המהפכה השקטה של רובוטים כבדים בהנדסת מכונות: מדוע בינה מלאכותית עושה כעת את ההבדל עבור הרובוטים החזקים ביותר

### שכחו מרצפת הייצור: ענקי הרובוטים הללו כובשים כעת אתרי בנייה וחוות רוח ### אין צורך בעוד כלובים: כיצד רובוטים כבדים הופכים לחברי צוות בטוחים עבור בני אדם ### התשובה למחסור במיומנויות? הרובוטים הללו לוקחים על עצמם את העבודות הקשות ביותר בעולם ### התנגשות הטיטאנים: זה לא כוח, אלא תוכנה שמחליטה מי בונה את הרובוט הטוב ביותר ###

האבולוציה של כוח: ההתפתחויות האחרונות ברובוטים כבדים בעלי ביצועים גבוהים

תחום הרובוטיקה הכבדה עובר טרנספורמציה עמוקה, הרבה מעבר להגדלת המטען והטווח בלבד. התפתחויות אחרונות מדגימות שינוי פרדיגמה לעבר גישה הוליסטית המדגישה אינטליגנציה, יכולת הסתגלות, שימושיות ופיתוח תחומי יישום חדשים. תוכנה, בינה מלאכותית (AI) ומכטרוניקה מתקדמת הפכו למניעי הערך העיקריים, המאפשרים למכונות חזקות אלו לבצע משימות מורכבות בסביבות דינמיות, לעתים קרובות בשיתוף פעולה ישיר עם עובדים אנושיים. מגמות מרכזיות כוללות טשטוש גובר של הגבולות בין רובוטים תעשייתיים מסורתיים למערכות שיתופיות (קובוטים), התרחבות למגזרים כמו בנייה ואנרגיה מתחדשת, והחשיבות הגוברת של עלות הבעלות הכוללת (TCO) וקיימות. התפתחויות אלו מגדירות את הדור הבא של רובוטים כבדים, שהם לא רק חזקים יותר, אלא, מעל הכל, חכמים יותר, גמישים יותר ונגישים יותר.

הדור החדש של רובוטים כבדים: הגדרה מחדש של כוח ודיוק

שוק הרובוטים הכבדים מתפתח מתחרות טהורה על מטען מקסימלי לנוף מגוון שבו ביצועים ויעילות ספציפיים ליישום הם בעלי חשיבות עליונה. יצרנים מובילים מבדילים את מוצריהם באמצעות שילוב של עוצמה, מהירות, קומפקטיות ועיצוב חכם.

הגדרת קטגוריית המשאיות הכבדות המודרנית: יותר מסתם כוח גולמי

רובוטים כבדים מתוכננים להתמודד עם עומסים שמתחילים בדרך כלל ב-250 ק"ג ו/או עם טווח של מעל 4 מטרים. הם עמוד השדרה של תעשיות כמו ייצור רכב, הנדסת מכונות, בתי יציקה, ובאופן גובר גם תעשיית הבנייה, שם הם מזיזים רכיבים עצומים כמו בלוקי מנוע, קורות פלדה ומרכבי רכב שלמים. טווח המטענים הוא עצום, ונע בין כמה מאות קילוגרמים לשיא הנוכחי של 2,300 ק"ג.

עם זאת, הערכת רובוטים מודרניים לעבודות כבדות התפתחה. בעוד שהמטען המרבי נותר קריטריון מפתח, מדדי יעילות הוליסטיים זוכים לתשומת לב גוברת. אלה כוללים את יחס המטען למשקל, את טביעת הרגל הנדרשת, צריכת האנרגיה והיכולת להתמודד עם עומסים בעלי מומנט אינרציה גבוהים בצורה מדויקת ודינמית. קריטריונים אלה משקפים הבנה מעמיקה יותר של עלות הבעלות הכוללת ודרישות של סביבות ייצור מודרניות וגמישות.

נוף תחרותי ודגמי דגל (2024-2026)

השוק נשלט על ידי שחקנים מבוססים כמו KUKA, Fanuc, ABB ו-Yaskawa, בעוד שמתחרים חדשים כמו Estun מסין צוברים חשיבות גוברת. האסטרטגיות של חברות אלו מדגימות פער ניכר החורג מעבר למקסום מטען בלבד.

Fanuc נותרה המובילה הבלתי מעורערת בשוק בתחום המשאיות הכבדות במיוחד עם סדרת M-2000iA שלה. עם משקל מטען של 2.3 טון, דגם ה-M-2000iA/2300 הוא הרובוט בעל הזרוע המפרקית בעל 6 הצירים החזק ביותר בעולם והוא אידיאלי למשימות הדורשות כוח מקסימלי מוחלט, כגון הרמת שלדת רכב שלמה.

KUKA נוקטת באסטרטגיה של ביצועים אופטימליים. בעוד שסדרת KR FORTEC ultra מציעה מטענים של עד 800 ק"ג, היא מאופיינת ביחס מטען-משקל טוב במיוחד ובעיצוב קומפקטי. זה מושג באמצעות תכונות עיצוב חדשניות כגון מערכת זרועות כפולות המגבירה את הקשיחות ללא משקל מוגזם. עבור יישומי משטחים, סדרת KR 1000 titan מציעה דגמים עם מטענים של עד 1,300 ק"ג.

ABB ממצבת את רובוט הדגל שלה, IRB 8700, כרובוט המהיר ביותר מסוגו. עם מטען של עד 800 ק"ג (או 1,000 ק"ג כאשר שורש כף היד מוטה), הוא משיג זמני מחזור מהירים ב-25% בהשוואה לדגמים דומים. ABB גם מדגישה אמינות באמצעות תכנון מכני פשוט עם מנוע ותיבת הילוכים אחד בלבד לכל ציר, מה שמפחית את התחזוקה ומוריד את עלות הבעלות הכוללת.

יאסקווה מציעה תיק מוצרים רחב, כולל את Motoman MH600 עם מטען של 600 ק"ג. עיצוב המפרקים המקבילים שלו מבטיח יציבות וקשיחות גבוהות, דבר המהווה יתרון במיוחד בעת טיפול בחומר עבודה בעל מומנט אינרציה גבוה. סדרת GP מיועדת ליישומים במהירות גבוהה.

מתחרים מתפתחים כמו אסטון וקוואסאקי נכנסים גם הם לשוק. אסטון, יצרנית הרובוטים התעשייתיים הגדולה ביותר בסין, מתכננת להשיק באירופה דגמים כמו ה-ER 13300 עם מטען של 1,000 ק"ג. קוואסאקי מרחיבה את תיק המוצרים שלה עם ה-MXP710L (710 ק"ג) וסדרת M, שיכולים להתמודד עם עד 1,500 ק"ג.

גישות שונות אלו מדגימות ששוק הרובוטים הכבדים התפתח ממרוץ חד-ממדי אחר המטען הגבוה ביותר לנוף תחרותי מובחן יותר. יצרנים מתחרים כיום על תכונות ביצועים מיוחדות המותאמות לדרישות ספציפיות של לקוחות – בין אם מדובר בהספק מרבי, יעילות בחללים צרים או מהירות מקסימלית. זה מאפשר למשתמשים לבחור פתרון המותאם לתנאי הייצור האישיים שלהם, במקום פשוט לבחור בדגם החזק ביותר הזמין.

ענקי רובוטים: הרובוטים התעשייתיים החזקים ביותר בהשוואה

ענקיות רובוטים: הרובוטים התעשייתיים החזקים ביותר בהשוואה – תמונה: Xpert.Digital

בעולם הרובוטים התעשייתיים, ישנם כמה ענקים מרשימים הבולטים בזכות עומסי המטען העצומים והמפרטים הטכניים שלהם. היצרנים Fanuc, KUKA, ABB, Kawasaki, Estun ו-Yaskawa מתחרות על המיקום המוביל בפלח שוק זה.

ה-Fanuc M-2000iA/2300 בולט בזכות משקל מטען יוצא דופן של 2300 ק"ג וגם פרק כף יד מוגן IP67. KUKA מציגה את ה-KR 1000 1300 titan PA, רובוט עם משקל מטען של 1300 ק"ג, אידיאלי ליישומי משטחים ועיצוב קומפקטי בעל 6 צירים. ה-ABB IRB 8700 מצטיין במהירות גבוהה ב-25% בהשוואה לדגמים דומים ועיצוב פשוט לאמינות מרבית.

עם ה-MG15HL, קוואסאקי מסתמכת על מנגנון קישור היברידי המאפשר מומנטים ועומסים גבוהים ללא משקולות נגד נוספות. ה-Yaskawa Motoman MH600 מרשים בעיצוב הקישור המקביל שלו, המבטיח יציבות גם עם עומסים בעלי מומנט אינרציה גבוה.

רובוט חדש ומעניין הוא ה-Estun ER 13300, רובוט כבד שמטרתו לכבוש את השוק האירופי. רובוטים אלה מדגימים באופן מרשים את ההתפתחות הטכנולוגית באוטומציה תעשייתית ואת החדשנות המתמדת של יצרנים מובילים.

מנוע המודיעין: בינה מלאכותית ותוכנה כגורמים מבדילים מרכזיים

ההתקדמויות המשמעותיות ביותר ברובוטים כבדים אינן עוד מכניות בלבד. במקום זאת, זהו המיזוג של רובוטיקה עם בינה מלאכותית ותוכנה מתקדמת שמרחיב באופן מהותי את יכולות המכונות הללו ומחולל מהפכה בתפעולן.

מאוטומציה לאוטונומיה: השפעת הבינה המלאכותית ולמידת מכונה

בינה מלאכותית ולמידת מכונה (ML) הופכות רובוטים תעשייתיים מכלים קשיחים ומתוכנתים מראש למערכות אדפטיביות וחכמות שיכולות לתפוס, להחליט וללמוד. שינוי זה חיוני לניהול שונות ומורכבות בתהליכי ייצור ולוגיסטיקה מודרניים.

תפיסה מתקדמת ("העיניים")

רובוטים מודרניים כבר לא פועלים באופן עיוור. הם מצוידים במערכות חיישנים מתוחכמות, כולל מערכות ראייה דו-ממדיות ותלת-ממדיות, LiDAR ומצלמות סטריאו, המעניקות להם הבנה מקיפה של סביבתם. יכולת תפיסה זו מופעלת על ידי אלגוריתמי למידה עמוקה לזיהוי, לוקליזציה ופילוח של עצמים, מה שמאפשר את השימוש בהם בסביבות לא מובנות.

מקרה שימוש – ליקוט סלים: מערכות כמו KUKA.SmartBinPicking משתמשות בעיבוד תמונה מתקדם כדי לזהות אובייקטים המסודרים באופן אקראי בסל, לקבוע את נקודות האחיזה שלהם ולהסיר אותם בבטחה – משימה שכמעט בלתי אפשרית בתכנות מסורתי מבוסס-כללים.

מקרה שימוש – זיהוי אתרי בנייה: מחקרים פעילים בפיתוח מודלים לזיהוי עצמים מבוססי YOLO (You Only Look Once). אלה מאפשרים לרובוטים לזהות עובדים, כלי רכב ומבני בנייה באתרי בנייה דינמיים, וזהו תנאי מוקדם לפעולה אוטונומית בסביבות מורכבות כאלה.

ניהול משימות חכם ("המוח")

בינה מלאכותית לא רק משמשת לראייה, אלא גם לפעולה. מודלים של למידת מכונה מאפשרים לרובוטים להתאים את פעולותיהם לתנאים משתנים בזמן אמת.

מקרה שימוש – פירוק משטחים בעזרת בינה מלאכותית: FANUC משתמשת במערכות ראייה המונעות על ידי בינה מלאכותית כדי לאפשר לרובוטים לפרוק באופן אוטונומי משטחים מעורבים בגדלים ובמיקומים משתנים של קרטונים. מערכות כאלה יכולות לעבד מעל תשעה קרטונים בדקה, ובכך להחליף עבודה ידנית תובענית פיזית ביותר.

מקרה שימוש – ריתוך בסיוע בינה מלאכותית: מערכות מהדור הבא, כגון NovAI™, ממנפות ראיית מכונה ובינה מלאכותית לריתוך אדפטיבי בזמן אמת. הן יכולות לעקוב אחר ריתוכים, להתאים פערים ומיקומי חיבורים, ולתקן באופן דינמי פרמטרי ריתוך. זה הופך תהליכים שנחשבו בעבר לא עקביים מדי עבור רובוטיקה עקב סבילות לרכיבים לאוטומטיים, ומהווה התקדמות קריטית לבנייה כבדה בתעשיות כמו בניית ספינות.

מהפכת השימושיות: פישוט מורכבות בעזרת תוכנה מתקדמת

באופן מסורתי, תכנות רובוטים תעשייתיים היה משימה מיוחדת ביותר שדרשה ידע מעמיק בשפות תכנות קנייניות כמו KRL (Kuka) או RAPID (ABB). דבר זה היווה חסם כניסה גבוה והאט את יישום פתרונות האוטומציה.

מערכות הפעלה מהדור הבא

יצרנים מובילים מגיבים לצוואר בקבוק זה על ידי פיתוח מערכות הפעלה חדשות ואינטואיטיביות שנועדו להפוך את פעולת הרובוט לדמוקרטיזציה.

KUKA iiQKA.OS: מערכת הפעלה מודרנית מבוססת לינוקס עם ממשק משתמש מבוסס אינטרנט (iiQKA.UI) שתוכננה להיות קלה לשימוש כמו סמארטפון. היא תומכת בתכנות מבוסס הוראות, מאפשרת הפעלה וירטואלית, ומיועדת לטפח מערכת אקולוגית שלמה של אפליקציות וחומרה של צד שלישי ("הרפובליקה הרובוטית").

FANUC iHMI: "ממשק אדם-מכונה חכם" הוא ממשק משתמש גרפי מבוסס מסך מגע שנועד להפחית באופן דרסטי את זמני ההתקנה וההדרכה. הוא משלב כלי תכנון, עריכה ושיפור כגון הערכת זמן מחזור וניהול תחזוקה בממשק יחיד וברור.

דמוקרטיזציה של תכנות

המגמה נעה בבירור לכיוון אינטראקציה ללא קוד או אינטראקציה דלה בקוד. סביבות תכנות חזותיות עם פונקציונליות גרירה ושחרור ועורכי זרימת עבודה גרפיים הופכות לסטנדרט. שיטות "הוראה באמצעות הדגמה", בהן מפעיל מנחה ידנית את זרוע הרובוט דרך תנועה (הנחיה ידנית) או משתמש בכלים חיצוניים כמו Tracepen של Wandelbot כדי "להראות" לרובוט משימה, מורידות עוד יותר את משוכת התכנות.

כוחה של הסימולציה (תאומים דיגיטליים)

תוכנות תכנות וסימולציה לא מקוונות כמו KUKA.Sim או ABB RobotStudio הפכו לכלי הכרחי. הן מאפשרות לחברות לתכנן, לבדוק ולמטב תאי רובוט שלמים באופן וירטואלי עוד לפני שהחומרה הפיזית מוזמנת. "הפעלה וירטואלית" זו מפחיתה משמעותית את זמן ההתקנה בעולם האמיתי, ממזערת סיכונים באמצעות זיהוי מוקדם של התנגשויות או בעיות נגישות, ומאפשרת ביצוע תכנות במקביל לרכש חומרה.

התפתחויות אלו מצביעות על שינוי מהותי ברובוטיקה. יצרנים כבר לא מוכרים רק זרוע רובוטית עם בקר, אלא בונים פלטפורמות דיגיטליות שלמות. אלה כוללות מערכות הפעלה, חנויות אפליקציות, רשתות שותפים וחיבורי ענן. KUKA מקדמת באופן פעיל מערכת אקולוגית של שותפים ("Robotic Republic") עבור iiQKA עם ממשקים פתוחים עבור ספקי צד שלישי. במקביל, פלטפורמות כמו ctrlX AUTOMATION של Bosch Rexroth מאפשרות שליטה ברובוטים ממותגים שונים (ABB, KUKA, FANUC) באמצעות ממשק מאוחד. התפתחות זו משקפת את השינוי בשוק הסמארטפונים, שבו ערכו של מכשיר נקבע במידה רבה על ידי מערכת האקולוגית של האפליקציות שלו. שדה הקרב של התחרות עובר אפוא ממפרטי חומרה טהורים לחוזק ולפתיחות של מערכת האקולוגית של התוכנה. עבור המשתמשים, משמעות הדבר היא פחות תלות ביצרן יחיד, חדשנות מהירה יותר וגישה למגוון רחב יותר של פתרונות מיוחדים. הרובוט הופך לפלטפורמת החומרה שעליה נבנה פתרון אוטומציה מוגדר תוכנה.

AI ו- XR-3D-Rendering Machine: חמש פעמים מומחיות מ- Xpert.Digital בחבילת שירות מקיפה, R&D XR, PR & – תמונה: xpert.digital

ל- xpert.digital ידע עמוק בענפים שונים. זה מאפשר לנו לפתח אסטרטגיות התאמה המותאמות לדרישות ולאתגרים של פלח השוק הספציפי שלך. על ידי ניתוח מתמיד של מגמות שוק ורדיפת פיתוחים בתעשייה, אנו יכולים לפעול עם ראיית הנולד ולהציע פתרונות חדשניים. עם שילוב של ניסיון וידע, אנו מייצרים ערך מוסף ומעניקים ללקוחותינו יתרון תחרותי מכריע.

עוד על זה כאן:

• השתמש ביכולת 5 של xpert.digital בחבילה אחת – מ- 500 € לחודש

מכטרוניקה מתקדמת: האבולוציה הפיזית של כוח

במקביל להתקדמות המהירה בתוכנה ובינה מלאכותית, גם הצורה הפיזית של רובוטים כבדים מתפתחת. חידושים בתכנון, מדעי החומרים וטכנולוגיית אפקטורים סופיים הם קריטיים לתרגום האינטליגנציה המוגברת הזו לביצועים מכניים.

חידושים בעיצוב ובחומרים: ביצועים גבוהים יותר עם פחות מסה

מגמה מרכזית היא פיתוח רובוטים קלים וקומפקטיים יותר, תוך שהם מציעים את אותו מטען או אפילו גבוה יותר. לדוגמה, ה-KUKA KR Fortec קל יותר בעד 700 ק"ג מקודמו, בעוד שסדרת KR FORTEC ultra מתגאה ביחס מטען-משקל מוביל בקטגוריה. הפחתת משקל זו מורידה את הדרישות ליסודות, מפחיתה את צריכת האנרגיה ומאפשרת שימוש במתקני ייצור צפופים יותר ומוגבלים במרחב.

זה מתאפשר הודות לקונספטים קינמטיים מתקדמים. מערכת הזרועות הכפולה של KUKA ועיצוב הזרועות הנוקשה ביותר של Fanuc משפרים את הדיוק ומפחיתים רעידות במהירויות גבוהות ועם עומסים כבדים. מנגנון הקישור ההיברידי של Kawasaki מבטל את הצורך במשקולות נגד מגושמות, ומגדיל את סביבת העבודה של הרובוט.

היבט חשוב נוסף הוא מודולריות. סדרות רובוטים כמו אלו של KUKA (KR Quantec, Fortec, Fortec ultra) חולקות יותר ויותר רכיבים משותפים, כגון ידיות מרכזיות. זה מפשט את התחזוקה ומפחית את עלויות מלאי חלקי חילוף עבור לקוחות המפעילים צי רובוטים מגוון.

לשימוש בסביבות קיצוניות, גרסאות מיוחדות כגון גרסאות "Foundry" או "Hygienic" הן כעת סטנדרטיות. דגמים אלה כוללים ידיים וגוף בעלי דירוג IP67, ציפויים עמידים בפני חום וקורוזיה וחומרי סיכה בטוחים למזון, המאפשרים את השימוש בהם בבתי יציקה, נפחיות או עיבוד מזון.

אפקטורים קצה מהדור הבא: ידי הרובוט

התפסנים בקצה זרוע הרובוט, הנקראים אפקטורים קצה, מתפתחים ממלחציים פנאומטיים פשוטים למערכות מכטרוניות מורכבות. הם מצוידים יותר ויותר בחיישנים מתקדמים המעניקים להם פונקציונליות אדפטיבית. למרות שעדיין נמצאים בעיקר ביישומים עם עומסים נמוכים יותר, עקרונות מרובוטיקה רכה וביוניקה משפיעים על טכנולוגיית התפסנים. המטרה היא לטפל במגוון רחב יותר של צורות וחומרים של עצמים באמינות רבה יותר ובמאמץ נמוך יותר. עבור עצמים כבדים ומורכבים, מפותחים מנגנונים מרובי צירים בעלי הנעה מלאה המאפשרים מניפולציה מדויקת.

חיישני כוח-מומנט המותקנים על פרק כף היד מעניקים לרובוט "תחושת מגע". הם מאפשרים לו לבצע משימות רגישות כגון חיבור מדויק של רכיבים, הפעלת כוח מוגדר במהלך השחזה, או תגובה בטוחה להתנגשויות בלתי צפויות.

מערכת החיישנים: הבסיס לתפיסה ואבטחה

רובוטים מודרניים לעבודות כבדות מסתמכים על מערכת אקולוגית עשירה של חיישנים פנימיים וחיצוניים. חיישנים פנימיים כגון מקודדי מנוע וחיישני מומנט במפרקים חיוניים לבקרת תנועה מדויקת. חיישנים חיצוניים כגון מצלמות תלת-ממד, LiDAR וחיישני אולטרסאונד מספקים את הנתונים למודעות סביבתית ולמימוש שיתוף פעולה בטוח בין אדם לרובוט. מערכות משולבות להגנה מפני התנגשויות ועומס יתר יכולות להפעיל עצירת חירום במקרה של התנגשות או עומס מוגזם, ובכך להגן הן על הרובוט והן על חומר העבודה. מערכות אלו הופכות מתוחכמות יותר ויותר ומציעות, למשל, ספי הפעלה מתכווננים פנאומטית.

קיימות ויעילות: המיקוד בעלות הבעלות הכוללת (TCO)

יעילות אנרגטית הפכה למטרת תכנון מרכזית. באמצעות בנייה קלת משקל, נתיבי תנועה מותאמים לתוכנה ומצבי המתנה חסכוניים באנרגיה, יצרנים מפחיתים את צריכת האנרגיה של הרובוטים שלהם. זה לא רק מפחית את עלויות התפעול אלא גם משפר את ההשפעה הסביבתית של פתרון האוטומציה. עיצובים מכניים פשוטים, כמו אלה ש-ABB מיישמת עם מנוע אחד בלבד לכל ציר, ובנייה מודולרית מובילים לאמינות גבוהה יותר (Mean Time Between Failures, MTBF) וזמני תיקון מהירים יותר (Mean Time To Repair, MTTR), מה שמפחית עוד יותר את עלות הבעלות הכוללת.

ההתקדמות במכטרוניקה מקיימת אינטראקציה הדוקה עם ההתפתחויות בתוכנה ובינה מלאכותית. עיצוב זרוע נוקשה יותר ופחות רוטט (שיפור חומרה) הוא תנאי הכרחי לתוכנת בקרת תנועה מתקדמת (שיפור תוכנה) כדי להזיז את הרובוט מהר יותר ומדויק יותר. אלגוריתמים לתכנון מסלול מבוססי בינה מלאכותית יכולים לאחר מכן לחשב את המסלול היעיל ביותר מבחינת אנרגיה עבור קינמטיקה זו בדיוק. חיישני כוח-מומנט משולבים, בתורם, מספקים משוב בזמן אמת, המאפשר לתוכנת הבקרה להגיב לכוחות בלתי צפויים ולהפוך את התהליך לחזק יותר. ביצועיו של רובוט מודרני לעבודה כבדה הם אפוא תכונה מתפתחת של המערכת הכוללת, שבה מכניקה, חיישנים ותוכנה קשורים זה בזה באופן בלתי נפרד.

אופקים מורחבים: תחומי יישום חדשים לרובוטיקה כבדה

התקדמות טכנולוגית בתחומי הבינה המלאכותית, התוכנה והמכטרוניקה מאפשרת שימוש ברובוטים כבדים בתעשיות שבעבר הסתמכו על עבודה ידנית או אוטומציה נוקשה. רובוטים עוזבים את רצפת הייצור המבוקרת וכובשים סביבות דינמיות ולא מובנות.

אתר הבנייה האוטומטי

ענף הבנייה ניצב בפני אתגרים עצומים עקב מחסור בעובדים מיומנים, סיכוני בטיחות גבוהים ולחצי פרודוקטיביות גוברים. כתוצאה מכך, 81% מחברות הבנייה מתכננות להכניס רובוטים לשימוש בעשר השנים הקרובות.

יישומים: רובוטים כבדים מטפלים ברכיבים מסיביים כגון פרופילי פלדה, אלמנטים מבטון טרומיים ויחידות דיור מודולריות. הם משמשים לייצור אוטומטי, למשל, לקידוח, מסמרות והידוק רכיבים גדולים. דוגמה ספציפית היא ה-Fischer BauBot, שפותח במיוחד לעבודות קידוח ודיבלינג באתרי בנייה גדולים. ניתן לצייד רובוטים גם בכלי חיתוך כדי לעבד חלקי בטון ופלדה באתר בדיוק גבוה.

טכנולוגיות מפתח: הצלחה בסביבה לא מובנית זו תלויה באופן קריטי בזיהוי עצמים מבוסס בינה מלאכותית לזיהוי חומרים ומכשולים, כמו גם בפלטפורמות ניידות חזקות.

אנרגיה לעתיד: אוטומציה בייצור אנרגיות מתחדשות

ההתרחבות העצומה של אנרגיות מתחדשות דורשת ייצור והתקנה מהירים ויעילים יותר מבחינת עלות של רכיבים גדולים כמו להבי טורבינות רוח ופאנלים סולאריים.

אנרגיית רוח: בייצור להבי טורבינות רוח, רובוטים משמשים לעיבוד שלאחר מכן (חיתוך, שיוף, מילוי), מה שמשפר את האיכות ומקל על העובדים ממשימות לא בריאות. בהנחת סיבים אוטומטית (AFP), זרועות רובוטיות מניחות במדויק רצועות סיבי פחמן או סיבי זכוכית כדי לייצר להבי רוטור קלים ויציבים יותר. מערכות רובוט מיוחדות מעבדות את שורש הלהב (ניסור, כרסום, קידוח) ומפחיתות את זמני המחזור עד 50% בהשוואה למכונות קונבנציונליות.

אנרגיה סולארית: חברות כמו Charge Robotics ו-Terabase מפתחות "מפעלים" ניידים אשר הופכים את ההרכבה המקדימה וההתקנה של מקטעים שלמים של מודולים סולאריים לאוטומטיים ישירות באתרי בנייה של חוות סולאריות, ובכך להכפיל את הפרודוקטיביות באופן פוטנציאלי. הרובוט "Maximo" של AES משתמש בבינה מלאכותית, LiDAR וראייה חישובית כדי להפוך את ההרמה וההתקנה הכבדים של פאנלים סולאריים לאוטומטיים, ובכך להפחית את הזמן והעלויות עד 50%. מערכת Hyperflex של Comau היא מפעל נייד בסמי-טריילר המרכיב ומתקין גששי שמש ישירות בשטח.

מודרניזציה של התעשייה הכבדה: בניית ספינות וחלל

בניית ספינות: תעשייה זו, בעלת אוטומציה נמוכה באופן מסורתי, מתחילה לאמץ רובוטים ניידים לעבודות כבדות. רובוט הריתוך MR4Weld, שפותח על ידי קומאו בשיתוף פעולה עם מספנה פינקנטיירי, הוא רובוט ריתוך נייד אוטונומי שיכול לנווט בסביבה הלא מובנית של מספנה ולבצע עבודות ריתוך על חלקי גוף גדולים. זה מביא רמות חדשות של גמישות ויעילות להרכבת מבני פלדה ענקיים.

תעופה וחלל: רובוטים כבדים ודיוק גבוה משמשים לקידוח, מסמרות וחיבור רכיבי מטוסים גדולים כגון כנפיים וחלקי גוף, שבהם נדרשות רמות הדיוק והחזרה הגבוהות ביותר.

סגירת המעגל: התפקיד בכלכלה המעגלית

יעדי קיימות ותקנות האיחוד האירופי מניעים את הצורך במיחזור וייצור מחדש יעילים של מוצרים מורכבים.

פירוק אוטומטי: רובוטים כבדים אידיאליים לפירוק מוצרים גדולים וכבדים.

סוללות לרכב חשמלי: בשל משקלן הכבד והסכנות הפוטנציאליות שלהן (חשמליות וכימיות), פירוק סוללות לרכב חשמלי בעזרת רובוט הוא קריטי למחזור בטוח וחסכוני. פרויקטים מחקריים מפתחים תאי רובוט המפרידים באופן אוטומטי מודולי סוללה ותאים.

אלקטרוניקה ומנועים בקנה מידה גדול: מכון פראונהופר עובד על מערכות רובוטיות המשתמשות בבינה מלאכותית ובראייה חישובית כדי לפרק באופן אוטומטי מחשבים אישיים, מכונות כביסה ומנועים חשמליים כדי להחזיר חומרים יקרי ערך כמו נחושת ומגנטים של אדמה נדירה. זהו צעד חשוב לקראת הקמת "כרייה עירונית".

לתחומי היישום החדשים הללו יש דבר אחד במשותף: הם מעבירים את הרובוט מהסביבה המובנית והצפויה ביותר של רצפת מפעל ל"שדה" דינמי, לא מובנה ולעתים קרובות קשה. שינוי סביבתי זה הוא המניע העיקרי להתפתחויות טכנולוגיות בתחומי הבינה המלאכותית, חישה ומכטרוניקה. האתגר הטכני עובר מאופטימיזציה של תנועות חוזרות ונשנות לניהול אי ודאות. הצלחה עתידית תהיה תלויה פחות בשיפורים הדרגתיים במהירות או בדיוק ויותר בפריצות דרך בתפיסת הסביבה, ניווט אוטונומי ותכנון משימות אדפטיבי.

מהסורגים לגלובלי: SMEs כובשים את השוק העולמי עם אסטרטגיה חכמה – תמונה: xpert.digital

בתקופה בה נוכחותה הדיגיטלית של חברה מחליטה על הצלחתה, האתגר של האופן בו ניתן לתכנן נוכחות זו באופן אותנטי, אינדיבידואלי וברחבה. Xpert.Digital מציע פיתרון חדשני שממצב את עצמו כצומת בין רכזת תעשייתית, בלוג ושגריר מותג. זה משלב את היתרונות של ערוצי תקשורת ומכירות בפלטפורמה יחידה ומאפשר פרסום ב -18 שפות שונות. שיתוף הפעולה עם פורטלי שותפים וההזדמנות לפרסם תרומות ל- Google News ומפיץ עיתונאים עם כ -8,000 עיתונאים וקוראים ממקסמים את טווח ההגעה והנראות של התוכן. זה מייצג גורם חיוני במכירות ושיווק חיצוניות (סמלים).

עוד על זה כאן:

• אוֹתֶנְטִי. בנפרד. גלובלי: אסטרטגיית xpert.digital עבור החברה שלך

חזית השיתופיות: אינטראקציה בטוחה בין אדם לרובוט עם עומסים גבוהים

מגמה מתפתחת, ובמבט ראשון סותרת, היא יישום עקרונות שיתופיים על רובוטים המסוגלים להפעיל כוחות קטלניים. התפתחות זו הופכת רובוטים כבדים ממכונות מבודדות לחברי צוות רבי עוצמה.

מעבר לכלוב: ספקטרום שיתוף הפעולה

תפיסת הבטיחות המסורתית של הפעלת רובוטים כבדים בתוך גדרות מגן אינה יעילה ויוצרת הפרדה נוקשה בין משימות אדם למשימות מכונה. עם זאת, שיתוף פעולה מודרני בין אדם לרובוט (HRC) אינו מושג יחיד, אלא ספקטרום הנע בין דו-קיום פשוט (הרובוט עוצר כאשר אדם נכנס לסביבת העבודה שלו) לשיתוף פעולה הדוק (אדם ורובוט עובדים בו זמנית על אותו חומר עבודה).

היתרון המרכזי של גישה זו הוא שבניגוד לקובוטים מסורתיים קלי משקל, רובוטים תעשייתיים בעלי יכולת HRC אינם כפופים למגבלות בנוגע לעומס, מהירות או דיוק. לפיכך, הם מציעים את הטוב משני העולמות: ביצועים של רובוט תעשייתי וגמישות של יישום שיתופי.

טכנולוגיות מפתח לחומרי HRC בטוחים ועמידים

HRC בטוח עם רובוטים כבדים מתאפשר הודות לשילוב של טכנולוגיית חיישנים מתקדמת ופונקציות בקרה חכמות.

חישת בטיחות מתקדמת: הבסיס של HRC בטוח הוא יכולתה של המערכת לזהות נוכחות וכוונות אנושיות. זה מושג באמצעות סורקי לייזר בעלי תו תקן בטיחות, מצלמות תלת-ממד ואפילו רצפות רגישות ללחץ המייצרות שדות הגנה דינמיים ורב-מפלסיים סביב הרובוט.

ניטור מהירות והפרדה (SSM): זוהי שיטה שיתופית מרכזית שבה מהירות הרובוט נמצאת ביחס הפוך למרחקו מהאדם. אם אדם מתקרב, הרובוט מאט. אם האדם מתקרב מדי, הרובוט נכנס למצב עצירה מנוטר בצורה בטוחה. זה מאפשר אינטראקציה זורמת ויעילה ללא מחסומים פיזיים.

הגבלת כוח וכוח (PFL): למרות שזה מאתגר עקב האינרציה הגבוהה של רובוטים כבדים, מערכות בקרה מתקדמות וחיישני מומנט בכל מפרק מאפשרים אפילו לרובוטים גדולים לפעול במצב הגבלת כוח עבור משימות ספציפיות. הם עוצרים מיד אם נתקלים במגע בלתי צפוי. תכונה זו משמשת לעתים קרובות בהנחיה ידנית או במשימות מסירה.

סטנדרטיזציה והערכת סיכונים: יישום יישומי HRC בטוחים מוסדר על ידי תקנים כגון EN ISO 10218 והמפרט הטכני ISO/TS 15066. תנאי הכרחי הוא תמיד הערכת סיכונים מדוקדקת של היישום כולו – הרובוט, התפסן, חומר העבודה והסביבה. אפילו רובוט שהוא בטוח מטבעו יכול להפעיל כלי מסוכן.

התפתחויות אלו מובילות להגדרה מחדש של המונח "קובוט". באופן מסורתי, מונח זה היה שם נרדף לזרועות רובוט קטנות, קלות משקל ובטוחות מטבען. שילוב הפונקציונליות השיתופית ברובוטים תעשייתיים כבדים שובר פרדיגמה זו. "שיתוף פעולה" מתפתח משם עצם (סוג של רובוט, "קובוט") לשם תואר או לקבוצת תכונות ("יישום רובוט שיתופי"). העתיד אינו טמון בבחירה הבינארית בין "קובוט" ל"רובוט תעשייתי", אלא בבחירת רובוט תעשייתי עם המטען והביצועים המתאימים, אשר מצויד לאחר מכן בתכונות הבטיחות השיתופיות הנדרשות ליישום הספציפי. זה מרחיב באופן דרמטי את הפוטנציאל של HRC לאזורים שלא היו נגישים בעבר לשיתוף פעולה הדוק בין אדם למכונה, כגון הרכבה או לוגיסטיקה של תעשיות כבדות.

RaaS מוסבר: כיצד חברות מורידות את מחסום הכניסה לרובוטים

שוק הרובוטיקה הכבדה מוכן לצמיחה מתמשכת המונעת על ידי חידושים טכנולוגיים והתרחבות למגזרים חדשים. עם זאת, לצורך יישום מוצלח, חברות חייבות לקבל החלטות אסטרטגיות החורגות מעבר להערכת טכנולוגיה גרידא.

גודל שוק ותחזיות צמיחה

שוק הרובוטיקה התעשייתית העולמי הוא מגזר משמעותי וצומח. תחזיות גודל השוק משתנות בהתאם להיקף ולמתודולוגיה של הניתוח, אך מראות באופן עקבי מגמה חיובית:

• ניתוח אחד צופה צמיחה מ-33.9 מיליארד דולר בשנת 2024 ל-60.5 מיליארד דולר עד 2030, המקבילה לקצב צמיחה שנתי מצטבר (CAGR) של 9.9%.
• מחקר נוסף צופה צמיחה מ-16.9 מיליארד דולר (2024) ל-29.4 מיליארד דולר עד 2029 (CAGR 11.7%).
• תחזית שלישית צופה צמיחה מ-19.9 מיליארד דולר (2024) ל-55.5 מיליארד דולר עד 2032 (CAGR 14.2%).

השוק הספציפי של פלטפורמות רובוטיות כבדות הוערך ב-333.5 מיליון דולר עד שנת 2024, עם תחזית של 446 מיליון דולר עד שנת 2030 (CAGR 5.0%). הפער עם הנתונים הכוללים מדגיש כי רובוטים כבדים מייצגים פלח בעל ערך גבוה, אך בנפח קטן יותר, של השוק הכולל.

על פי נתוני הפדרציה הבינלאומית לרובוטיקה (IFR), מלאי הרובוטים התעשייתיים העולמי הגיע לשיא של 4.28 מיליון יחידות בשנת 2023, עלייה של 10% לעומת השנה הקודמת. למרות שבשנת 2024 חלה התכווצות זמנית בשוק, מגמת הצמיחה ארוכת הטווח צפויה להתחדש בשנת 2025. אסיה, ובמיוחד סין, נותרה השוק הגדול והצומח ביותר, המהווה 70% מההתקנות החדשות.

מניעי צמיחה ומחסומים מרכזיים

מניעי צמיחה:

• מחסור בכוח אדם מיומן ושינוי דמוגרפי: במדינות מתועשות רבות, המחסור בעובדים מוסמכים מניע את האוטומציה של משימות תובעניות פיזית וחוזרות על עצמן.
• תעשייה 4.0 וייצור חכם: יצירת רשתות ודיגיטציה של הייצור דורשות רובוטים חכמים וגמישים כמרכיבים מרכזיים.
• פיתוח מגזרים חדשים: הצמיחה מונעת יותר ויותר על ידי אימוץ במגזרים מחוץ לתעשיית הרכב, כגון לוגיסטיקה, בנייה ואנרגיה מתחדשת.
• קיימות והעברה מחדש של מקומות עבודה: רובוטים משפרים את יעילות החומרים, מפחיתים פסולת ומאפשרים ייצור מקומי יעיל וחסכוני.

מכשולים:

• השקעות ראשוניות גבוהות: העלויות עבור הרובוט, האינטגרציה שלו והציוד ההיקפי הדרוש מהוות מכשול משמעותי, במיוחד עבור עסקים קטנים ובינוניים (SME).
• מורכבות האינטגרציה: למרות ממשקים ידידותיים יותר למשתמש, שילוב רובוטים במערכות קיימות והבטחת יכולת פעולה הדדית יכולים להישאר מאתגרים.

ציוויים אסטרטגיים ליישום

עבור חברות השוקלות שימוש ברובוטים כבדים, השיקולים האסטרטגיים הבאים הם קריטיים:

• העברת המיקוד מהוצאות הון (CAPEX) לעלות כוללת (TCO) ולהחזר השקעה (ROI): החלטות השקעה לא צריכות להתבסס אך ורק על מחיר הרכישה. ניתוח הוליסטי של עלות הבעלות הכוללת (TCO) – צריכת אנרגיה, תחזוקה וזמינות – כמו גם החזר ההשקעה (ROI) - – על ידי תפוקה גבוהה יותר, איכות משופרת ועלויות עבודה מופחתות – הוא חיוני.
• מינוף מודלים עסקיים חדשים: מודלים כמו רובוטיקה כשירות (RaaS) מורידים את מחסום ההשקעה הראשוני בכך שהם מאפשרים לחברות לשכור יכולות רובוטיות כהוצאה תפעולית ולא כהשקעה הונית.
• השקיעו בפיתוח כוח אדם: פישוט התכנות אינו מבטל את הצורך בעובדים מיומנים. במקום זאת, הוא מעביר את המיומנויות הנדרשות מתכנות קוד טהור למשימות ברמה גבוהה יותר כגון אופטימיזציה של תהליכים, ניטור מערכות ותחזוקה. חברות חייבות להשקיע בהכשרת כוח העבודה שלהן כדי לנהל ולשתף פעולה ביעילות עם מכונות חכמות אלה.
• קביעת סדרי עדיפויות לתוכנה ולמערכות אקולוגיות: בבחירת רובוט, פלטפורמת התוכנה של היצרן, קלות השימוש שלה והיקף המערכת האקולוגית של השותפים שלו צריכים להיות קריטריונים מרכזיים. מערכת אקולוגית חזקה מספקת גישה לפתרונות משולבים מראש ומבטיחה את ההשקעה לעתיד כנגד דרישות משתנות.

☑️ תמיכה ב- SME באסטרטגיה, ייעוץ, תכנון ויישום

☑️ יצירה או התאמה מחדש של האסטרטגיה הדיגיטלית והדיגיטציה

☑️ הרחבה ואופטימיזציה של תהליכי המכירה הבינלאומיים

Platforms פלטפורמות מסחר B2B גלובליות ודיגיטליות

פיתוח עסקי חלוץ

קונרד וולפנשטיין

אני שמח לעזור לך כיועץ אישי.

אתה יכול ליצור איתי קשר על ידי מילוי טופס יצירת הקשר למטה או פשוט להתקשר אליי בטלפון +49 89 674 804 (מינכן) .

אני מצפה לפרויקט המשותף שלנו.

Xpert.Digital הוא מוקד לתעשייה עם מיקוד, דיגיטציה, הנדסת מכונות, לוגיסטיקה/אינטרלוגיסטיקה ופוטו -וולטאים.

עם פיתרון הפיתוח העסקי של 360 ° שלנו, אנו תומכים בחברות ידועות מעסקים חדשים למכירות.

מודיעין שוק, סמוקינג, אוטומציה שיווקית, פיתוח תוכן, יחסי ציבור, קמפיינים בדואר, מדיה חברתית בהתאמה אישית וטיפוח עופרת הם חלק מהכלים הדיגיטליים שלנו.

אתה יכול למצוא עוד בכתובת: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus