Cicha rewolucja ciężkich robotów w inżynierii mechanicznej: dlaczego sztuczna inteligencja robi teraz różnicę w przypadku najsilniejszych robotów

### Zapomnij o hali fabrycznej: Te roboty-giganty podbijają teraz place budowy i farmy wiatrowe ### Koniec z klatkami: Jak ciężkie roboty stają się bezpiecznymi towarzyszami dla ludzi ### Odpowiedź na niedobór umiejętności? Te roboty podejmują się najtrudniejszych zadań na świecie ### Starcie Tytanów: To nie moc, ale oprogramowanie decyduje, kto zbuduje najlepszego robota ###

Ewolucja siły: najnowsze osiągnięcia w dziedzinie wysokowydajnych robotów ciężkich

Sektor robotyki ciężkiej przechodzi głęboką transformację, wykraczającą daleko poza samo zwiększanie udźwigu i zasięgu. Ostatnie osiągnięcia wskazują na zmianę paradygmatu w kierunku holistycznego podejścia, które kładzie nacisk na inteligencję, adaptacyjność, użyteczność i rozwój nowych obszarów zastosowań. Oprogramowanie, sztuczna inteligencja (AI) i zaawansowana mechatronika stały się głównymi czynnikami napędzającymi wartość, umożliwiając tym potężnym maszynom wykonywanie złożonych zadań w dynamicznych środowiskach, często w bezpośredniej współpracy z ludźmi. Kluczowe trendy obejmują zacieranie się granic między tradycyjnymi robotami przemysłowymi a systemami współpracującymi (cobotami), ekspansję na sektory takie jak budownictwo i energetyka odnawialna oraz rosnące znaczenie całkowitego kosztu posiadania (TCO) i zrównoważonego rozwoju. Zmiany te definiują kolejną generację robotów ciężkich, które są nie tylko silniejsze, ale przede wszystkim inteligentniejsze, bardziej elastyczne i bardziej dostępne.

Nowa generacja robotów o dużej wytrzymałości: Nowa definicja mocy i precyzji

Rynek robotów ciężkich ewoluuje od czystej rywalizacji o maksymalny udźwig w kierunku zróżnicowanego rynku, w którym kluczowe znaczenie ma wydajność i efektywność w zależności od zastosowania. Wiodący producenci wyróżniają swoje produkty połączeniem mocy, szybkości, kompaktowości i inteligentnej konstrukcji.

Definicja nowoczesnej klasy ciężkiej: coś więcej niż tylko surowa moc

Roboty o dużej wytrzymałości są projektowane do obsługi ładunków o masie zazwyczaj od 250 kg i/lub zasięgu ponad 4 metrów. Stanowią one podstawę takich branż jak produkcja motoryzacyjna, inżynieria mechaniczna, odlewnictwo, a coraz częściej także budownictwo, gdzie przenoszą masywne elementy, takie jak bloki silników, belki stalowe i całe nadwozia pojazdów. Zakres udźwigu jest ogromny i waha się od kilkuset kilogramów do obecnego szczytu 2300 kg.

Jednak ocena nowoczesnych robotów ciężkich ewoluowała. Podczas gdy maksymalny udźwig pozostaje kluczowym kryterium, coraz większą uwagę przywiązuje się do holistycznych wskaźników efektywności. Należą do nich stosunek udźwigu do masy, wymagana powierzchnia zabudowy, zużycie energii oraz możliwość precyzyjnego i dynamicznego operowania ładunkami o wysokim momencie bezwładności. Kryteria te odzwierciedlają głębsze zrozumienie całkowitego kosztu posiadania (TCO) oraz wymagań nowoczesnych, elastycznych środowisk produkcyjnych.

Krajobraz konkurencyjny i modele flagowe (2024-2026)

Na rynku dominują uznani gracze, tacy jak KUKA, Fanuc, ABB i Yaskawa, podczas gdy nowi konkurenci, tacy jak chiński Estun, zyskują coraz większe znaczenie. Strategie tych firm wykazują znaczącą dywersyfikację, wykraczającą poza samą maksymalizację ładowności.

Fanuc pozostaje niekwestionowanym liderem rynku w segmencie ultraciężkich robotów dzięki serii M-2000iA. Z udźwigiem 2,3 tony, model M-2000iA/2300 jest najmocniejszym na świecie 6-osiowym robotem z ramieniem przegubowym i idealnie nadaje się do zadań wymagających absolutnie maksymalnej siły, takich jak podnoszenie całego podwozia pojazdu.

Firma KUKA realizuje strategię optymalizacji wydajności. Seria KR FORTEC ultra oferuje udźwig do 800 kg, ale charakteryzuje się wyjątkowo dobrym stosunkiem udźwigu do masy oraz kompaktową konstrukcją. Osiągnięto to dzięki innowacyjnym rozwiązaniom konstrukcyjnym, takim jak system dwuramienny, który zwiększa sztywność bez nadmiernego ciężaru. Do zastosowań związanych z paletyzacją, seria KR 1000 titan oferuje modele o udźwigu do 1300 kg.

ABB pozycjonuje swojego flagowego robota IRB 8700 jako najszybszego w swojej klasie. Dzięki udźwigowi do 800 kg (lub 1000 kg z pochylonym nadgarstkiem) osiąga on o 25% krótszy czas cyklu niż porównywalne modele. ABB kładzie również nacisk na niezawodność dzięki uproszczonej konstrukcji mechanicznej z tylko jednym silnikiem i przekładnią na oś, co ogranicza konserwację i obniża całkowity koszt posiadania.

Yaskawa oferuje szeroką gamę produktów, w tym model Motoman MH600 o udźwigu 600 kg. Jego równoległa konstrukcja przegubów zapewnia wysoką stabilność i sztywność, co jest szczególnie korzystne podczas przenoszenia elementów o wysokim momencie bezwładności. Seria GP została zaprojektowana do zastosowań wymagających dużej prędkości.

Na rynek wkraczają również nowi konkurenci, tacy jak Estun i Kawasaki. Estun, największy chiński producent robotów przemysłowych, planuje wprowadzić na rynek europejski modele takie jak ER 13300 o udźwigu 1000 kg. Kawasaki rozszerza swoje portfolio o MXP710L (710 kg) i serię M, która może udźwignąć do 1500 kg.

Te różne podejścia pokazują, że rynek robotów ciężkich ewoluował od jednowymiarowego wyścigu o najwyższy udźwig do bardziej zróżnicowanego krajobrazu konkurencyjnego. Producenci konkurują teraz o wyspecjalizowane funkcje wydajnościowe, dostosowane do konkretnych wymagań klienta – czy to maksymalną moc, wydajność w ciasnych przestrzeniach, czy maksymalną prędkość. Pozwala to użytkownikom wybrać rozwiązanie zoptymalizowane pod kątem indywidualnych warunków produkcyjnych, zamiast po prostu decydować się na najmocniejszy dostępny model.

Giganci robotów: porównanie najpotężniejszych robotów przemysłowych

Giganci robotów: Porównanie najpotężniejszych robotów przemysłowych – Zdjęcie: Xpert.Digital

W świecie robotów przemysłowych istnieją imponujące giganty, które wyróżniają się ogromną ładownością i specyfikacją techniczną. O pozycję lidera w tym segmencie rynku walczą producenci Fanuc, KUKA, ABB, Kawasaki, Estun i Yaskawa.

Robot Fanuc M-2000iA/2300 wyróżnia się wyjątkowym udźwigiem 2300 kg i nadgarstkiem o stopniu ochrony IP67. KUKA prezentuje KR 1000 1300 titan PA, robota o udźwigu 1300 kg, idealnego do paletyzacji, o kompaktowej, 6-osiowej konstrukcji. ABB IRB 8700 wyróżnia się o 25% większą prędkością w porównaniu z podobnymi modelami oraz uproszczoną konstrukcją, zapewniającą maksymalną niezawodność.

W modelu MG15HL Kawasaki wykorzystuje hybrydowy mechanizm łączący, który umożliwia uzyskanie wysokiego momentu obrotowego i ładowności bez dodatkowych przeciwwag. Yaskawa Motoman MH600 zachwyca równoległą konstrukcją układu łączącego, która gwarantuje stabilność nawet przy obciążeniach o wysokim momencie bezwładności.

Ciekawym debiutantem jest Estun ER 13300, robot o dużej wytrzymałości, który ma szansę podbić rynek europejski. Roboty te w imponujący sposób demonstrują rozwój technologiczny w dziedzinie automatyki przemysłowej i ciągłą innowacyjność wiodących producentów.

Silnik inteligencji: sztuczna inteligencja i oprogramowanie jako kluczowe czynniki różnicujące

Najważniejsze postępy w dziedzinie robotów ciężkich nie mają już charakteru czysto mechanicznego. To połączenie robotyki ze sztuczną inteligencją i zaawansowanym oprogramowaniem, które fundamentalnie rozszerza możliwości tych maszyn i rewolucjonizuje ich działanie.

Od automatyzacji do autonomii: wpływ sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego

Sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe (ML) przekształcają roboty przemysłowe ze sztywnych, wstępnie zaprogramowanych narzędzi w adaptacyjne, inteligentne systemy, które potrafią postrzegać, podejmować decyzje i uczyć się. Ta zmiana ma kluczowe znaczenie dla zarządzania zmiennością i złożonością w nowoczesnych procesach produkcyjnych i logistycznych.

Zaawansowana percepcja („Oczy”)

Współczesne roboty nie działają już na ślepo. Są wyposażone w zaawansowane systemy czujników, w tym systemy wizyjne 2D i 3D, LiDAR i kamery stereoskopowe, które umożliwiają im kompleksowe zrozumienie otoczenia. Ta zdolność percepcyjna jest wspierana przez algorytmy głębokiego uczenia się do wykrywania, lokalizacji i segmentacji obiektów, co umożliwia ich wykorzystanie w środowiskach nieustrukturyzowanych.

Przypadek użycia – kompletacja pojemników: Systemy takie jak KUKA.SmartBinPicking wykorzystują zaawansowane przetwarzanie obrazu do identyfikacji losowo ułożonych obiektów w pojemniku, określania ich punktów chwytania i bezpiecznego ich usuwania – zadanie, które jest praktycznie niemożliwe do wykonania przy użyciu tradycyjnego programowania opartego na regułach.

Przypadek użycia – Rozpoznawanie obiektów na placu budowy: Badania aktywnie rozwijają modele rozpoznawania obiektów oparte na technologii YOLO (You Only Look Once). Umożliwiają one robotom identyfikację pracowników, pojazdów i konstrukcji budynków na dynamicznych placach budowy, co jest warunkiem wstępnym do autonomicznego działania w tak złożonych środowiskach.

Inteligentne zarządzanie zadaniami („Mózg”)

Sztuczna inteligencja służy nie tylko do obserwacji, ale i do działania. Modele uczenia maszynowego umożliwiają robotom dostosowywanie swoich działań do zmieniających się warunków w czasie rzeczywistym.

Przypadek użycia – Depaletyzacja wspomagana sztuczną inteligencją: FANUC wykorzystuje systemy wizyjne oparte na sztucznej inteligencji, aby umożliwić robotom autonomiczne rozładowywanie palet mieszanych o różnych rozmiarach i pozycjach kartonów. Takie systemy mogą przetwarzać ponad dziewięć kartonów na minutę, zastępując niezwykle wymagającą fizycznie pracę ręczną.

Przykład zastosowania – Spawanie wspomagane sztuczną inteligencją: Systemy nowej generacji, takie jak NovAI™, wykorzystują wizję maszynową i sztuczną inteligencję do adaptacyjnego spawania w czasie rzeczywistym. Potrafią śledzić spoiny, dostosowywać się do szczelin i miejsc sczepiania oraz dynamicznie korygować parametry spawania. Automatyzuje to procesy, które wcześniej uważano za zbyt niespójne dla robotyki ze względu na tolerancje komponentów, i stanowi kluczowy postęp w ciężkim budownictwie w branżach takich jak przemysł stoczniowy.

Rewolucja użyteczności: uproszczenie złożoności dzięki zaawansowanemu oprogramowaniu

Tradycyjnie programowanie robotów przemysłowych było zadaniem wysoce specjalistycznym, wymagającym dogłębnej znajomości zastrzeżonych języków programowania, takich jak KRL (Kuka) lub RAPID (ABB). Stanowiło to wysoką barierę wejścia i spowalniało wdrażanie rozwiązań automatyzacyjnych.

Systemy operacyjne nowej generacji

Wiodący producenci radzą sobie z tym wąskim gardłem, opracowując nowe, intuicyjne systemy operacyjne, mające na celu demokratyzację obsługi robotów.

KUKA iiQKA.OS: Nowoczesny system operacyjny oparty na systemie Linux z internetowym interfejsem użytkownika (iiQKA.UI), zaprojektowany tak, aby był równie łatwy w obsłudze, co smartfon. Obsługuje programowanie oparte na instrukcjach, umożliwia wirtualne uruchomienie i został zaprojektowany z myślą o wspieraniu całego ekosystemu aplikacji i sprzętu innych firm („Republika Robotyczna”).

FANUC iHMI: „Inteligentny interfejs człowiek-maszyna” to graficzny, oparty na ekranie dotykowym interfejs użytkownika, zaprojektowany w celu radykalnego skrócenia czasu konfiguracji i szkoleń. Integruje on narzędzia planowania, edycji i doskonalenia, takie jak szacowanie czasu cyklu i zarządzanie konserwacją, w jednym, przejrzystym interfejsie.

Demokratyzacja programowania

Trend wyraźnie zmierza w kierunku interakcji bezkodowej lub z niskim kodem. Wizualne środowiska programistyczne z funkcją „przeciągnij i upuść” oraz graficznymi edytorami przepływu pracy stają się standardem. Metody „nauczania przez demonstrację”, w których operator ręcznie kieruje ramieniem robota podczas wykonywania ruchu (prowadzenie ręką) lub używa zewnętrznych narzędzi, takich jak Tracepen firmy Wandelbot, aby „pokazać” robotowi zadanie, dodatkowo obniżają poprzeczkę w programowaniu.

Siła symulacji (cyfrowe bliźniaki)

Oprogramowanie do programowania i symulacji offline, takie jak KUKA.Sim czy ABB RobotStudio, stało się niezastąpionym narzędziem. Umożliwia ono firmom wirtualne projektowanie, testowanie i optymalizację całych komórek robotycznych, zanim jeszcze zamówiony zostanie fizyczny sprzęt. To „wirtualne uruchomienie” znacznie skraca rzeczywisty czas konfiguracji, minimalizuje ryzyko dzięki wczesnemu wykrywaniu kolizji lub problemów z dostępnością oraz umożliwia programowanie równolegle z zakupem sprzętu.

Te zmiany wskazują na fundamentalną zmianę w robotyce. Producenci nie sprzedają już wyłącznie ramienia robota z kontrolerem, ale budują całe platformy cyfrowe. Obejmują one systemy operacyjne, sklepy z aplikacjami, sieci partnerskie i połączenia chmurowe. Firma KUKA aktywnie promuje ekosystem partnerski („Robotic Republic”) dla iiQKA z otwartymi interfejsami dla dostawców zewnętrznych. Jednocześnie platformy takie jak ctrlX AUTOMATION firmy Bosch Rexroth umożliwiają sterowanie robotami różnych marek (ABB, KUKA, FANUC) za pośrednictwem ujednoliconego interfejsu. Ten rozwój odzwierciedla zmiany na rynku smartfonów, gdzie wartość urządzenia w dużej mierze zależy od jego ekosystemu aplikacji. Pole walki konkurencyjnej przesuwa się zatem z czystych specyfikacji sprzętowych na siłę i otwartość ekosystemu oprogramowania. Dla użytkowników oznacza to mniejszą zależność od jednego producenta, szybsze innowacje i dostęp do szerszej gamy wyspecjalizowanych rozwiązań. Robot staje się platformą sprzętową, na której budowane jest rozwiązanie automatyzacji definiowanej programowo.

Maszyna renderowania AI i XR-3D: pięciokrotność wiedzy specjalistycznej z Xpert.digital w kompleksowym pakiecie usług, R&D XR, PR i SEM – Zdjęcie: xpert.digital

Xpert.Digital posiada dogłębną wiedzę na temat różnych branż. Dzięki temu możemy opracowywać strategie „szyte na miarę”, które są dokładnie dopasowane do wymagań i wyzwań konkretnego segmentu rynku. Dzięki ciągłej analizie trendów rynkowych i śledzeniu rozwoju branży możemy działać dalekowzrocznie i oferować innowacyjne rozwiązania. Dzięki połączeniu doświadczenia i wiedzy generujemy wartość dodaną i dajemy naszym klientom zdecydowaną przewagę konkurencyjną.

Więcej na ten temat tutaj:

• Użyj 5 -krotej kompetencji Xpert.digital w jednym pakiecie – od 500 €/miesiąc

Zaawansowana mechatronika: fizyczna ewolucja mocy

Równolegle z szybkim postępem w oprogramowaniu i sztucznej inteligencji, ewoluuje również fizyczna forma robotów ciężkich. Innowacje w projektowaniu, materiałoznawstwie i technologii efektorów końcowych mają kluczowe znaczenie dla przełożenia tej zwiększonej inteligencji na wydajność mechaniczną.

Innowacje w projektowaniu i materiałach: większa wydajność przy mniejszej masie

Kluczowym trendem jest rozwój robotów lżejszych i bardziej kompaktowych, oferujących tę samą lub większą ładowność. Na przykład KUKA KR Fortec jest nawet o 700 kg lżejszy od swojego poprzednika, a seria KR FORTEC ultra może pochwalić się wiodącym w swojej klasie stosunkiem ładowności do masy. Ta redukcja masy zmniejsza wymagania dotyczące fundamentów, zmniejsza zużycie energii i umożliwia zastosowanie w gęściej zaludnionych i ograniczonych przestrzennie zakładach produkcyjnych.

Jest to możliwe dzięki zaawansowanym koncepcjom kinematycznym. System dwuramienny firmy KUKA i niezwykle sztywna konstrukcja ramion firmy Fanuc zwiększają precyzję i redukują wibracje przy dużych prędkościach i dużych obciążeniach. Hybrydowy mechanizm łączący Kawasaki eliminuje potrzebę stosowania dużych przeciwwag, zwiększając przestrzeń roboczą robota.

Kolejnym ważnym aspektem jest modułowość. Serie robotów, takie jak te firmy KUKA (KR Quantec, Fortec, Fortec ultra), coraz częściej korzystają ze wspólnych komponentów, takich jak centralne dłonie. Upraszcza to konserwację i obniża koszty magazynowania części zamiennych dla klientów korzystających ze zróżnicowanej floty robotów.

Do zastosowań w ekstremalnych warunkach, specjalistyczne wersje, takie jak „Foundry” lub „Hygienic”, są teraz standardem. Modele te posiadają nadgarstki i korpusy o stopniu ochrony IP67, powłoki odporne na ciepło i korozję oraz smary dopuszczone do kontaktu z żywnością, co umożliwia ich stosowanie w odlewniach, kuźniach i zakładach przetwórstwa spożywczego.

Efektory końcowe nowej generacji: ręce robota

Chwytaki na końcu ramienia robota, zwane efektorami końcowymi, ewoluują od prostych zacisków pneumatycznych do złożonych systemów mechatronicznych. Są one coraz częściej wyposażone w zaawansowane czujniki, które zapewniają im funkcjonalność adaptacyjną. Chociaż nadal znajdują zastosowanie głównie w aplikacjach o mniejszym udźwigu, zasady miękkiej robotyki i bioniki wpływają na technologię chwytaków. Celem jest obsługa szerszej gamy kształtów i materiałów obiektów z większą niezawodnością i mniejszym wysiłkiem. W przypadku ciężkich i złożonych obiektów opracowywane są wieloosiowe, w pełni napędzane mechanizmy, które umożliwiają precyzyjną manipulację.

Czujniki siły i momentu obrotowego zamontowane na nadgarstku zapewniają robotowi „zmysł dotyku”. Umożliwiają mu one wykonywanie precyzyjnych zadań, takich jak precyzyjne łączenie elementów, przykładanie określonej siły podczas szlifowania czy bezpieczne reagowanie na nieoczekiwane kolizje.

Ekosystem czujników: podstawa percepcji i bezpieczeństwa

Nowoczesne roboty o dużej wytrzymałości opierają się na bogatym ekosystemie czujników wewnętrznych i zewnętrznych. Czujniki wewnętrzne, takie jak enkodery silników i czujniki momentu obrotowego w przegubach, są niezbędne do precyzyjnego sterowania ruchem. Czujniki zewnętrzne, takie jak kamery 3D, LiDAR i czujniki ultradźwiękowe, dostarczają danych do monitorowania otoczenia i realizacji bezpiecznej współpracy człowieka z robotem. Zintegrowane systemy ochrony przed kolizją i przeciążeniem mogą uruchomić zatrzymanie awaryjne w przypadku kolizji lub nadmiernego obciążenia, chroniąc w ten sposób zarówno robota, jak i obrabiany element. Systemy te stają się coraz bardziej zaawansowane i oferują na przykład pneumatycznie regulowane progi zadziałania.

Zrównoważony rozwój i wydajność: skupienie się na całkowitym koszcie posiadania (TCO)

Efektywność energetyczna stała się kluczowym celem projektowania. Dzięki lekkiej konstrukcji, zoptymalizowanym programowo ścieżkom ruchu i energooszczędnym trybom czuwania producenci zmniejszają zużycie energii przez swoje roboty. To nie tylko obniża koszty operacyjne, ale także poprawia wpływ rozwiązania automatyzacji na środowisko. Uproszczone konstrukcje mechaniczne, takie jak te stosowane przez ABB, z tylko jednym silnikiem na oś, oraz modułowa konstrukcja zapewniają wyższą niezawodność (średni czas między awariami, MTBF) i krótszy czas naprawy (średni czas do naprawy, MTTR), co dodatkowo obniża całkowity koszt posiadania.

Postęp w mechatronice ściśle współgra z rozwojem oprogramowania i sztucznej inteligencji (AI). Sztywniejsza, mniej wibrująca konstrukcja ramienia (ulepszenie sprzętu) jest warunkiem wstępnym dla zaawansowanego oprogramowania do sterowania ruchem (ulepszenie oprogramowania), które umożliwia szybsze i precyzyjniejsze poruszanie robota. Algorytmy planowania ścieżki oparte na AI mogą następnie obliczyć najbardziej energooszczędną trajektorię dla właśnie tej kinematyki. Zintegrowane czujniki siły i momentu obrotowego z kolei zapewniają sprzężenie zwrotne w czasie rzeczywistym, umożliwiając oprogramowaniu sterującemu reagowanie na nieprzewidziane siły i zwiększanie niezawodności procesu. Wydajność nowoczesnego robota o dużej wytrzymałości jest zatem cechą wyłaniającą się całego systemu, w którym mechanika, czujniki i oprogramowanie są nierozerwalnie ze sobą powiązane.

Rozszerzone horyzonty: nowe obszary zastosowań robotyki ciężkiej

Postęp technologiczny w dziedzinie sztucznej inteligencji, oprogramowania i mechatroniki umożliwia wykorzystanie robotów o dużej wytrzymałości w branżach, które wcześniej opierały się na pracy ręcznej lub sztywnej automatyzacji. Roboty opuszczają kontrolowane hale fabryczne i podbijają dynamiczne i nieustrukturyzowane środowiska.

Zautomatyzowany plac budowy

Branża budowlana stoi przed ogromnymi wyzwaniami z powodu niedoboru wykwalifikowanych pracowników, wysokiego poziomu ryzyka związanego z bezpieczeństwem i rosnącej presji na produktywność. W rezultacie 81% firm budowlanych planuje wprowadzenie robotów w ciągu najbliższych dziesięciu lat.

Zastosowania: Roboty o dużej wytrzymałości obsługują masywne elementy, takie jak profile stalowe, prefabrykaty betonowe i modułowe jednostki mieszkalne. Są wykorzystywane w zautomatyzowanej produkcji, na przykład do wiercenia, nitowania i mocowania dużych elementów. Konkretnym przykładem jest Fischer BauBot, który został opracowany specjalnie do wiercenia i kołkowania na dużych placach budowy. Roboty mogą być również wyposażone w narzędzia tnące, aby obrabiać elementy betonowe i stalowe na miejscu z wysoką precyzją.

Kluczowe technologie: Sukces w tym niestrukturyzowanym środowisku w dużej mierze zależy od rozpoznawania obiektów opartego na sztucznej inteligencji (AI), umożliwiającego identyfikację materiałów i przeszkód, a także od solidnych platform mobilnych.

Energia przyszłości: Automatyzacja w produkcji energii odnawialnej

Gwałtowny rozwój odnawialnych źródeł energii wymaga szybszej i bardziej ekonomicznej produkcji oraz instalacji dużych komponentów, takich jak łopaty turbin wiatrowych i panele słoneczne.

Energetyka wiatrowa: W produkcji łopat turbin wiatrowych roboty są wykorzystywane do obróbki końcowej (przycinania, szlifowania, wypełniania), co poprawia jakość i odciąża pracowników od zadań szkodliwych dla zdrowia. W procesie automatycznego układania włókien (AFP) ramiona robotów precyzyjnie układają paski z włókna węglowego lub szklanego, aby uzyskać lżejsze i bardziej stabilne łopaty wirnika. Specjalne systemy robotów przetwarzają nasady łopat (piłowanie, frezowanie, wiercenie) i skracają czas cyklu nawet o 50% w porównaniu z maszynami konwencjonalnymi.

Energia słoneczna: Firmy takie jak Charge Robotics i Terabase opracowują mobilne „fabryki”, które automatyzują wstępny montaż i instalację całych sekcji modułów słonecznych bezpośrednio na placach budowy farm fotowoltaicznych, potencjalnie podwajając wydajność. Robot „Maximo” firmy AES wykorzystuje sztuczną inteligencję, technologię LiDAR i system wizyjny do automatyzacji podnoszenia ciężkich ładunków i montażu paneli słonecznych, skracając czas i koszty nawet o 50%. System Hyperflex firmy Comau to mobilna fabryka w naczepie, która montuje i instaluje trackery słoneczne bezpośrednio w terenie.

Modernizacja przemysłu ciężkiego: stoczniowego i lotniczego

Budownictwo okrętowe: Ta tradycyjnie słabo zautomatyzowana branża zaczyna wdrażać mobilne roboty o dużej wytrzymałości. MR4Weld, opracowany przez Comau we współpracy ze stocznią Fincantieri, to autonomiczny, mobilny robot spawalniczy, który może poruszać się po nieustrukturyzowanym środowisku stoczni, wykonując prace spawalnicze dużych sekcji kadłuba. Zapewnia to nowy poziom elastyczności i wydajności w montażu gigantycznych konstrukcji stalowych.

Lotnictwo i kosmonautyka: Wysokoprecyzyjne roboty o dużej wytrzymałości są wykorzystywane do wiercenia, nitowania i łączenia dużych elementów samolotów, takich jak skrzydła i sekcje kadłuba, gdzie wymagany jest najwyższy poziom dokładności i powtarzalności.

Zamknięcie obiegu: rola w gospodarce o obiegu zamkniętym

Cele zrównoważonego rozwoju i przepisy UE zwiększają potrzebę efektywnego recyklingu i ponownego wytwarzania złożonych produktów.

Automatyczny demontaż: Wytrzymałe roboty idealnie nadają się do demontażu dużych i ciężkich produktów.

Akumulatory pojazdów elektrycznych: Ze względu na dużą masę i potencjalne zagrożenia (elektryczne i chemiczne), demontaż akumulatorów pojazdów elektrycznych wspomagany robotem ma kluczowe znaczenie dla bezpiecznego i ekonomicznego recyklingu. Projekty badawcze opracowują ogniwa robota, które automatycznie oddzielają moduły i ogniwa akumulatorów.

Elektronika i silniki na dużą skalę: Instytut Fraunhofera pracuje nad systemami robotycznymi, które wykorzystują sztuczną inteligencję i wizję maszynową do automatycznego demontażu komputerów, pralek i silników elektrycznych w celu odzyskania cennych materiałów, takich jak miedź i magnesy ziem rzadkich. To ważny krok w kierunku ustanowienia „górnictwa miejskiego”.

Te nowe obszary zastosowań mają jedną wspólną cechę: przenoszą robota z wysoce ustrukturyzowanego, przewidywalnego środowiska hali fabrycznej do dynamicznego, nieustrukturyzowanego i często trudnego „pola”. Ta zmiana środowiska jest głównym motorem rozwoju technologicznego w dziedzinie sztucznej inteligencji, czujników i mechatroniki. Wyzwaniem technicznym jest przesunięcie się z optymalizacji powtarzalnych ruchów na zarządzanie niepewnością. Przyszły sukces będzie zależał mniej od stopniowej poprawy szybkości lub precyzji, a bardziej od przełomowych odkryć w dziedzinie percepcji otoczenia, autonomicznej nawigacji i adaptacyjnego planowania zadań.

Od barów po globalne: MŚP podbijają światowy rynek za pomocą sprytnej strategii – obraz: xpert.digital

W czasach, gdy obecność cyfrowa firmy decyduje o jej sukcesie, wyzwaniem jest to, jak uczynić tę obecność autentyczną, indywidualną i dalekosiężną. Xpert.Digital oferuje innowacyjne rozwiązanie, które pozycjonuje się jako skrzyżowanie centrum branżowego, bloga i ambasadora marki. Łączy zalety kanałów komunikacji i sprzedaży w jednej platformie i umożliwia publikację w 18 różnych językach. Współpraca z portalami partnerskimi oraz możliwość publikowania artykułów w Google News oraz lista dystrybucyjna prasy obejmująca około 8 000 dziennikarzy i czytelników maksymalizuje zasięg i widoczność treści. Stanowi to istotny czynnik w sprzedaży zewnętrznej i marketingu (SMmarketing).

Więcej na ten temat tutaj:

• Autentyczny. Indywidualnie. Globalnie: Strategia Xpert.Digital dla Twojej firmy

Granica współpracy: bezpieczna interakcja człowieka z robotem przy dużym obciążeniu

Pojawiającym się i na pierwszy rzut oka sprzecznym trendem jest stosowanie zasad współpracy do robotów zdolnych do wywierania potencjalnie śmiercionośnej siły. Ten rozwój przekształca ciężkie roboty z odizolowanych maszyn w potężnych członków zespołu.

Poza klatką: spektrum współpracy

Tradycyjna koncepcja bezpieczeństwa, polegająca na obsłudze ciężkich robotów w obrębie ogrodzeń ochronnych, jest nieefektywna i prowadzi do sztywnego podziału między zadaniami wykonywanymi przez człowieka i maszynę. Jednak współczesna współpraca człowieka z robotem (HRC) nie jest pojedynczą koncepcją, lecz raczej spektrum, które rozciąga się od prostego współistnienia (robot zatrzymuje się, gdy człowiek wchodzi do jego przestrzeni roboczej) do ścisłej współpracy (człowiek i robot pracują jednocześnie nad tym samym elementem).

Główną zaletą tego podejścia jest to, że w przeciwieństwie do tradycyjnych, lekkich robotów współpracujących, roboty przemysłowe z funkcją HRC nie podlegają ograniczeniom dotyczącym udźwigu, prędkości ani precyzji. Oferują zatem to, co najlepsze z obu światów: wydajność robota przemysłowego i elastyczność aplikacji współpracujących.

Kluczowe technologie dla bezpiecznego, ciężkiego HRC

Bezpieczne HRC z użyciem robotów o dużej wytrzymałości jest możliwe dzięki połączeniu zaawansowanej technologii czujników i inteligentnych funkcji sterowania.

Zaawansowane czujniki bezpieczeństwa: Podstawą bezpiecznego HRC jest zdolność systemu do wykrywania obecności i intencji człowieka. Jest to możliwe dzięki certyfikowanym skanerom laserowym, kamerom 3D, a nawet podłogom czułym na nacisk, które generują dynamiczne, wielopoziomowe pola ochronne wokół robota.

Monitorowanie prędkości i separacji (SSM): To kluczowa metoda współpracy, w której prędkość robota jest odwrotnie proporcjonalna do odległości od człowieka. Jeśli człowiek się zbliży, robot zwalnia. Jeśli człowiek podejdzie zbyt blisko, robot zatrzymuje się w bezpiecznym, monitorowanym miejscu. Umożliwia to płynną i efektywną interakcję bez barier fizycznych.

Ograniczanie mocy i siły (PFL): Chociaż jest to trudne ze względu na dużą bezwładność ciężkich robotów, zaawansowane systemy sterowania i czujniki momentu obrotowego w każdym przegubie pozwalają nawet dużym robotom pracować w trybie ograniczonej siły podczas wykonywania określonych zadań. Zatrzymują się natychmiast w przypadku nieoczekiwanego kontaktu. Funkcja ta jest często wykorzystywana w zadaniach ręcznego prowadzenia lub przekazywania.

Standaryzacja i ocena ryzyka: Wdrażanie bezpiecznych aplikacji HRC jest regulowane normami takimi jak EN ISO 10218 oraz specyfikacją techniczną ISO/TS 15066. Podstawowym warunkiem wstępnym jest zawsze staranna ocena ryzyka dla całego zastosowania – robota, chwytaka, obrabianego przedmiotu i otoczenia. Nawet robot, który jest z natury bezpieczny, może obsługiwać niebezpieczne narzędzie.

Te zmiany prowadzą do redefinicji terminu „cobot”. Tradycyjnie termin ten był synonimem małych, lekkich i z natury bezpiecznych ramion robotycznych. Integracja funkcjonalności współpracy z ciężkimi robotami przemysłowymi przełamuje ten paradygmat. „Współpracujący” ewoluuje z rzeczownika (rodzaju robota, „cobota”) do przymiotnika lub zestawu funkcji („aplikacja robota współpracującego”). Przyszłość nie leży w binarnym wyborze między „cobotem” a „robotem przemysłowym”, ale w wyborze robota przemysłowego o odpowiednim udźwigu i wydajności, który następnie zostanie wyposażony w funkcje bezpieczeństwa niezbędne do współpracy w danym zastosowaniu. To radykalnie rozszerza potencjał HRC na obszary wcześniej niedostępne dla ścisłej współpracy człowiek-maszyna, takie jak montaż ciężkich maszyn czy logistyka.

RaaS wyjaśniony: Jak firmy obniżają barierę wejścia dla robotów

Rynek robotyki ciężkiej jest gotowy na stabilny wzrost napędzany innowacjami technologicznymi i ekspansją na nowe sektory. Jednak aby wdrożenie zakończyło się sukcesem, firmy muszą podejmować strategiczne decyzje wykraczające poza samą ocenę technologii.

Wielkość rynku i prognozy wzrostu

Globalny rynek robotyki przemysłowej to znaczący i rozwijający się sektor. Prognozy wielkości rynku różnią się w zależności od zakresu i metodologii analizy, ale konsekwentnie wskazują na pozytywny trend:

• Jedna z analiz przewiduje, że wzrost wyniesie 33,9 mld USD w 2024 r. i 60,5 mld USD w 2030 r., co odpowiada średniorocznej stopie wzrostu (CAGR) wynoszącej 9,9%.
• Inne badanie przewiduje wzrost z 16,9 mld USD (2024 r.) do 29,4 mld USD do 2029 r. (CAGR 11,7%).
• Trzecia prognoza przewiduje wzrost z 19,9 mld USD (2024 r.) do 55,5 mld USD do 2032 r. (CAGR 14,2%).

Wartość rynku platform robotów ciężkich szacowano na 333,5 mln USD do 2024 r., z prognozą na 446 mln USD do 2030 r. (CAGR 5,0%). Rozbieżność z danymi ogólnymi wskazuje, że roboty ciężkie stanowią segment o dużej wartości, ale mniejszej wielkości sprzedaży w całym rynku.

Według Międzynarodowej Federacji Robotyki (IFR), globalny zasób robotów przemysłowych osiągnął rekordowy poziom 4,28 miliona sztuk w 2023 roku, co stanowi wzrost o 10% w porównaniu z rokiem poprzednim. Chociaż w 2024 roku nastąpił tymczasowy spadek rynku, oczekuje się, że długoterminowy trend wzrostowy powróci w 2025 roku. Azja, a w szczególności Chiny, pozostają największym i najszybciej rozwijającym się rynkiem, na który przypada 70% nowych instalacji.

Kluczowe czynniki wzrostu i bariery

Czynniki napędzające wzrost:

• Niedobory wykwalifikowanej siły roboczej i zmiany demograficzne: W wielu krajach uprzemysłowionych niedobór wykwalifikowanych pracowników powoduje automatyzację zadań wymagających wysiłku fizycznego i powtarzalnych.
• Przemysł 4.0 i inteligentna produkcja: Sieciowanie i digitalizacja produkcji wymagają inteligentnych i elastycznych robotów jako centralnych komponentów.
• Rozwój nowych sektorów: Wzrost jest w coraz większym stopniu napędzany przez adaptację w sektorach spoza branży motoryzacyjnej, takich jak logistyka, budownictwo i energia odnawialna.
• Zrównoważony rozwój i reshoring: Roboty zwiększają efektywność wykorzystania materiałów, redukują ilość odpadów i umożliwiają opłacalną produkcję krajową.

Przeszkody:

• Wysokie początkowe nakłady inwestycyjne: Koszty robota, jego integracji i niezbędnych urządzeń peryferyjnych stanowią poważną przeszkodę, zwłaszcza dla małych i średnich przedsiębiorstw (MŚP).
• Złożoność integracji: Mimo bardziej przyjaznych dla użytkownika interfejsów, integrowanie robotów z istniejącymi systemami starszej generacji i zapewnianie interoperacyjności może nadal stanowić wyzwanie.

Strategiczne wymogi wdrożenia

Dla firm rozważających wykorzystanie robotów ciężkich, kluczowe znaczenie mają następujące kwestie strategiczne:

• Przenieś uwagę z nakładów inwestycyjnych (CAPEX) na całkowity koszt posiadania (TCO) i zwrot z inwestycji (ROI): Decyzje inwestycyjne nie powinny opierać się wyłącznie na cenie zakupu. Niezbędna jest kompleksowa analiza całkowitego kosztu posiadania (TCO) – zużycie energii, konserwację i dostępność – a także zwrotu z inwestycji (ROI) – z wyższej przepustowości, lepszej jakości i niższych kosztów pracy –
• Wykorzystanie nowych modeli biznesowych: Modele takie jak Robotics-as-a-Service (RaaS) obniżają początkową barierę inwestycyjną, umożliwiając firmom dzierżawę możliwości robotów w formie kosztów operacyjnych, a nie inwestycji kapitałowej.
• Inwestuj w rozwój kadry pracowniczej: Uproszczenie programowania nie eliminuje potrzeby zatrudniania wykwalifikowanych pracowników. Zamiast tego przesuwa wymagane umiejętności z samego programowania na zadania wyższego rzędu, takie jak optymalizacja procesów, monitorowanie systemów i konserwacja. Firmy muszą inwestować w szkolenia swoich pracowników, aby mogli skutecznie zarządzać tymi inteligentnymi maszynami i współpracować z nimi.
• Priorytetowe traktowanie oprogramowania i ekosystemów: Przy wyborze robota kluczowymi kryteriami powinny być platforma programowa producenta, jej przyjazność dla użytkownika oraz szeroki zakres ekosystemu partnerskiego. Silny ekosystem zapewnia dostęp do wstępnie zintegrowanych rozwiązań i zabezpiecza inwestycję przed zmieniającymi się wymaganiami.

☑️ Wsparcie MŚP w zakresie strategii, doradztwa, planowania i wdrażania

☑️ Stworzenie lub dostosowanie strategii cyfrowej i cyfryzacji

☑️Rozbudowa i optymalizacja procesów sprzedaży międzynarodowej

☑️ Globalne i cyfrowe platformy handlowe B2B

☑️ Pionierski rozwój biznesu

Konrada Wolfensteina

Chętnie będę Twoim osobistym doradcą.

Możesz się ze mną skontaktować wypełniając poniższy formularz kontaktowy lub po prostu dzwoniąc pod numer +49 89 89 674 804 (Monachium) .

Nie mogę się doczekać naszego wspólnego projektu.

Xpert.Digital to centrum przemysłu skupiające się na cyfryzacji, inżynierii mechanicznej, logistyce/intralogistyce i fotowoltaice.

Dzięki naszemu rozwiązaniu do rozwoju biznesu 360° wspieramy znane firmy od rozpoczęcia nowej działalności po sprzedaż posprzedażną.

Wywiad rynkowy, smarketing, automatyzacja marketingu, tworzenie treści, PR, kampanie pocztowe, spersonalizowane media społecznościowe i pielęgnacja leadów to część naszych narzędzi cyfrowych.

Można znaleźć więcej na: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus