Tichá revoluce těžkých robotů ve strojírenství: Proč umělá inteligence nyní hraje roli u nejsilnějších robotů

### Zapomeňte na tovární halu: Tito robotičtí giganti nyní dobývají staveniště a větrné farmy ### Už žádné klece nejsou potřeba: Jak se těžcí roboti stávají bezpečnými spoluhráči pro lidi ### Řešení nedostatku kvalifikovaných pracovníků? Tito roboti se ujímají nejtěžších úkolů na světě ### Souboj titánů: Není to síla, ale software, který rozhoduje o tom, kdo postaví nejlepšího robota ###

Vývoj síly: Nejnovější vývoj v oblasti vysoce výkonných robotů pro těžké provozy

Sektor těžké robotiky prochází hlubokou transformací, která jde daleko za rámec pouhého zvyšování užitečného zatížení a dosahu. Nedávný vývoj ukazuje paradigmatický posun směrem k holistickému přístupu, který klade důraz na inteligenci, adaptabilitu, použitelnost a vývoj nových aplikačních oblastí. Software, umělá inteligence (AI) a pokročilá mechatronika se staly primárními faktory zvyšujícími hodnotu, které těmto výkonným strojům umožňují vykonávat složité úkoly v dynamickém prostředí, často v přímé spolupráci s lidskými pracovníky. Mezi klíčové trendy patří rostoucí stírání hranic mezi tradičními průmyslovými roboty a kolaborativními systémy (coboty), expanze do odvětví, jako je stavebnictví a obnovitelné zdroje energie, a rostoucí význam celkových nákladů na vlastnictví (TCO) a udržitelnosti. Tento vývoj definuje novou generaci těžkých robotů, kteří jsou nejen silnější, ale především chytřejší, flexibilnější a dostupnější.

Nová generace těžkých robotů: Nová definice výkonu a přesnosti

Trh s těžkými roboty se vyvíjí z čisté soutěže o maximální užitečné zatížení do diverzifikovaného prostředí, kde je prvořadý výkon a efektivita specifických aplikací. Přední výrobci odlišují své produkty kombinací výkonu, rychlosti, kompaktnosti a inteligentního designu.

Definice moderní třídy těžkých vozidel: Více než jen surová síla

Roboti pro těžký provoz jsou navrženi pro manipulaci s břemeny, která obvykle začínají na 250 kg a/nebo mají dosah přes 4 metry. Jsou páteří odvětví, jako je automobilová výroba, strojírenství, slévárny a stále častěji i stavebnictví, kde přepravují masivní komponenty, jako jsou bloky motorů, ocelové nosníky a celé karoserie vozidel. Rozsah užitečného zatížení je obrovský, od několika stovek kilogramů až po současný vrchol 2 300 kg.

Hodnocení moderních těžkých robotů se však vyvinulo. Zatímco maximální užitečné zatížení zůstává klíčovým kritériem, stále více se do popředí dostávají holistické metriky efektivity. Patří mezi ně poměr užitečného zatížení k hmotnosti, požadovaný půdorys, spotřeba energie a schopnost přesně a dynamicky manipulovat s břemeny s vysokými momenty setrvačnosti. Tato kritéria odrážejí hlubší pochopení celkových nákladů na vlastnictví a požadavků moderního, flexibilního výrobního prostředí.

Konkurenční prostředí a vlajkové modely (2024–2026)

Trhu dominují zavedení hráči jako KUKA, Fanuc, ABB a Yaskawa, zatímco noví konkurenti, jako je Estun z Číny, získávají na významu. Strategie těchto společností vykazují pozoruhodnou odlišnost, která jde nad rámec pouhé maximalizace užitečného zatížení.

Společnost Fanuc se svou řadou M-2000iA zůstává nesporným lídrem na trhu v segmentu ultratěžkých robotů. S užitečným zatížením 2,3 tuny je model M-2000iA/2300 nejvýkonnějším 6osým robotem s kloubovým ramenem na světě a je ideální pro úkoly vyžadující absolutní maximální sílu, jako je například zvedání celých podvozků vozidel.

Společnost KUKA sleduje strategii optimalizovaného výkonu. Řada KR FORTEC ultra sice nabízí užitečné zatížení až 800 kg, ale vyznačuje se mimořádně dobrým poměrem užitečného zatížení k hmotnosti a kompaktní konstrukcí. Toho je dosaženo inovativními konstrukčními prvky, jako je systém se dvěma rameny, který zvyšuje tuhost bez nadměrné hmotnosti. Pro paletizační aplikace nabízí řada KR 1000 titan modely s užitečným zatížením až 1 300 kg.

Společnost ABB pozicionuje svého vlajkového robota IRB 8700 jako nejrychlejšího ve své třídě. S užitečným zatížením až 800 kg (nebo 1 000 kg s nakloněným zápěstím) dosahuje o 25 % kratších cyklů než srovnatelné modely. ABB také klade důraz na spolehlivost prostřednictvím zjednodušené mechanické konstrukce s pouze jedním motorem a převodovkou na osu, což snižuje nároky na údržbu a celkové náklady na vlastnictví.

Yaskawa nabízí široké portfolio, včetně Motomana MH600 s užitečným zatížením 600 kg. Jeho konstrukce s paralelními klouby zajišťuje vysokou stabilitu a tuhost, což je obzvláště výhodné při manipulaci s obrobky s vysokým momentem setrvačnosti. Řada GP je určena pro vysokorychlostní aplikace.

Na trh vstupují i noví konkurenti, jako jsou Estun a Kawasaki. Estun, největší čínský výrobce průmyslových robotů, plánuje v Evropě uvést na trh modely jako ER 13300 s nosností 1 000 kg. Kawasaki rozšiřuje své portfolio o MXP710L (710 kg) a řadu M, která zvládne až 1 500 kg.

Tyto odlišné přístupy ukazují, že trh s těžkými roboty se vyvinul z jednorozměrného závodu o nejvyšší užitečné zatížení do diferencovanějšího konkurenčního prostředí. Výrobci nyní soutěží ve specializovaných výkonnostních funkcích přizpůsobených specifickým požadavkům zákazníků – ať už jde o maximální výkon, účinnost v těsných prostorech nebo maximální rychlost. To umožňuje uživatelům vybrat si řešení optimalizované pro jejich individuální výrobní podmínky, spíše než se jednoduše rozhodnout pro nejvýkonnější dostupný model.

Robotické obry: Nejvýkonnější průmyslové roboty ve srovnání

Robotické obry: Nejvýkonnější průmyslové roboty ve srovnání – Obrázek: Xpert.Digital

Ve světě průmyslových robotů existuje několik impozantních gigantů, kteří vynikají svým obrovským užitečným zatížením a technickými specifikacemi. Výrobci Fanuc, KUKA, ABB, Kawasaki, Estun a Yaskawa soupeří o vedoucí pozici v tomto segmentu trhu.

Fanuc M-2000iA/2300 vyniká výjimečným užitečným zatížením 2300 kg a také zápěstím s ochranou IP67. KUKA představuje KR 1000 1300 titan PA, robota s užitečným zatížením 1300 kg, ideálního pro paletizační aplikace, a kompaktním 6osým designem. ABB IRB 8700 se vyznačuje o 25 % vyšší rychlostí ve srovnání s podobnými modely a zjednodušeným designem pro maximální spolehlivost.

U modelu MG15HL se Kawasaki spoléhá na hybridní mechanismus, který umožňuje vysoké krouticí momenty a užitečné zatížení bez dalších protizávaží. Yaskawa Motoman MH600 zaujme svou konstrukcí paralelního závěsu, která zaručuje stabilitu i při zatížení s vysokými momenty setrvačnosti.

Zajímavou novinkou je Estun ER 13300, těžký robot, který se snaží dobýt evropský trh. Tito roboti působivě demonstrují technologický vývoj v průmyslové automatizaci a neustálé inovace předních výrobců.

Inteligenční engine: Umělá inteligence a software jako klíčové rozlišovací znaky

Nejvýznamnější pokroky v oblasti těžkých robotů již nejsou čistě mechanické povahy. Spíše se jedná o fúzi robotiky s umělou inteligencí a pokročilým softwarem, která zásadně rozšiřuje možnosti těchto strojů a revolucionizuje jejich provoz.

Od automatizace k autonomii: Dopad umělé inteligence a strojového učení

Umělá inteligence a strojové učení (ML) transformují průmyslové roboty z rigidních, předprogramovaných nástrojů na adaptivní, inteligentní systémy, které dokáží vnímat, rozhodovat se a učit se. Tato změna je klíčová pro řízení variability a složitosti v moderních výrobních a logistických procesech.

Pokročilé vnímání („Oči“)

Moderní roboti již nefungují naslepo. Jsou vybaveni sofistikovanými senzorovými systémy, včetně 2D a 3D systémů vidění, LiDAR a stereo kamer, které jim poskytují komplexní pochopení jejich okolí. Tato percepční schopnost je poháněna algoritmy hlubokého učení pro detekci, lokalizaci a segmentaci objektů, což umožňuje jejich použití v nestrukturovaných prostředích.

Případ použití – Vychystávání z kontejneru: Systémy jako KUKA.SmartBinPicking využívají pokročilé zpracování obrazu k identifikaci náhodně uspořádaných objektů v kontejneru, určení jejich úchopných bodů a jejich bezpečnému odstranění – úkol, který je s tradičním programováním založeným na pravidlech prakticky nemožný.

Případ užití – Rozpoznávání na staveništích: Výzkum aktivně vyvíjí modely rozpoznávání objektů založené na technologii YOLO (You Only Look Once). Ty umožňují robotům identifikovat pracovníky, vozidla a stavební konstrukce na dynamických staveništích, což je předpokladem pro autonomní provoz v tak složitých prostředích.

Inteligentní správa úkolů („mozek“)

Umělá inteligence neslouží jen k vidění, ale také k jednání. Modely strojového učení umožňují robotům přizpůsobovat své jednání měnícím se podmínkám v reálném čase.

Případová studie – Depaletizace s podporou umělé inteligence: Společnost FANUC využívá systémy vidění řízené umělou inteligencí, které umožňují robotům autonomně vykládat smíšené palety s proměnlivými velikostmi a polohami kartonů. Takové systémy dokáží zpracovat více než devět kartonů za minutu, čímž nahrazují extrémně fyzicky náročnou manuální práci.

Případ užití – Svařování s podporou umělé inteligence: Systémy nové generace, jako je NovAI™, využívají strojové vidění a umělou inteligenci pro adaptivní svařování v reálném čase. Dokážou sledovat svary, upravovat mezery a umístění stehů a dynamicky korigovat parametry svařování. To automatizuje procesy, které byly dříve kvůli tolerancím součástí považovány za příliš nekonzistentní pro robotiku, a představuje to zásadní pokrok pro těžké stavebnictví v odvětvích, jako je stavba lodí.

Revoluce použitelnosti: Zjednodušení složitosti pomocí pokročilého softwaru

Programování průmyslových robotů bylo tradičně vysoce specializovaným úkolem vyžadujícím hlubokou znalost proprietárních programovacích jazyků, jako je KRL (Kuka) nebo RAPID (ABB). To představovalo vysokou vstupní bariéru a zpomalovalo implementaci automatizačních řešení.

Operační systémy nové generace

Přední výrobci reagují na tento úzký bod vývojem nových, intuitivních operačních systémů určených k demokratizaci provozu robotů.

KUKA iiQKA.OS: Moderní operační systém založený na Linuxu s webovým uživatelským rozhraním (iiQKA.UI), který je navržen tak, aby se používal stejně snadno jako chytrý telefon. Podporuje programování založené na instrukcích, umožňuje virtuální uvedení do provozu a je navržen tak, aby podporoval celý ekosystém aplikací a hardwaru třetích stran („Robotická republika“).

FANUC iHMI: „Inteligentní rozhraní člověk-stroj“ je grafické uživatelské rozhraní s dotykovou obrazovkou, které je navrženo tak, aby drasticky zkrátilo dobu nastavení a zaškolení. Integruje nástroje pro plánování, úpravy a vylepšování, jako je odhad doby cyklu a správa údržby, do jednoho přehledného rozhraní.

Demokratizace programování

Trend se jednoznačně posouvá směrem k interakci bez kódu nebo s nízkým kódem. Vizuální programovací prostředí s funkcí drag-and-drop a grafickými editory pracovních postupů se stávají standardem. Metody „výuky demonstrací“, kdy operátor ručně vede robotické rameno pohybem (ruční navádění) nebo používá externí nástroje, jako je Wandelbotův Tracepen, k „ukázání“ robotovi úkolu, dále snižují programátorské bariéry.

Síla simulace (digitální dvojčata)

Offline programovací a simulační software, jako je KUKA.Sim nebo ABB RobotStudio, se stal nepostradatelným nástrojem. Umožňuje firmám virtuálně navrhovat, testovat a optimalizovat celé robotické buňky ještě předtím, než je fyzický hardware objednán. Toto „virtuální uvedení do provozu“ výrazně zkracuje reálnou dobu nastavení, minimalizuje rizika díky včasné detekci kolizí nebo problémů s přístupností a umožňuje provádět programování souběžně s nákupem hardwaru.

Tento vývoj naznačuje zásadní posun v robotice. Výrobci již neprodávají pouze robotické rameno s řídicí jednotkou, ale budují celé digitální platformy. Patří mezi ně operační systémy, obchody s aplikacemi, partnerské sítě a cloudová připojení. Společnost KUKA aktivně propaguje partnerský ekosystém („Robotic Republic“) pro iiQKA s otevřenými rozhraními pro poskytovatele třetích stran. Zároveň platformy jako ctrlX AUTOMATION od společnosti Bosch Rexroth umožňují ovládání robotů různých značek (ABB, KUKA, FANUC) prostřednictvím jednotného rozhraní. Tento vývoj odráží posun na trhu chytrých telefonů, kde je hodnota zařízení do značné míry určena jeho ekosystémem aplikací. Konkurence se tak přesouvá od čistě hardwarových specifikací k síle a otevřenosti softwarového ekosystému. Pro uživatele to znamená menší závislost na jednom výrobci, rychlejší inovace a přístup k širší škále specializovaných řešení. Robot se stává hardwarovou platformou, na které je postaveno softwarově definované automatizační řešení.

Stroj AI & XR-3D: pětkrát odborné znalosti od Xpert.digital v komplexním servisním balíčku, R&D XR, PR & SEM – Obrázek: Xpert.digitální

Xpert.Digital má hluboké znalosti z různých odvětví. To nám umožňuje vyvíjet strategie šité na míru, které jsou přesně přizpůsobeny požadavkům a výzvám vašeho konkrétního segmentu trhu. Neustálou analýzou tržních trendů a sledováním vývoje v oboru můžeme jednat s prozíravostí a nabízet inovativní řešení. Kombinací zkušeností a znalostí vytváříme přidanou hodnotu a poskytujeme našim zákazníkům rozhodující konkurenční výhodu.

Více o tom zde:

• Použijte pětinásobně kompetence Xpert.digital v jednom balíčku – od 500 €/měsíc

Pokročilá mechatronika: Fyzikální evoluce energie

Souběžně s rychlým pokrokem v softwaru a umělé inteligenci se vyvíjí i fyzická podoba těžkých robotů. Inovace v oblasti designu, materiálové vědy a technologie koncových efektorů jsou klíčové pro převedení této zvýšené inteligence do mechanického výkonu.

Inovace v designu a materiálech: Vyšší výkon s menší hmotností

Klíčovým trendem je vývoj robotů, které jsou lehčí a kompaktnější a zároveň nabízejí stejné nebo vyšší užitečné zatížení. Například KUKA KR Fortec je až o 700 kg lehčí než jeho předchůdce, zatímco řada KR FORTEC ultra se pyšní poměrem užitečného zatížení k hmotnosti, který je ve své třídě nejlepší. Toto snížení hmotnosti snižuje požadavky na základy, snižuje spotřebu energie a umožňuje použití v hustěji osídlených a prostorově omezených výrobních zařízeních.

To je možné díky pokročilým kinematickým konceptům. Dvouramenný systém KUKA a vysoce tuhé konstrukce ramen Fanuc zlepšují přesnost a snižují vibrace při vysokých rychlostech a při těžkých břemenech. Hybridní mechanismus spojovacího prvku Kawasaki eliminuje potřebu objemných protizávaží a zvětšuje pracovní prostor robota.

Dalším důležitým aspektem je modularita. Řady robotů, jako například od společnosti KUKA (KR Quantec, Fortec, Fortec ultra), stále častěji sdílejí společné komponenty, jako například centrální ruce. To zjednodušuje údržbu a snižuje náklady na náhradní díly pro zákazníky provozující diverzifikovanou flotilu robotů.

Pro použití v extrémních prostředích jsou nyní standardem specializované varianty, jako například verze „Foundry“ nebo „Hygienic“. Tyto modely se vyznačují zápěstím a tělem s krytím IP67, tepelně a korozivzdornými povlaky a mazivy bezpečnými pro potravinářství, což umožňuje jejich použití ve slévárnách, kovárnách nebo při zpracování potravin.

Koncové efektory nové generace: Ruce robota

Chapadla na konci robotického ramene, nazývaná koncové efektory, se vyvíjejí od jednoduchých pneumatických svěrek ke komplexním mechatronickým systémům. Jsou stále častěji vybavena pokročilými senzory, které jim poskytují adaptivní funkčnost. Přestože se stále převážně nacházejí v aplikacích s nižším užitečným zatížením, principy měkké robotiky a bioniky ovlivňují technologii chapadel. Cílem je manipulovat s širší škálou tvarů a materiálů objektů s větší spolehlivostí a menší námahou. Pro těžké a složité objekty se vyvíjejí víceosé, plně poháněné mechanismy, které umožňují přesnou manipulaci.

Snímače síly a momentu namontované na zápěstí dávají robotovi „hmat“. Umožňují mu provádět citlivé úkoly, jako je přesné spojování součástí, aplikace definované síly během broušení nebo bezpečná reakce na neočekávané kolize.

Ekosystém senzorů: základ pro vnímání a bezpečnost

Moderní těžcí roboti se spoléhají na bohatý ekosystém interních a externích senzorů. Interní senzory, jako jsou enkodéry motorů a senzory momentu v kloubech, jsou nezbytné pro přesné řízení pohybu. Externí senzory, jako jsou 3D kamery, LiDAR a ultrazvukové senzory, poskytují data pro sledování vlivů prostředí a realizaci bezpečné spolupráce člověka a robota. Integrované systémy ochrany proti kolizi a přetížení mohou v případě kolize nebo nadměrného zatížení spustit nouzové zastavení, a tím chránit robota i obrobek. Tyto systémy jsou stále sofistikovanější a nabízejí například pneumaticky nastavitelné spouštěcí prahy.

Udržitelnost a efektivita: Zaměření na celkové náklady na vlastnictví (TCO)

Energetická účinnost se stala klíčovým cílem návrhu. Díky lehké konstrukci, softwarově optimalizovaným drahám pohybu a energeticky úsporným pohotovostním režimům výrobci snižují spotřebu energie svých robotů. To nejen snižuje provozní náklady, ale také zlepšuje dopad automatizačního řešení na životní prostředí. Zjednodušené mechanické konstrukce, jako jsou ty, které používá ABB s pouze jedním motorem na osu, a modulární konstrukce vedou k vyšší spolehlivosti (střední doba mezi poruchami, MTBF) a kratším dobám oprav (střední doba do opravy, MTTR), což dále snižuje celkové náklady na vlastnictví.

Pokroky v mechatronice úzce souvisejí s vývojem softwaru a umělé inteligence. Tužší a méně vibrující konstrukce ramene (vylepšení hardwaru) je předpokladem pro pokročilý software pro řízení pohybu (vylepšení softwaru), který umožní robotu pohybovat rychleji a přesněji. Algoritmy pro plánování dráhy založené na umělé inteligenci pak dokáží vypočítat energeticky nejúčinnější trajektorii přesně pro tuto kinematiku. Integrované senzory síly a momentu zase poskytují zpětnou vazbu v reálném čase, což umožňuje řídicímu softwaru reagovat na nepředvídané síly a zvyšovat robustnost procesu. Výkon moderního těžkého robota je tedy emergentní vlastností celého systému, ve kterém jsou mechanika, senzory a software neoddělitelně propojeny.

Rozšířené obzory: Nové oblasti použití pro těžkou robotiku

Technologický pokrok v oblasti umělé inteligence, softwaru a mechatroniky umožňuje využití těžkých robotů v odvětvích, která se dříve spoléhala na manuální práci nebo rigidní automatizaci. Roboti opouštějí řízené tovární haly a dobývají dynamická a nestrukturovaná prostředí.

Automatizované staveniště

Stavební průmysl čelí obrovským výzvám kvůli nedostatku kvalifikovaných pracovníků, vysokým bezpečnostním rizikům a rostoucímu tlaku na produktivitu. V důsledku toho 81 % stavebních firem plánuje v příštích deseti letech zavést roboty.

Použití: Roboty pro těžké provozy manipulují s masivními součástmi, jako jsou ocelové profily, prefabrikované betonové prvky a modulární bytové jednotky. Používají se pro automatizovanou výrobu, například pro vrtání, nýtování a upevňování velkých součástí. Konkrétním příkladem je Fischer BauBot, který byl speciálně vyvinut pro vrtací a kolíkovací práce na velkých stavbách. Roboty mohou být také vybaveny řeznými nástroji pro zpracování betonových a ocelových dílů na místě s vysokou přesností.

Klíčové technologie: Úspěch v tomto nestrukturovaném prostředí kriticky závisí na rozpoznávání objektů založeném na umělé inteligenci pro identifikaci materiálů a překážek, a také na robustních mobilních platformách.

Energie pro budoucnost: Automatizace ve výrobě obnovitelných zdrojů energie

Masivní rozšíření obnovitelných zdrojů energie vyžaduje rychlejší a nákladově efektivnější výrobu a instalaci velkých komponentů, jako jsou lopatky větrných turbín a solární panely.

Větrná energie: Při výrobě lopatek větrných turbín se roboti používají k následnému zpracování (ořezávání, broušení, tmelení), což zlepšuje kvalitu a zbavuje pracovníky nezdravých úkolů. V automatizovaném umisťování vláken (AFP) robotická ramena přesně umisťují pásy z uhlíkových nebo skleněných vláken, čímž vytvářejí lehčí a stabilnější lopatky rotoru. Speciální robotické systémy zpracovávají kořen lopatky (řezání, frézování, vrtání) a zkracují doby cyklů až o 50 % ve srovnání s konvenčními stroji.

Solární energie: Společnosti jako Charge Robotics a Terabase vyvíjejí mobilní „továrny“, které automatizují předmontáž a instalaci celých sekcí solárních modulů přímo na staveništích solárních farem, což potenciálně zdvojnásobí produktivitu. Robot „Maximo“ od společnosti AES využívá umělou inteligenci, LiDAR a strojové vidění k automatizaci těžkého zvedání a instalace solárních panelů, čímž se snižuje čas a náklady až o 50 %. Systém Hyperflex od společnosti Comau je mobilní továrna v návěsu, která montuje a instaluje solární sledovače přímo v terénu.

Modernizace těžkého průmyslu: stavba lodí a letecký průmysl

Stavba lodí: Toto tradičně nízko automatizované odvětví začíná zavádět mobilní těžké roboty. MR4Weld, vyvinutý společností Comau ve spolupráci s loděnicí Fincantieri, je autonomní mobilní svařovací robot, který se dokáže pohybovat v nestrukturovaném prostředí loděnice a provádět svařovací práce na velkých částech trupu. To přináší novou úroveň flexibility a efektivity při montáži obřích ocelových konstrukcí.

Letectví a kosmonautika: Vysoce přesné těžké roboty se používají k vrtání, nýtování a spojování velkých letadlových součástí, jako jsou křídla a trupové sekce, kde je vyžadována nejvyšší úroveň přesnosti a opakovatelnosti.

Uzavření cyklu: Role v oběhovém hospodářství

Cíle udržitelnosti a předpisy EU vyžadují efektivní recyklaci a repasi složitých produktů.

Automatizovaná demontáž: Roboti pro těžký provoz jsou ideální pro demontáž velkých a těžkých výrobků.

Baterie pro elektromobily: Vzhledem k jejich vysoké hmotnosti a potenciálním nebezpečím (elektrickým a chemickým) je roboticky asistovaná demontáž baterií pro elektromobily klíčová pro bezpečnou a ekonomickou recyklaci. Výzkumné projekty vyvíjejí robotické články, které automaticky oddělují bateriové moduly a články.

Velkoobjemová elektronika a motory: Fraunhoferův institut pracuje na robotických systémech, které využívají umělou inteligenci a strojové vidění k automatické demontáži počítačů, praček a elektromotorů za účelem získávání cenných materiálů, jako je měď a magnety ze vzácných zemin. To je důležitý krok k zavedení „městské těžby“.

Tyto nové oblasti použití mají jednu věc společnou: přesouvají robota z vysoce strukturovaného, předvídatelného prostředí tovární haly do dynamického, nestrukturovaného a často drsného „pole“. Tato změna prostředí je hlavní hnací silou technologického vývoje v oblasti umělé inteligence, senzoriky a mechatroniky. Technická výzva se přesouvá od optimalizace opakujících se pohybů k řízení nejistoty. Budoucí úspěch bude méně záviset na postupném zlepšování rychlosti nebo přesnosti a více na průlomech ve vnímání prostředí, autonomní navigaci a adaptivním plánování úkolů.

Z barů do globálního: Malé a malé a střední podniky dobývají světový trh s chytrou strategií – image: Xpert.digital

V době, kdy digitální přítomnost společnosti určuje její úspěch, je výzvou, jak tuto přítomnost učinit autentickou, individuální a dalekosáhlou. Xpert.Digital nabízí inovativní řešení, které se staví jako průsečík mezi průmyslovým centrem, blogem a ambasadorem značky. Spojuje výhody komunikačních a prodejních kanálů v jediné platformě a umožňuje publikaci v 18 různých jazycích. Spolupráce s partnerskými portály a možnost publikování článků na Google News a tiskový distribuční seznam s cca 8 000 novináři a čtenáři maximalizují dosah a viditelnost obsahu. To představuje základní faktor v externím prodeji a marketingu (SMarketing).

Více o tom zde:

• Autentický. Jednotlivě. Globální: Strategie Xpert.Digital pro vaši společnost

Hranice spolupráce: Bezpečná interakce člověka a robota s vysokým užitečným zatížením

Nově vznikajícím a na první pohled protichůdným trendem je aplikace principů spolupráce na roboty schopné vyvíjet potenciálně smrtící síly. Tento vývoj transformuje těžké roboty z izolovaných strojů v silné týmové kolegy.

Za klecí: Spektrum spolupráce

Tradiční bezpečnostní koncept provozu těžkých robotů v ochranných plotech je neefektivní a vytváří rigidní oddělení mezi lidskými a strojovými úkoly. Moderní spolupráce člověka a robota (HRC) však není jediný koncept, ale spíše spektrum, které sahá od jednoduché koexistence (robot se zastaví, když člověk vstoupí do jeho pracovního prostoru) až po úzkou spolupráci (člověk a robot pracují současně na stejném obrobku).

Klíčovou výhodou tohoto přístupu je, že na rozdíl od tradičních lehkých kobotů nejsou průmysloví roboti s technologií HRC omezeni užitečným zatížením, rychlostí ani přesností. Nabízejí tak to nejlepší z obou světů: výkon průmyslového robota a flexibilitu kolaborativní aplikace.

Klíčové technologie pro bezpečné vysoce odolné obrábění hrotem

Bezpečné řízení horkosti (HRC) s těžkými roboty je možné díky kombinaci pokročilé senzorové technologie a inteligentních řídicích funkcí.

Pokročilé bezpečnostní snímání: Základem bezpečného HRC je schopnost systému detekovat lidskou přítomnost a záměry. Toho je dosaženo pomocí bezpečnostně certifikovaných laserových skenerů, 3D kamer a dokonce i podlah citlivých na tlak, které generují dynamická, víceúrovňová ochranná pole kolem robota.

Monitorování rychlosti a odstupu (SSM): Jedná se o klíčovou metodu spolupráce, ve které je rychlost robota nepřímo úměrná jeho vzdálenosti od člověka. Pokud se člověk přiblíží, robot zpomalí. Pokud se člověk dostane příliš blízko, robot bezpečně zastaví. To umožňuje plynulou a efektivní interakci bez fyzických bariér.

Omezení výkonu a síly (PFL): Ačkoli je to kvůli vysoké setrvačnosti těžkých robotů náročné, pokročilé řídicí systémy a senzory momentu v každém kloubu umožňují i velkým robotům pracovat v režimu omezené síly pro specifické úkoly. V případě neočekávaného kontaktu se okamžitě zastaví. Tato funkce se často používá při ručním navádění nebo při předávání.

Standardizace a posouzení rizik: Implementace bezpečných aplikací HRC je regulována normami, jako je EN ISO 10218 a technická specifikace ISO/TS 15066. Základním předpokladem je vždy pečlivé posouzení rizik celé aplikace – robota, chapadla, obrobku a okolí. I robot, který je ze své podstaty bezpečný, může obsluhovat nebezpečný nástroj.

Tento vývoj vede k redefinici termínu „kobot“. Tradičně byl tento termín synonymem pro malá, lehká a inherentně bezpečná robotická ramena. Integrace kolaborativních funkcí do těžkých průmyslových robotů toto paradigma boří. „Kolaborativní“ se vyvíjí z podstatného jména (typ robota, „kobot“) na přídavné jméno nebo sadu funkcí („aplikace kolaborativního robota“). Budoucnost nespočívá v binární volbě mezi „kobotem“ a „průmyslovým robotem“, ale ve výběru průmyslového robota s odpovídajícím užitečným zatížením a výkonem, který je poté vybaven kolaborativními bezpečnostními prvky potřebnými pro konkrétní aplikaci. To dramaticky rozšiřuje potenciál HRC do oblastí, které byly dříve pro úzkou spolupráci člověka a stroje nepřístupné, jako je montáž těžkých robotů nebo logistika.

Vysvětlení RaaS: Jak firmy snižují vstupní bariéru pro roboty

Trh s těžkou robotikou je připraven na trvalý růst poháněný technologickými inovacemi a expanzí do nových odvětví. Pro úspěšnou implementaci však musí společnosti činit strategická rozhodnutí, která jdou nad rámec čistého technologického hodnocení.

Prognózy velikosti a růstu trhu

Globální trh s průmyslovou robotikou je významným a rostoucím sektorem. Prognózy velikosti trhu se liší v závislosti na rozsahu a metodologii analýzy, ale trvale vykazují pozitivní trend:

• Jedna analýza předpovídá růst z 33,9 miliardy USD v roce 2024 na 60,5 miliardy USD do roku 2030, což odpovídá složené roční míře růstu (CAGR) 9,9 %.
• Jiná studie očekává růst z 16,9 miliardy USD (2024) na 29,4 miliardy USD do roku 2029 (roční míra růstu 11,7 %).
• Třetí prognóza předpovídá růst z 19,9 miliardy USD (2024) na 55,5 miliardy USD do roku 2032 (roční míra růstu 14,2 %).

Konkrétní trh s robotickými platformami pro těžký provoz byl do roku 2024 odhadován na 333,5 milionu USD s prognózou 446,0 milionů USD do roku 2030 (CAGR 5,0 %). Rozpor s celkovými údaji zdůrazňuje, že roboti pro těžký provoz představují segment celkového trhu s vysokou hodnotou, ale menším objemem.

Podle Mezinárodní federace robotiky (IFR) dosáhl celosvětový provozní počet průmyslových robotů v roce 2023 rekordních 4,28 milionu kusů, což představuje nárůst o 10 % oproti předchozímu roku. Přestože v roce 2024 došlo k dočasnému poklesu trhu, očekává se, že dlouhodobý růstový trend se v roce 2025 obnoví. Asie, zejména Čína, zůstává největším a nejrychleji rostoucím trhem a představuje 70 % nových instalací.

Klíčové faktory a překážky růstu

Hnací síly růstu:

• Nedostatek kvalifikované pracovní síly a demografické změny: V mnoha industrializovaných zemích vede nedostatek kvalifikovaných pracovníků k automatizaci fyzicky náročných a opakujících se úkolů.
• Průmysl 4.0 a chytrá výroba: Propojení sítí a digitalizace výroby vyžaduje inteligentní a flexibilní roboty jako ústřední komponenty.
• Rozvoj nových odvětví: Růst je stále více poháněn zaváděním technologií v odvětvích mimo automobilový průmysl, jako je logistika, stavebnictví a obnovitelné zdroje energie.
• Udržitelnost a návrat do původního stavu: Roboti zlepšují materiálovou efektivitu, snižují odpad a umožňují nákladově efektivní domácí výrobu.

Překážky:

• Vysoké počáteční investice: Náklady na robota, jeho integraci a potřebná periferní zařízení představují významnou překážku, zejména pro malé a střední podniky (MSP).
• Složitost integrace: Navzdory uživatelsky přívětivějším rozhraním může být integrace robotů do stávajících starších systémů a zajištění interoperability i nadále náročné.

Strategické imperativy pro implementaci

Pro společnosti, které zvažují použití těžkých robotů, jsou klíčové následující strategické aspekty:

• Přesunout pozornost z kapitálových výdajů (CAPEX) na celkové náklady na vlastnictví (TCO) a návratnost investic: Investiční rozhodnutí by neměla být založena pouze na pořizovací ceně. Nezbytná je holistická analýza celkových nákladů na vlastnictví (TCO) – spotřeby energie, údržby a dostupnosti – a také návratnosti investic (ROI) – – vyšší propustností, lepší kvalitou a sníženými mzdovými náklady –
• Využití nových obchodních modelů: Modely jako Robotika jako služba (RaaS) snižují počáteční investiční bariéru tím, že umožňují společnostem pronajímat si robotické kapacity jako provozní náklad, nikoli jako kapitálovou investici.
• Investujte do rozvoje pracovní síly: Zjednodušení programování neodstraňuje potřebu kvalifikovaných zaměstnanců. Spíše přesouvá požadované dovednosti z čistého programování kódu na úkoly vyšší úrovně, jako je optimalizace procesů, monitorování systémů a údržba. Společnosti musí investovat do školení svých zaměstnanců, aby mohli efektivně spravovat a spolupracovat s těmito inteligentními stroji.
• Upřednostňování softwaru a ekosystémů: Při výběru robota by klíčovými kritérii měla být softwarová platforma výrobce, jeho uživatelská přívětivost a šíře partnerského ekosystému. Silný ekosystém poskytuje přístup k předem integrovaným řešením a chrání investici před měnícími se požadavky.

☑️ Podpora MSP ve strategii, poradenství, plánování a implementaci

☑️ Vytvoření nebo přeladění digitální strategie a digitalizace

☑️ Rozšíření a optimalizace mezinárodních prodejních procesů

☑️ Globální a digitální obchodní platformy B2B

☑️ Pioneer Business Development

Konrad Wolfenstein

Rád posloužím jako váš osobní poradce.

Můžete mě kontaktovat vyplněním kontaktního formuláře níže nebo mi jednoduše zavolejte na číslo +49 89 89 674 804 (Mnichov) .

Těším se na náš společný projekt.

Xpert.Digital je centrum pro průmysl se zaměřením na digitalizaci, strojírenství, logistiku/intralogistiku a fotovoltaiku.

S naším 360° řešením pro rozvoj podnikání podporujeme známé společnosti od nových obchodů až po poprodejní služby.

Market intelligence, smarketing, automatizace marketingu, vývoj obsahu, PR, e-mailové kampaně, personalizovaná sociální média a péče o potenciální zákazníky jsou součástí našich digitálních nástrojů.

Více najdete na: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus