Zintegrowana Robotyka 4.0

MAJAtronic – producent niezależnych od platformy systemów kinematycznych typu delta oraz DuoPod – uzupełnił swoje portfolio o roboty z ramieniem przegubowym. Producenci maszyn mogą teraz bezproblemowo zintegrować funkcje takie jak pakowanie i paletyzacja ze swoimi ulubionymi systemami sterowania maszyną. Robot pokazowy MAJAtronic z 6-osiowym ramieniem przegubowym, pokazuje jak dzięki mapp Technology można szybko i prosto wykonać te czynności przy użyciu sterowników B&R.

Jeżeli producenci maszyn potrzebują robota typu delta lub robota z ramieniem przegubowym do nowej maszyny lub instalacji, w pierwszej kolejności szukają właściwych rozwiązań wśród znanych marek sektora robotyki. Dostawcy ci oferują szeroki wybór robotów przemysłowych ogólnego zastosowania, a także rozwiązania specjalne (np. do spawania, klejenia lub dozowania), jak też dedykowane sterowniki do robotów i akcesoria. Zwykle nie ma możliwości zamówienia samej mechaniki robota, bez szafy sterowniczej.

Jednak coraz większa liczba producentów maszyn i instalacji nie chce kupować mechaniki i sterowania w pakiecie i dlatego poszukuje alternatywnych rozwiązań. Powód jest prosty: Wprowadzanie oddzielnych sterowników dla robotów i maszyn zwiększa czasochłonność prac oraz koszty procesów projektowania, uruchamiania i utrzymania, a także przechowywania części zamiennych. Dodatkowo czas opóźnienia na połączeniu robot – sterownik maszyny może powodować trudności w synchronizacji ruchów robota z działaniem maszyny, np. ruchem przenośnika.

Dostawcy tacy jak MAJAtronic starają się zapełnić tę lukę rynkową. Spółka zależna MAJA, niemiecki producent maszyn dla przemysłu spożywczego, od wejścia na rynek w roku 2010 opracowała portfolio ok. 150 różnych systemów delta oraz DuoPod. Są one stosowane w obszarach roboczych od 20 do 200 cm i obsługują ciężary od 0,5 do 350 kg. W tym asortymencie znajduje się także robot delta przenoszący ładunki o wadze 50 kg. Cechy charakterystyczne wszystkich robotów MAJAtronic: Wytrzymałe systemy mechaniki robotów są oferowane bez sterowania, napędów oraz innych akcesoriów pod nazwą handlową Autonox24.

W celu jak największego ułatwienia integracji machaniki robotów „Made in Germany” z maszynami i systemami klientów, MAJAtronic ściśle współpracuje z dostawcami systemów sterowania, takimi jak B&R, którzy posiadają wieloletnie doświadczenie w dostarczaniu sterowników o należytej wydajności. Producent robota rekomenduje silniki dla każdego kontrolera. W ten sposób użytkownicy nie muszą projektować silników samodzielnie, lecz mogą zacząć od sprawdzonej kombinacji i od tego momentu prowadzić tylko optymalizację.

Firma B&R od samego początku brała udział w opracowywaniu tych nowości. Waldemar Salzsehler, Inżynier Aplikacji z biura B&R w Heilbronn, Niemcy, zaprogramował w środowisku projektowym B&R Automation Studio test wytrzymałościowy dla pierwszego prototypu robota o nośności 20 kg oraz wersję demonstracyjną dla MAJAtronic. Rdzeń aplikacji robotycznej został wdrożony przy użyciu mapp Robotics, która jest częścią modułowego oprogramowania B&R mapp Technology. Biblioteka mapp Robotics zawiera modułowe bloki funkcyjne oraz struktury danych do programowania robotów, a także predefiniowane modele kinematyczne. Obejmują one wszelkie informacje wymagane przez kinematykę odwrotną.

W celu stworzenia nowych systemów, można wykorzystać narzędzie B&R Scene Viewer, wbudowane w Automation Studio, aby wygenerować model z danych CAD mechaniki robotów wraz z parametrami kinematyki. Użytkownicy mogą z wyprzedzeniem przeprowadzić wirtualne uruchomienie za pomocą takiego modelu oraz obserwować i zapisywać ruchy robota bez rzeczywistej mechaniki robota.

Opierając się na takich fundamentach, Inżynier Aplikacji B&R rozpoczął od modelowania systemu kinematycznego, tworząc podstawowe sterowanie i aplikację HMI oraz uruchamiając robota wirtualnie – wszystko w niecały tydzień.

Po etapie przygotowania prototypu – z uwzględnieniem mechaniki MAJAtronic oraz sterowania B&R, identycznego z tym, które zostało zastosowane w maszynach klienta pilotażowego – drugim etapem było przeprowadzenie rzeczywistego uruchomienia robota. „Robot był w pełni sprawny już po czterech godzinach. To było naprawdę zdumiewające”, twierdzi Ilch. „Byliśmy pod wrażeniem krótkiego czasu uruchomienia oraz jakości kontroli ścieżki. B&R zdecydowanie zajmuje czołową pozycję wśród producentów systemów sterowania”.

Z uwzględnieniem programowania NC dla testu wytrzymałościowego, podczas którego przejechano przez wszystkie pozycje, a ruch na wszystkich osiach odbywał się z maksymalną prędkością i przyspieszeniem, Salzehler poświęcił w sumie tylko trzy dni na oddanie systemu do eksploatacji w zakładzie. Był w stanie także ponownie wykorzystać stworzone przez siebie rozwiązanie modułowe do wdrożenia 6-osiowego robota demonstracyjnego w jeden dzień. Konstrukcja modułowa mapp Technology umożliwia proste rozszerzanie aplikacji odpowiednio do potrzeb oraz integrowanie elementów takich jak przenośniki lub inne komponenty maszyny w ramach tej samej platformy sterowania.

„Taka integracja robotów i komponentów maszyny daje idealne podstawy do wdrożenia koncepcji Przemysłu 4.0. Ma też pozytywny wpływ na działanie całej maszyny”, wyjaśnia Ilch. „W trakcie pokazu porównawczego byliśmy w stanie udowodnić, że użytkownicy mogą zwiększyć wydajność istniejących systemów nawet o 50% przy zastosowaniu naszej koncepcji”. W rezultacie nie było potrzeby angażowania ani producenta standardowego sterowania ani producenta robotów. „Ze względu na robiące wrażenie korzyści, płynące z zastosowania robotów niezależnych, spodziewamy się, że będzie to rozwiązanie stosowane przez coraz większą liczbę producentów maszyn i instalacji”, podsumowuje optymistycznie przyszłość menadżer MAJAtronic.