Czy zawsze będziemy programować roboty przemysłowe online? [Analiza]

Roboty przemysłowe, najczęściej te ciężkie, 6-osiowe, funkcjonują w zakładach produkcyjnych na całym świecie od dziesięcioleci. Odpowiadają za wiele procesów produkcyjnych, przenoszenie, paletyzację, zgrzewanie punktowe, spawanie łukowe, klejenie itd. Przygotowanie zrobotyzowanego procesu produkcyjnego obejmuje kilka etapów. Jednak jeśli chodzi o samo zaprogramowanie trajektorii robotów, to mamy do czynienia z dwoma, offline i online.

Programowanie offline odbywa się z pomocą dedykowanego oprogramowania CAD/CAM. Są to skomplikowane narzędzia dostarczane przez wiodących producentów oprogramowania i oprzyrządowania dla przemysłu. O ile software ten pozwala na symulację całego procesu produkcyjnego, o tyle, mimo dokładności modeli i dość dobrego odwzorowania realnego procesu, nadal w większości przypadków jesteśmy skazani na programowanie robotów na miejscu, na gotowej linii. Dzieje się tak z kilku powodów.

Czas i dokładność na wagę złota
Głównym czynnikiem odpowiedzialnym za niedokładne odwzorowanie gotowej linii w stosunku do modelu z symulacji jest czas. Nierealne terminy poszczególnych etapów projektowania (bądź złe zaplanowanie) i wykonania linii produkcyjnej powodują ich niepożądane zazębianie się. Wpływa to na dokładność modelowania poszczególnych elementów, które nie mają odwzorowania 1:1 w realnym świecie. Łatwo sobie wyobrazić, że ciasno zaprogramowana trajektoria ruchu robota w takiej sytuacji może w realnych warunkach kolidować z elementem urządzenia, który nie został zamodelowany.

Ciągle niedokładne metody modelowania
Mimo ciągłego rozwoju ww. oprogramowania i algorytmów modelowania, cały czas mamy do czynienia z miejscami gdzie jesteśmy bezradni. Przykładem może być zachowanie pakietu kablowego robota czy inne elementy ruchome wyposażone w luźne wiązki kablowe bądź przewody. Losowość ich zachowania powoduje, że żeby uniknąć ich uszkodzenia na etapie rozruchu linii, cały czas zachodzi potrzeba ręcznego sprawdzenia przejazdów robota.

Programowanie online to nie tylko poruszanie robotem
Błędem jest myślenie, iż na osobach uruchamiających linię na miejscu spoczywa tylko obowiązek wgrania do robota programów przygotowanych na etapie symulacji. Do zadań programisty online należy także uruchomienie całego robota, pierwsze justowanie osi, konfigurowanie i wyważanie narzędzia, uruchamianie aplikacji itd. Jest to także dopasowanie programów pod obowiązujący standard, jeśli mowa o koncernach motoryzacyjnych bądź innych branżach gdzie taki standard obowiązuje. Ważnym elementem, który rzadko pokrywa się z założeniami i wynikami symulacji jest czas cyklu. Jego optymalizacja również należy do kompetencji programisty online i wykonywana jest na miejscu podczas obserwacji działającej linii.

Czy jesteśmy skazania na programowanie i poprawki online?
Odpowiedź na to pytanie nie jest prosta. Przytoczenie powyższych przykładów pokazuje jak wiele jest składowych przygotowania całego zrobotyzowanego procesu produkcyjnego. Niemniej kierunek rozwoju oprogramowania CAD/CAM czy coraz lepsze metody pomiarowe pokazują, że w przeciągu kilku lat być może uda się odejść od programowania online.

Coraz więcej firm odpowiedzialnych za projektowanie i wykonanie linii produkcyjnych stara się robić to modułowo, tzn. poszczególne fragmenty projektują i wykonują u siebie w halach, po czym wszystko demontują i składają z powrotem u klienta. Redukuje to etap online do minimum, gdyż całe biuro projektowe i programiści są na miejscu, a poprawki można wprowadzać offline. O ile takie podejście pozwala na dostarczenie gotowego produktu i wyeliminowanie wszystkich problemów jeszcze przed jego uruchomienie na miejscu, to nie gwarantuje, że linia zbudowana u klienta będzie się pokrywała idealnie wymiarowo z tym, co firma miała u siebie. Chodzi tu głównie o metody montażowe, które nie pozwalają nam odbudować wszystkiego z pożądaną dokładnością.

Jednak i z tym potrafimy sobie dziś poradzić. Zaawansowane metody skanowania i pomiarów pozwalają nam na pomiar wtórny, tzn. po zbudowaniu linii zostaje ona jeszcze raz dokładnie pomierzona, a wynik zostaje porównany z rozmieszczeniem komponentów w symulacji. Następnie symulacja zostaje dopasowana do realiów gotowej linii, a programy robotów skorygowane i przetransferowane do robota bez konieczności ich sprawdzenia w trybie manualnym. Dzięki takiemu podejściu udało się wyeliminować programowanie trajektorii online z aplikacji natryskowych gdzie dokładność jest szczególnie ważna. Programowania online nie ma też w wielu branżach gdzie roboty wykonują prace bardzo precyzyjne, jak choćby montaż elementów elektronicznych. Należy pamiętać jednak, że mowa tu tylko o programowaniu trajektorii oraz o robotach z innym stopniem dokładności. Są to też aplikacje gdzie ważniejsza od czasu wykonania jest precyzja i cały proces można skrupulatnie przygotować. Problemem są rozbudowane linie produkcyjne z dużą ilością robotów 6-osiowych o dużych udźwigach.

Melodią dalekiej przyszłości, jeśli chodzi o najbardziej popularne i masowe zastosowania robotów, są systemy wizyjne połączone z algorytmami AI, które pozwolą robotowi na bieżąco uczyć się wykonywanych zadań czy korygować trajektorię żeby osiągnąć najlepszy czas cyklu.

Już dziś dysponujemy technologiami i narzędziami pozwalającymi na odejście od programowania online. Jednak skorelowanie wszystkich składowych tego procesu cały czas jest problemem. W momencie kiedy uda się przezwyciężyć te trudności, programowanie robotów online odejdzie do lamusa.