Mobilní a autonomní robot KMR iiwa řeší dopravu materiálu ve výrobě robotů firmy KUKA

Industry 4.0 definuje nové koncepty a standardy, se kterými se budou potýkat nové chytré továrny budoucnosti. Nejčastěji se výrobci robotů setkávají s požadavky na ještě větší flexibilitu a schopnost spolupráce robota s člověkem (Human-Robot Collaboration). Ta se nasazením ve skutečných aplikacích s robotem LBR iiwa, prvním sériově vyráběným robotem pro přímou spolupráci s člověkem, stala realitou. Také v České republice jsou už tyto aplikace v ostrém provozu.

Nicméně i to samo o sobě nemusí být v dlouhodobém horizontu dostačující. Úroveň zvýšení pružnosti výroby lze posunout podstatně dále. Roboty se musí stát mnohem pohyblivějšími a mít schopnost obsluhovat i několik pracovišť. Standardní řešení pomocí lineárních os nemusí být ve všech případech použitelné, proto se společnost KUKA rozhodla využít výhod multisměrových platforem KUKA Omnimove a na jejich základě postavila produkt, který robotům přináší skutečnou volnost pohybu.

Mobilní robotika

Roboty namontované na autonomních mobilních platformách, pohybující se nezávisle na sobě v prostředí výrobních hal a dopravující díly nebo obrobky podle skutečných potřeb flexibilních výrobních linek budoucnosti byl cíl, který si KUKA vytkla pro modernizaci vlastních logistických procesů. KUKA je globálním lídrem ve vývoji a výrobě průmyslových robotů, řídicích systémů a software, zároveň ale nabízí i další produkty pro automatizaci výrobních procesů.
V souvislosti s investicemi do přestavby výrobních linek na roboty v Augsburgu tak, aby více splňovaly parametry konceptu Industry 4.0 a Lean Production, vznikl prostor pro nasazení jednoho z nejinovativnějších produktů firmy KUKA – mobilního robotu KMR iiwa. Jeho název je zkratkou pro KUKA Mobile Robotics inteligent industrial working assistant, který zahrnuje autonomní platformu a průmyslový robot LBR iiwa. Ve výrobním závodě v Augsburgu zajišťuje automatickou dodávku výrobního materiálu pro montáž zápěstí pro roboty řady KR Quantec.

Nastavujeme nové standardy ve výrobě zítřka

„Chtěli jsme přizpůsobit své výrobní operace požadavkům budoucnosti a zároveň podstatně zvýšili naši výkonnost. Naším cílem je dosáhnout výrobní kapacity více než 20 000 robotů ročně v hlavním výrobním závodě v Augsburgu. Tohoto cíle můžeme dosáhnout pouze tehdy, pokud budeme restrukturalizovat naše montážní procesy ve výrobě průmyslových robotů v souladu s nejnovějšími požadavky a poznatky Lean manufacturing method,“ vysvětluje Andreas Ostermann von Roth, výkonný Vice President of Operations v KUKA Robotics, důvody, proč byla nová, přibližně 140 metrů dlouhá výrobní linka postavena s takto vysokým stupněm automatizace. Dodávky montážního materiálu JIS (Just-in-Sequence) jsou právě zde důležitou složkou. Společnost KUKA vyvinula pro tento účel celou řadu řešení od ručně přemístitelných lehkých robotů až po zcela autonomní systémy. Tím jsou zajištěny dva klíčové aspekty: maximální optimalizace nákladů a zároveň se díky zpřesnění logistických cest dosáhlo dokonalé souhry možností logistiky a potřeb výroby.

KMR iiwa automaticky dodává šrouby, matice a další drobný materiál

Průmyslový robot LBR iiwa přirozeně nemůže na výrobní lince robotů KUKA KR Quantec chybět. Dle pravidel KANBAN zajišťuje distribuci šroubů, těsnících kroužků, matic a dalšího drobného materiálu. Dodavatel dodá jednotlivé boxy do příslušného místa v centrálním skladu materiálu. Robot KMR iiwa v pravidelných intervalech pomocí své citlivosti kontroluje jednotlivé police a doplňuje boxy, orientuje je proti čtečce, kde jsou identifikovány pomocí QR kódů, a tím jsou jim přiřazeny definované pozice. Autonomní platforma se samostatně a nezávisle naviguje v prostoru výrobní haly a dodává je dle aktuální potřeby do jednotlivých pracovních buněk.

Mobilní robot byl rychle přijat jako kolega

Integrovaný systém KUKA.NavigationSolution v kombinaci s bezpečnostními laserovými skenery umožňuje mobilnímu robotu KMR iiwa včasnou detekci překážek v jeho trase a tak zajišťuje jeho bezpečný pohyb v prostoru výrobních linek. Podstatnou charakteristikou KMR iiwa je tedy jeho schopnost sdílet společné cesty s lidmi a dalšími logistickými manipulátory. Díky použitému technickému řešení není nutná žádná zvláštní ochrana nebo dodatečné úpravy tras. „KUKA je zkratka pro inovace. To je nyní také evidentní v našem vlastním výrobním procesu. Naši zaměstnanci rychle přijali mobilní robot KMR iiwa jako plnohodnotného spolupracovníka a kolegu a oceňují výhody tohoto inteligentního a mobilního asistenta,“ říká Sebastian Bodenmüller, shrnující první týdny činnosti mobilního robotického kolegy. Robot převážně přebírá úkoly, které jsou monotónní a pro lidské spolupracovníky ergonomicky velmi obtížné. Nevyžaduje přestávky a je vždy připraven pomoci v případě potřeby. Pokud jde o logistické úkoly, potenciální možnosti nasazení KMR iiwa nejsou zdaleka vyčerpané, například obsluha různých obráběcích strojů je snadno řešitelná díky možnosti přímé spolupráce s jedním nebo více lidskými kolegy v rozděleném nebo sdíleném pracovním prostoru.

Vysoce flexibilního výrobního asistenta je možné nasadit takřka kdekoli

V KMR iiwa firma KUKA zkombinovala silné stránky citlivého robotu LBR iiwa a mobilní a autonomní platformy. V hale 7 v hlavním výrobním závodu firmy KUKA v Augsburgu jsou roboty použity jako nezávislí a přemístitelní výrobní asistenti bez omezení jejich okolním prostředím – což je ideální základ pro splnění požadavků Industry 4.0. Flexibilita je základním předpokladem pro všestranné a adaptivní výrobní prostředky zítřka. Díky speciálně vyvinutým kolům Mecanum se platforma KMR iiwa může pohybovat v jakémkoliv směru od výchozího bodu. Robot a platforma jsou řízeny řídicím systémem KUKA Sunrise, který je schopen pracovat s více kinematickými systémy, což obsluze značně zjednodušuje ovládání a nasazení v praktických aplikacích. Dodatečné skenery okolního prostředí dávají platformě možnost reagovat na překážky v prostoru její trasy. Lithium-iontové akumulátory zajišťují dodávku energie nejen platformě, ale také robotu. V kombinaci s navigačním softwarem SLAM vyvinutým firmou KUKA tak KMR iiwa získal jedinečnou schopnost – pohybovat se bezpečně, zcela autonomně a bez kabelů. Systém je modulární konstrukce a může být rozšířen i o další hardware, pokud to bude pro konkrétní aplikace vhodné.

Schopnost pružně reagovat na požadavky zákazníků a trhu

Zvýšením stupně automatizace ve svém hlavním výrobním závodu v Augsburgu firma stanovila směr vývoje výrobních linek v budoucnosti. „Zatímco Industry 4.0 je stále předmětem diskusí na mnoha místech, my jsme již v rámci tohoto konceptu začali žít v našem výrobním závodu. Investice do automatizace, například s KMR iiwa v logistických operacích zajišťujících spojovací materiál, pomohou zajistit náš dlouhodobý úspěch,“ říká Andreas Ostermann von Roth, popisující motivaci pro nasazení mobilních robotů. „V budoucnu budeme moci rychleji a mnohem pružněji reagovat na požadavky zákazníků a trhu,“ předpovídá.