С непрерывным развитием интеллектуального производства темпы внедрения промышленной автоматизации в логистику, производство, складирование и другие области постоянно растут. В частности, процесс обработки материалов, как ключевое звено производственного процесса, постепенно трансформируется из традиционного ручного управления в интеллектуальное и автоматизированное. Особенно в сценариях, требующих частых операций по обработке материалов и паллетированию, проблемы высокой трудоемкости, нестабильной эффективности и подверженности ошибкам при ручном труде становятся все более актуальными. На этом фоне появились коллаборативные роботы для паллетирования, ставшие одним из основных средств решения проблем обработки материалов. По сравнению с традиционными промышленными роботами, коллаборативные роботы обладают более высокой безопасностью, гибкостью и простотой развертывания, что делает их особенно подходящими для совместной работы человека и робота.
В сложных сценариях обработки материалов один робот часто не может удовлетворить потребности в крупномасштабном паллетировании с высокой плотностью. В это время технология многороботного взаимодействия демонстрирует свои незаменимые преимущества.
Как коллаборативные роботы обеспечивают высокоточную работу
В процессе паллетирования точность работы напрямую влияет на стабильность готового продукта и бесперебойное выполнение последующих процессов. Коллаборативные паллетирующие роботы достигают точности позиционирования на уровне миллиметра за счет интеграции систем машинного зрения высокого разрешения, датчиков крутящего момента и прецизионных сервоприводов. Например, 3D-камера на основе алгоритмов глубокого обучения может в режиме реального времени определять отклонение положения материалов на паллете и динамически корректировать положение и траекторию захвата роботизированной руки, эффективно справляясь с нерегулярной упаковкой или беспорядочным размещением.
Защита и проектирование взаимодействия человека и робота
Ключ к широкому применению коллаборативных роботов в сценариях обработки материалов заключается в высоком уровне их безопасности. В средах с множеством роботов (взаимосвязанных) риски для безопасности возрастают, что требует создания многоуровневой системы защиты. Все коллаборативные роботы для паллетирования оснащены датчиками обратной связи по усилию, модулями обнаружения столкновений и механизмами аварийной остановки. При обнаружении непреднамеренного контакта с человеком или другим оборудованием они немедленно запускают замедление или остановку. Кроме того, некоторые модели используют гибкие корпуса и конструкцию без острых углов для дальнейшего снижения потенциального риска травм. В реальных условиях эксплуатации, определяя защитные ограждения, устанавливая электронные ограждения и используя алгоритмы прогнозирования поведения, система может заблаговременно предотвращать попадание персонала в опасные зоны, достигая истинной ?гармонии человека и робота?. Эта философия проектирования с учетом безопасности не только соответствует международным стандартам ISO 10218 и ISO/TS 15066, но и предоставляет заводам соответствующие решения по автоматизации.
Типичные сценарии применения и примеры внедрения в промышленности
В пищевой промышленности крупная молочная компания внедрила многороботную систему совместной работы, состоящую из четырех роботов-паллетизаторов, для выполнения всего процесса обработки от линии розлива до автоматизированного склада. Система использует визуальное наведение для точной идентификации коробок разных размеров, обеспечивая автоматическую сортировку и штабелирование, увеличивая ежедневную производительность обработки до более чем 40 000 штук и снижая затраты на рабочую силу на 60%. В секторе автомобильных запчастей производитель трансмиссий развернул три робота-коллаборативных устройства для совместной паллетизации блоков двигателей, сформировав замкнутую логистическую цепочку с конвейерными лентами и автоматизированными транспортными средствами (AGV), повысив эффективность отгрузки почти на 50%. В фармацевтической промышленности фармацевтическая компания использовала пять высокоточных роботов-паллетизаторов для создания беспилотной упаковочной линии.
Тенденции развития и технологическая эволюция
Благодаря интеграции искусственного интеллекта, граничных вычислений и технологий цифровых двойников уровень интеллекта коллаборативных роботов для паллетирования будет продолжать стремительно расти. Будущие многороботные (взаимосвязанные) системы больше не будут ограничиваться выполнением заданных задач, а будут обладать возможностями автономного обучения и осведомленности об окружающей среде. Собирая исторические данные об операциях, система может постоянно оптимизировать планирование траектории и стратегии распределения задач, достигая саморазвивающегося эффекта ?становясь умнее с использованием?. Одновременно с этим, благодаря использованию сетей 5G и облачно-граничной архитектуры для совместной работы, станет возможным планирование кластеров роботов между заводами и предприятиями, что будет способствовать глобальной оптимизации производственных ресурсов. Кроме того, модульная конструкция и интерфейсы типа ?подключи и работай? еще больше снизят порог внедрения, позволяя малым и средним предприятиям быстро воспользоваться преимуществами автоматизации. Предполагается, что коллаборативные роботы для паллетирования будут играть ключевую роль в более широком спектре сценариев обработки грузов, став важным звеном в экосистеме интеллектуального производства.