjelajahi — dan potensialmente mengadopsi — robotika. Hubungi mereka untuk melihat bagaimana robotika dapat membantu Anda mengembangkan bisnis Anda dengan menambahkan fungsionalitas baru.

Informasi tentang penelitian Laboratorium NIST disediakan oleh Elena Messina, Jeremy Marvel dan Joseph Falco.