Wat is een cobot?
Cobots zijn de nieuwste technologie op robotgebied en hebben de wereld van automatisering flink veranderd. De naam cobot is een afgeleide van ‘collaboratieve robot’. Deze robots zijn collaboratief omdat ze veilig samen kunnen werken met mensen. Dit kunnen ze omdat ze uitgerust zijn met gevoelige sensoren die de robot ‘gevoel’ geven. Als de robot wordt onderbroken in zijn werkzaamheden, zal die in een veiligheidsstand schieten. Traditionele robots zouden hun weg gewoon vervolgen en mensen zo kunnen verwonden.
Naast collaboratieve eigenschappen hebben robots nog een aantal voordelen. Cobots hebben het speelveld voor kleine en middelgrote fabrikanten gelijker gemaakt. Decennialang hebben grote fabrikanten het voordeel van automatisering gehad door gebruik te maken van traditionele industriële robots. Maar deze grote, dure en complexe robots zijn ontworpen voor grote volumes en onveranderlijke productieprocessen - in tegenstelling tot de productie met lage volumes en hoge mix, die typisch is voor kleinere fabrikanten.
Collaboratieve automatisering is een veelzijdige, kosteneffectieve en gebruiksvriendelijke technologie geworden waarmee bedrijven van vrijwel elke omvang (en elk niveau van technische expertise) hun productiviteit kunnen verhogen, de kwaliteit kunnen verbeteren en sneller kunnen inspelen op de veranderende vraag van de klant. Een goede manier om verschillende uitdagingen aan te gaan waar bedrijven hedendaags mee te maken hebben.
De eerste cobot werd in 1996 uitgevonden door J. Edward Colgate en Michael Peshkin. Zij noemden de cobot "een apparaat en methode voor directe fysieke interactie tussen een persoon en een computergestuurde manipulator". Door de jaren heen zijn er verschillende cobots op de markt gebracht. Kuka Robotics, die ook een van de eerste industriële robots op de markt bracht, bracht in 2004 zijn eerste cobot op de markt, de LBR 3. Deze was het resultaat van een samenwerking met verschillende bedrijven. Universal Robots, een van de grootste leveranciers van robots ter wereld, bracht zijn eerste cobot, de UR5, uit in 2008. Vier jaar later werd de UR10 gelanceerd, gevolgd door de UR3 in 2015.
De voordelen van cobots
Cobots hebben een aantal unieke eigenschappen die automatisering mogelijk maken voor een grotere groep bedrijven. Bekijk hieronder de voordelen van cobots.
Compact
Cobots zijn kleine, compacte robots en kunnen daarom bijna overal in een productieproces worden ingezet zonder al te veel ruimte in beslag te nemen.Installeren en programmeren
Een cobot is gemakkelijk te installeren door iedereen en eenvoudig te programmeren. Met handige apps en software voor smartphone en desktop is een cobot razendsnel operationeel.Flexibel
Mobiel
Consistent and precies
Positief effect op werknemers
Verlaging van productiekosten
Door de inzet van cobots worden processen gestroomlijnd en gaat de productie omhoog. Uiteindelijk lijdt dit tot een beter bedrijfsresultaat.
Invloed van cobots op werknemers
Productiewerk zoals het verpakken van goederen, het aanvullen van voorraden of lopendebandwerk wordt gekenmerkt door termen als 'monotoon' en 'repetitief' Ook is dit soort werk vaak de oorzaak van RSI, Repetitive Strain Injury. Een aandoening die wordt veroorzaakt door het vaak uitvoeren van dezelfde beweging.
Door het werk van een productiemedewerker door een robot te laten uitvoeren, zou de productiemedewerker zich op andere taken kunnen richten. Taken die creativiteit en oplossingsgericht denken vereisen, zoals onderhoud of kwaliteitscontrole.
Door werknemers creatieve en oplossingsgerichte taken te geven, wordt het werk dat ze doen verrijkt en draagt het bij aan de persoonlijke ontwikkeling van mensen. Daarnaast stimuleert het diversiteit en flexibiliteit, waardoor een aantrekkelijke werkomgeving ontstaat. Dit soort factoren zorgt ervoor dat werknemers meer plezier vinden in het werk dat ze doen, meer betrokken raken bij het werk dat ze doen en productiever worden.
Programmeren van een cobot
Traditionele robots vereisen veel kennis en tijd om acties te programmeren en kunnen maar enkele handelingen uitvoeren. In tegenstelling tot de traditionele robots die momenteel binnen de industrie worden gebruikt, is een cobot eenvoudig te programmeren. Door middel van gebruiksvriendelijke software en mobiele applicaties kunnen cobots nieuwe handelingen aanleren. Ook kun je een cobot handmatig in de gewenste posities zetten en deze opslaan in de software. Omdat een cobot zo eenvoudig te programmeren is, kunnen ze snel in een proces worden geïmplementeerd en is het zelfs mogelijk om ze verschillende taken te laten uitvoeren.
Wat zijn de kosten van cobot automatisering?
Automatisering van productieprocessen kan veel invloed hebben op de algemene bedrijfsvoering. Niet alleen zal de productie-efficiëntie verbeteren, het kan ook helpen de kosten te verlagen en de kwaliteit te verbeteren. De grote vraag is dan: staan de kosten in verhouding tot de waarde die automatisering kan opleveren? En hoe verhoudt automatisering zich tot andere opties zoals het aannemen van extra personeel of het uitbesteden van taken. Het is dus belangrijk om vooraf de kosten en baten tegen elkaar af te wegen, maar wat kost cobot automatisering precies?
Bij de keuze van een automatiseringsoplossing spelen de kosten voor veel bedrijven vaak een cruciale rol. Om de totale kosten nauwkeurig te kunnen beoordelen, is het van cruciaal belang rekening te houden met twee belangrijke categorieën: opstartkosten en onderhoudskosten. De opstartkosten hebben betrekking op alle kosten die worden gemaakt voordat het automatiseringssysteem volledig operationeel is. Dit omvat verschillende factoren, zoals de kosten van materialen zoals de robot, grijpers, gereedschap, frames, sensoren en veiligheidsvoorzieningen. Daarnaast omvat het de uren die worden besteed aan het ontwerpen, bouwen en implementeren van het systeem, alsmede de opleiding van operators om het effectief te gebruiken.
Collaboratieve robots vs. industriële robots
Industriële robots en cobots hebben veel gelijkenissen, maar cobots hebben een aantal unieke kenmerken die ze geschikt maken voor een veel grotere doelgroep. Beide robots hebben zo hun voor- en nadelen. Het hangt sterk af van de taak en de producten die geautomatiseerd moeten worden. Industriële robots zijn geschikt voor grote bedrijven die veel stuks produceren op een gestandaardiseerde manier. Kleinere bedrijven kunnen profiteren van de flexibiliteit en de kosteneffectiviteit van een cobot. Toch sluit het één het ander niet uit. Grote bedrijven kunnen ook profiteren van de voordelen van cobots.
Verschillende merken cobots
In de loop der jaren is het aantal cobot-fabrikanten sterk toegenomen. In totaal zijn er meer dan 30 bedrijven die zich richten op de ontwikkeling en productie van collaboratieve robots. De grootste daarvan is Universal Robots. Zij leveren bijna de helft van alle cobots wereldwijd.
Elke cobot heeft zijn eigen unieke kenmerken en specificaties. Voor een automatiseringstraject is het dan ook van belang om te kijken naar wat de vereisten zijn om integratie succesvol te laten verlopen. Specificaties als reikwijdte, draagvermogen, nauwkeurigheid, snelheid en het aantal assen zijn belangrijke pijlers om te bepalen of een cobot geschikt is voor de toepassing. WiredWorkers werkt voornamelijk met drie merken, Universal Robots, Techman Robot, FANUC en Franka Emika.
Universal Robots
Universal robots is de grootste fabrikant van cobots ter wereld, met bijna de helft van het marktaandeel. In totaal brachten ze twee verschillende series uit met in totaal 7 verschillende cobots. De CB3-series met de UR3, UR5 en UR10. En de E-series met de UR3e, UR5e, UR10e en UR16e. Verschillen zijn onder andere een grotere precisie en gevoeligheid door een ingebouwde, gereedschap-centrische kracht/koppel sensor in de E serie. De robots variëren in payload en reikwijdte.
Techman Robot
De cobots van Techman Robot zijn uniek omdat ze een geïntegreerd vision-systeem. Op de kop van de robot is een camera geplaatst en de bijbehorende software is voorzien van slimme visionprogramma’s. Hierbij kun je denken aan patroonvergelijking, lokaliseren van objecten, het scannen van barcodes en het herkennen van kleuren. De software is erg toegankelijk, ook voor mensen zonder programmeerkennis. Met de TM5-700, TM5-900, TM12 en TM14 hebben ze vier robots die verschillen in payload en reikwijdte.
FANUC
FANUC cobots onderscheiden zich in de markt door een uitgebreide reeks opties, een hoger laadvermogen, een groter bereik en een hogere snelheid in vergelijking met andere cobot series. Deze collaboratieve robots zijn gecertificeerd voor veiligheid, waardoor ze naadloos kunnen samenwerken met mensen en de efficiëntie van uw operaties verbeteren. Of u nu een middelgrote of kleine onderneming leidt, een nieuwe automatiseerder bent of een grote onderneming leidt, de cobot reeks van FANUC biedt precies op maat gemaakte oplossingen om aan uw bedrijfsbehoeften te voldoen.
Franka Emika
De robots van Franka Emika zijn geavanceerde robots met als unieke kenmerk de gevoeligheid en uiterste precisie. In de zeven gewrichten van deze robotarmen zijn sensoren geplaatst, waarmee de robot de meest delicate voorwerpen kan behandelen. De Franka's hebben een bereik van 850 millimeter en heeft een payload van 3 kilogram.
Verschillende tools voor cobots
Cobots zijn zo flexibel omdat ze uitgerust kunnen worden met verschillende tools. Verschillende fabrikanten over heel de wereld richten zich op de ontwikkeling van gereedschappen voor collaboratieve robots waarmee een cobot nieuwe taken kan leren en nog flexibeler wordt. De tools zijn onder te verdelen in een aantal categorieën; Grippers, End of Arm Tooling (EOAT), Vision, Software, Range Extenders, Safety en Supply Systems.
Grippers
Grippers (of grijpers) zorgen ervoor dat de cobot dingen kan oppakken en ergens anders weer kan neerleggen. Er zijn veel verschillende soorten grippers voor uiteenlopende taken. Zo zijn er onder andere vingergrippers, vacuümgrippers en magnetische grippers. Elke grijper is geschikt voor verschillende taken. Bijvoorbeeld zachte grippers voor voedingsmiddelen en vacuümgrippers voor het oppakken van dozen. Ook grippers hebben eigen specificaties, zoals payload, grijpwijdte en grijpkracht.
End of Arm Tooling (EOAT)
End of Arm Tooling is een verzamelwoord voor allerlei gereedschappen die aan een cobot gemonteerd kunnen worden. Bijvoorbeeld lijmdispensers, schroefmachines, schuurmachines, tool changers, sensors en las- en soldeergereedschap. De ontwikkeling van deze tools is de afgelopen jaren sterk toegenomen waardoor cobots steeds meer productiebedrijven kunnen helpen met het opschroeven van de productiecapaciteit.
Gereedschapwisselaars
Om een cobot extra flexibel te maken, zijn er verschillende automatische gereedschapswisselaars op de markt. Deze tools maken het mogelijk voor een cobot om volledig autonoom van gereedschap te wisselen, waardoor hij meerdere handelingen kan uitvoeren. Binnen een assemblagetoepassing zou een cobot bijvoorbeeld eerst een grijper gebruiken om alle onderdelen op de juiste plaats te leggen, en vervolgens een schroevendraaier gebruiken om het geheel te bevestigen. Uiteindelijk verhoogt dit de productiviteit van de robot, genereert het meer output en verkort het de ROI.
Vision systems
Visionsystemen geven de cobot zicht. Met 2D of 3D-camera’s kunnen collaboratieve robots objecten lokaliseren, barcodes scannen en patronen herkennen. Dit brengt vele voordelen met zich mee, maar het grootste voordeel heeft te maken met de aanvoer van producten. Normaal gesproken heeft een cobot gestructureerde aanvoer van objecten nodig om spullen op te pakken. Met vision hoeft dit niet altijd omdat de cobot ziet waar het product zich bevindt.
Range Extenders
Range Extenders zorgen ervoor dat collaboratieve robots in de X-as en/of de Y-as meer bereik krijgen. Zo kan een cobot bijvoorbeeld voor een grote machine heen en weer schuiven om op verschillende plekken in het proces een taak uit te voeren.
Veiligheid
Veiligheid omvat alle gereedschappen die bijdragen aan de veiligheid van de mens-cobot samenwerking. Denk aan sensoren of schermen die detecteren als er iemand te dicht bij de robot in de buurt komt.
Software
Er is verschillende software beschikbaar voor het programmeren en ontwerpen van een collaboratieve robottoepassing. Elke cobot heeft zijn eigen intuïtieve, gebruiksvriendelijke programmeersoftware. Daarnaast is simulatorsoftware beschikbaar die kan worden gebruikt om een solide robotintegratie te ontwerpen alvorens over te gaan tot de eigenlijke realisatie.
Toevoersystemen
Toevoersystemen zijn apparaten die de te hanteren voorwerpen aan de robot aanbieden. Bijvoorbeeld een gereedschap dat schroeven steeds op dezelfde plaats legt, klaar voor de robot (en schroefmachine) om de schroeven op te pakken en te assembleren tot het eindproduct. Maar ook trilplaten die ervoor zorgen dat opgehoopte voorwerpen weer van elkaar gescheiden worden.
Toepassingen van cobots
Dankzij de verschillende tools, gebruiksvriendelijke software en de flexibiliteit zijn cobots in staat uiteenlopende taken uit te voeren. De combinatie van verschillende mogelijkheden maken dat er oneindig veel handelingen gecombineerd kunnen worden tot één complete automatiseringstoepassing. In theorie kan een cobot alles leren. In de praktijk zijn er een aantal toepassingen die het vaakst terugkomen, zoals hieronder.
Schuren en polijsten
Polijsten, ontbramen of schuren vereist een gecontroleerde handeling. Dankzij ingebouwde sensoren kan een cobot elk contour volgen terwijl een constante kracht wordt uitgeoefend op het oppervlak. Hiermee levert de cobot een consistente kwaliteit. Perfect voor houten, roestvrijstalen of metalen oppervlakken.
Schroeven
Eenvoudige, repetitieve schroeftaken zijn perfect voor een cobot. Met de juiste tools en software kan de robot eenvoudig worden geprogrammeerd om het voorwerp uit te lijnen met een gat, onderdelen precies te plaatsen en continu dezelfde kracht te gebruiken. Iets wat voor mensen onmogelijk is maar wat een cobot met gemak 40 uur per week volhoudt.
Pick and place
Pick and place is heel simpel het oppakken en verplaatsen van objecten. Bijvoorbeeld het pakken van onderdelen uit een bak om ze vervolgens te sorteren op een lopende band. Pick and place toepassingen zijn in de basis heel simpel, maar naarmate er meer tools nodig zijn wordt het gecompliceerder. Bijvoorbeeld met een gevoelige grijper, dubbele grijper of objecten met verschillende afmetingen.
Bin picking
Bin picking is vergelijkbaar met pick-and-place alleen worden de objecten hier niet gestandaardiseerd aangeleverd. Dankzij slimme software en vision technologie herkent de cobot objecten in een bak en pikt ze één voor één op. Handig voor de aanvoer van een lopende band bijvoorbeeld.
Machine tending
Machine tending is het plaatsen van onderdelen in bijvoorbeeld een CNC-draaibank of kantbank. Terwijl de robot zijn werk doet, zijn de menselijke operators vrij. Dit verbetert de veiligheid van de werknemers en maakt hen vrij voor taken op een hoger niveau. Het verbetert ook de productiviteit en de productie kan na de normale werkuren doorgaan, voor een grotere output en bedrijfsflexibiliteit.
Palletiseren
Palletiseren (het stapelen van dozen op pallets) kan efficiënter worden opgezet met collaboratieve robots en dat brengt voordelen met zich mee. Dozen worden opgepakt met elektrische vacuümgrijpers en op pallets worden geplaatst. Nieuwe technologieën maken een externe luchttoevoer en slangen overbodig, wat de integratie vergemakkelijkt, de kosten vermindert en minder lawaai en veroorzaakt.
Kwaliteitstesten en inspectie
Cobots kunnen in verschillende branches van pas komen bij kwaliteitstesten en inspectie. Zo kan een robot objecten in een testapparaat plaatsen, om ze vervolgens te sorteren. Denk aan printplaten of monsters in een laboratorium. Dankzij visiontechnologie zijn er ook mogelijkheden voor een cobot om visuele inspectie uit te voeren. Een goede manier om de inspectie van de productiekwaliteit te verbeteren.
Lijmen en kitten
Lijmen en kitten zijn prima taken voor een cobot. Aan het uiteinde van de cobot wordt een kit- of lijmspuit gemonteerd. De cobot beweegt langs het gewenste pad en verdeelt op een gelijkmatige manier de lijm of kit.
Lassen
Lassen is een taak die met de grootst mogelijke precisie moet worden uitgevoerd. Cobot lassen brengt vele voordelen met zich mee. Cobots zijn preciezer dan mensen en zullen daarom een constantere kwaliteit leveren. Cobots kunnen lassen in een verscheidenheid aan toepassingen. Denk aan Mig/Mag, Tig, puntlassen, booglassen, ultrasoon lassen en plasmalassen.
Soldering
Solderen is een precisieklus die perfect kan worden geautomatiseerd met een collaboratieve robot. Cobots zijn uiterst precies, nauwkeuriger dan mensen, en leveren dus een constante kwaliteit. Cobots kunnen zowel solderen als hardsolderen.
Verschillende industrieën voor cobots
Dankzij hun flexibiliteit en omdat je een collaboratieve robot alles kunt leren kunnen ze overal worden ingezet. Er zijn een aantal industrieën waar cobots uitermate geschikt zijn en al succesvol zijn geïntegreerd.
Voedingsindustrie
De vraag naar automatisering binnen de voedingsindustrie is de laatste jaren toegenomen. Verschillende oorzaken als toenemende vraag, strengere voedselveiligheid en de veiligheid van werknemers zijn hier een oorzaak van. Voor de voedingsindustrie is automatisering complexer dan andere branches, omdat het voor robots moeilijk is om voedingswaren rechtstreeks te behandelen. De komst van cobots en nieuwe grijpertechnologie heeft hier verandering in gebracht.
Kunststofindustrie
De kunststofindustrie kenmerkt zich door een high-mix low-volume productie. Oftewel, een grote variëteit aan producten in kleine aantallen. Dit soort productieprocessen zijn lastig te automatiseren omdat het productieproces vaak verandert. Collaboratieve robots hebben hier verandering in gebracht omdat ze gemakkelijk om te zetten zijn en nieuwe handelingen aan kunnen leren.
Verpakkingsindustrie
Binnen de verpakkingsindustrie is steeds meer vraag naar kleinere series en meer maatwerk. Cobots kunnen hier perfect op inspelen. Taken die een cobot uit kan voeren zijn simpele inpakwerkzaamheden, zoals het plaatsen van producten in dozen. Daarnaast zijn cobots perfect voor het stapelen van dozen op pallets. Taken binnen de verpakkingsindustrie zijn vaak fysiek zwaar en repetitief. Door werknemers hiervan te ontlasten stijgt de productiviteit en worden werknemers gelukkiger in hun werk.
Elektronica-industrie
Binnen de elektronica-industrie wordt vaak gewerkt met kleine producten die voorzichtig behandeld moeten worden. Collaboratieve robots zijn uitgerust met diverse sensoren wat ze als het ware ‘gevoelige robots’ maakt. Daarom zijn ze uitermate geschikt om te werken met dit soort producten. Cobots kunnen zo ingezet worden om een testproces of kwaliteitscontrole te automatiseren.
Farmaceutische industrie
Binnen de farmaceutische industrie wordt vaak gewerkt met grote hoeveelheden en is goede inspectie van groot belang. Daarnaast is het belangrijk dat de foutmarge zo laag mogelijk is. Dit soort kenmerken maakt dat deze branche perfect is om te automatiseren. Hoe groter de productiehoeveelheden, des te voordeliger het is om te automatiseren. En omdat robots vaak en nauwkeurig dezelfde handeling doen, wordt de kans op fouten ook geminimaliseerd.
Auto-industrie
De auto-industrie profiteert al jaren van automatisering met robots. Grote industriële robots worden al jaren gebruikt om auto’s te assembleren. Ontwikkelingen als kleine seriegroottes en een toenemende vraag naar maatwerk zorgen ervoor dat ook collaboratieve robots interessant zijn geworden voor deze branche.
Metaalindustrie
Ook in de metaalindustrie komst steeds vaker high-mix low-volume productie voor. Een grote variëteit aan producten in kleine aantallen. Dit soort productieomgevingen zijn perfect voor collaboratieve robots, omdat cobots snel omgezet kunnen worden als de productie daarom vraagt. Taken die cobots zouden kunnen uitvoeren binnen de metaalindustrie zijn lassen, solderen of het beladen van CNC-machines en kantbanken.
