Cobot coraz ważniejszym ogniwem rynku robotyki [RAPORT]

cobot w fabryce © Fanuc

Udostępnij:

Dynamiczny rozwój robotyzacji w większości branż i na wielu rynkach zawdzięczamy dużemu popytowi na tradycyjne roboty przemysłowe. U ich boku jednak coraz większą popularność powoli zyskują także ich mniejsi kuzyni, czyli tzw. coboty bądź roboty współpracujące. Według różnych szacunków w najbliższych latach tempo wzrostu w tej kategorii robotów będzie dużo wyższe niż w pozostałych grupach zrobotyzowanych pracowników.

Coboty (nazwa jest skrótowcem od angielskiego określenia robotów współpracujących, tj. collaborative robots) są relatywnie nowym tworem w przemysłowym krajobrazie. Po raz pierwszy do masowej sprzedaży cobota wprowadziła dopiero w 2008 r. firma Universal Robots. Jak na tamte czasy było to spore wydarzenie, ponieważ wcześniej człowiek nie mógł pracować w aż tak bliskim sąsiedztwie robota. Ich obecna rosnąca popularność nie wynika jednak wyłącznie z możliwości bliskiej i przede wszystkim bezpiecznej współpracy człowieka z cobotem – choć w tym obszarze cały czas jesteśmy świadkami dalszych udoskonaleń, które zmierzają do zapewnienia jak najwyższego bezpieczeństwa człowieka. Coboty mają również inne zalety, które sprawiają, że przedsiębiorcy coraz częściej po nie sięgają.

Cobot i jego liczne zalety

Podstawowym celem wszystkich robotów w zakładach produkcyjnych jest wyręczenie człowieka w wykonywaniu niektórych czynności – głównie prostych i powtarzalnych, które w dłuższej perspektywie mogą okazać się żmudne i stać się powodem niezadowolenia pracownika, a także być źródłem błędów produkcyjnych. Robot się nie męczy, więc precyzja jego ruchów jest taka sama zarówno na początku zmiany, jak i pod jej koniec. W efekcie zwiększa to wydajność zakładu poprzez ograniczenie strat, lepsze wykorzystanie materiałów czy też utrzymanie tego samego poziomu jakości finalnych wyrobów.



Również zadania stawiane przed robotami współpracującymi są bardzo podobne. Oczywiście uwzględnia się ich wszystkie ograniczenia, np. mniejszy zasięg działania, mniejszą nośność czy niższą prędkość wykonywanych ruchów. W wielu procesach jednak wcale te gorsze parametry nie przeszkadzają, by cobot stał się ważnym ogniwem w zakładzie produkcyjnym.

Co więcej, dużo niższe koszty nabycia w porównaniu z robotem tradycyjnym, łatwa instalacja, zaprogramowanie, rekonfiguracja, tańsze utrzymanie oraz szybszy zwrot z inwestycji są poważnymi argumentami za wdrożeniem w zakładzie cobota – zwłaszcza w czasach rynku pracownika. Roboty współpracujące wyróżniają się ponadto wszechstronnością, wielozadaniowością i elastycznością, która wyraża się szybką zdolnością do adaptacji w nowych warunkach.

Pracownik, który miałby zmienić stanowisko pracy i wykonywać całkowicie inną czynność, musiałby przejść odpowiednie szkolenie. A i tak w początkowej fazie jego wydajność byłaby sporo niższa, nie mówiąc już o ryzyku spowodowania błędu. Tymczasem cobota można łatwo przenieść w inne miejsce linii produkcyjnej albo na inną linię (jeśli zachodzi taka konieczność), przeprogramować (niekoniecznie wykorzystując do tego specjalistów od programowania robotów) i przezbroić. Wtedy może on niemal natychmiast rozpocząć wydajną pracę.

Ta funkcjonalność jest niezwykle istotna w przypadku szybko zmieniającego się rynku, kiedy firma nie prowadzi produkcji wielkoseryjnej, a wręcz jednostkową i musi błyskawicznie dostosowywać się do przychodzących zamówień. Niewielkie rozmiary cobota oraz brak konieczności stosowania wygrodzeń czy wydzielania stref bezpieczeństwa ułatwiają też jego wdrożenie w pomieszczeniach o ograniczonej przestrzeni.

Rynek cobotów się rozpędza

Gdyby spojrzeć wyłącznie na wartości sprzedaży robotów współpracujących, a zwłaszcza zestawić je z robotami tradycyjnymi, można odnieść wrażenie, że jest to niewielki sektor rynku robotów przemysłowych o małym znaczeniu dla globalnego przemysłu. W 2019 r., według najnowszego dostępnego raportu Międzynarodowej Federacji Robotyki (IFR, International Federation Robotics), globalna sprzedaż cobotów wyniosła 18 049 egzemplarzy. Tym samym stanowiły one zaledwie 4,8% łącznej sprzedaży wszystkich robotów przemysłowych. Warto jednak na ten wynik spojrzeć z nieco szerszej perspektywy.

Po pierwsze, była to rekordowa roczna sprzedaż od momentu gromadzenia szczegółowych danych na temat cobotów przez IFR. W 2019 r. liczba nowych instalacji robotów współpracujących zwiększyła się w porównaniu z 2018 r. (16 217) o 11%. W porównaniu jednak z 2017 r. roczna sprzedaż była wyższa o ponad 60%. Tak wysokiego tempa wzrostu całego rynku robotów przemysłowych nie obserwowaliśmy od początków ubiegłej dekady.

Wykres sprzedaż coboty vs roboty przemysłowe
Sprzedaż robotów współpracujących i robotów tradycyjnych (tys. szt.) w latach 2017–2019. Źródło: IFR

Po drugie, warto też przypomnieć, że w 2019 r. w fabrykach na całym globie zainstalowano łącznie ok. 373 tys. nowych robotów przemysłowych, co było wynikiem o 12% gorszym niż rok wcześniej. Oznacza to, że sprzedaż robotów współpracujących rosła mimo malejącego całego rynku robotów. Te różnice w tendencjach sprawią, że udział cobotów będzie systematycznie rósł. Według IFR już w połowie tej dekady może sięgnąć nawet 20–30%.

Również najnowsze badanie przeprowadzone przez firmę Interact Analysis prognozuje spore wzrosty sektora cobotów. W 2019 r. przychody ze sprzedaży robotów współpracujących (razem z niezbędnym osprzętem oraz oprogramowaniem) wyniosły ok. 670 mln dolarów i były wyższe o 15% w porównaniu z rokiem poprzednim. Natomiast już w 2028 r. wartość ta osiągnie poziom ponad 1,9 mld dolarów, a udział tego sektora rynku robotów zwiększy się do ponad 15%.

Struktura rynku robotów współpracujących

Raport IFR dotyczący rynku robotów przemysłowych nie zawiera niestety zbyt wielu szczegółowych informacji nt. cobotów i struktury tego sektora. Być może, wraz z dalszym tak dynamicznym wzrostem ich popularności, się to zmieni i w przyszłości będzie znać dokładny rozkład zainteresowania cobotami z podziałem na rynki krajowe czy typowe zastosowania. Nieco więcej informacji na ten temat przynoszą nam obecnie dane publikowane przez wspomnianą już firmę Interact Analysis.

Z dorocznego raportu dotyczącego robotów współpracujących wynika, że na rynku dominują coboty o ładowności do 9 kg. Przy tym udział cobotów do 5 kg sięga niecałych 40%, a cobotów o udźwigu 5–9 kg wynosi ok. 45%. Roboty współpracujące, które są w stanie przenieść element o wadze 10–20 kg, stanowią kilkanaście procent rynku, a coboty największe, o największej ładowności zajmują śladowy udział w całym rynku cobotów.

Według autorów raportu wiele w tej kwestii w najbliższej przyszłości się nie zmieni – do połowy obecnej dekady 85% trafiających na rynek cobotów będzie miała maksymalny udźwig do 9 kg. Im większe bowiem są roboty, tym ryzyko wystąpienia niebezpiecznej sytuacji w przypadku kontaktu z człowiekiem wzrasta. Powoduje to ograniczenia prędkości poruszania się takich cobotów, co niestety zmniejsza ich wydajność. Drugim z możliwych rozwiązań, aby zachować wysoki poziom bezpieczeństwa, jest doposażenie cobota w dodatkowe czujniki i lepsze algorytmy oprogramowania. To jednak przekłada się na sporo wyższe koszty.

Z tego samego badania wynika, że rynkami o najszybszym wzroście liczby nowych cobotów w najbliższych 5 latach będą Chiny, Niemcy, a także oba amerykańskie kontynenty. Do 2025 r. średnioroczne tempo wzrostu nowych cobotów będzie utrzymywać się tam na poziomie ponad 10%.

Największymi odbiorcami robotów współpracujących, jeśli chodzi o gałęzie przemysłowe, są i pozostaną w najbliższych kilku latach branża motoryzacyjna i elektroniczna. Natomiast najczęściej coboty są wykorzystywane do wykonywania czynności związanych z obsługą maszyn, czyli przenoszeniem różnych elementów do i z maszyny, tzw. czynności pick&place oraz związanych z montażem. Są to więc zadania powtarzalne, o niskim poziomie skomplikowania oraz mało atrakcyjne dla człowieka. Roboty przeznaczone do wykonywania czynności z tych trzech grup stanowią ponad 60% całego rynku cobotów.

Historia pierwszego cobota

W grudniu 2008 r. firma Linatex, duński dostawca produktów z gumy i tworzyw sztucznych do zastosowań przemysłowych, kupił od Universal Robots (wówczas niewielkiego startupu) ramię robotyczne UR5, aby zautomatyzować obsługę maszyn CNC. Nie trafiło ono jednak do klatki bezpieczeństwa, jak wszystkie w tamtych czasach pracujące w zakładach produkcyjnych roboty. Robota postawiono tuż obok innych pracowników, by pracował z nimi ramię w ramię, co było sporym wydarzeniem w branży robotyki.

Co równie ważne, nie było już potrzeby, aby sprowadzać z zewnątrz programistów. Pracownicy firmy Linatex, bez wcześniejszego przygotowania, byli w stanie sami zaprogramować robota za pomocą ekranu dotykowego.

Stworzył go Esben Østergaard, współzałożyciel UR i dyrektor ds. technologii (CTO). Praca nad robotem zajęła 3 lata, brał w niej udział niewielki zespół i odbywała się w piwnicy Uniwersytetu Południowej Danii. W 2018 r. Østergaard otrzymał Nagrodę Engelbergera – „Nobla” w dziedzinie robotyki, za pionierską rolę w rozwijaniu cobotów.

Typowe zastosowania dla cobota

Możliwych zastosowań dla robotów współpracujących jest jednak dużo więcej. W kolejnych latach ten obszar powinien się więc jeszcze powiększać – wraz z rosnącą ofertą narzędzi, które będą montowane na ramieniu roboczym cobota, dodatkowymi systemami wizyjnymi czy też coraz bardziej zaawansowanym oprogramowaniem. Roboty współpracujące już dziś z powodzeniem są wykorzystywane do prac związanych z pakowaniem i paletyzacją, a także spawaniem oraz zgrzewaniem.

Coraz bardziej zaawansowane  coboty oraz wykorzystywany przez nie asortyment pomocniczy przekładają się stopniowo także na wzrost zadań, które wiążą się z manipulowaniem małymi elementami. Stąd też szybko rosnąca rola cobotów w branży elektronicznej. Mogą one bowiem montować malutkie elementy elektroniczne (np. pamięć RAM) z wysoką precyzją.

Coboty, w tym także wersje mobilne robotów współpracujących, znajdują coraz częściej zastosowanie we wszelkiego rodzaju magazynach. Po przyjęciu zamówienia są w stanie szybko zlokalizować dany towar, zdjąć go z półki i dostarczyć w konkretne miejsce bądź zapakować na paletę czy wózek transportowy. Wśród typowych zajęć robota współpracującego znajdziemy także mycie i czyszczenie, polerowanie, malowanie, klejenie, przyklejanie etykiet oraz obróbkę mechaniczną.

Ograniczenia zasięgu ruchów cobota czy udźwigu sprawiają, że w niektórych zakładach coboty współpracują ze sobą, aby móc przenieść cięższy przedmiot albo dostarczyć go w dalsze miejsce. Coboty często stanowią także integralną część obrabiarki bądź innego gniazda roboczego, wykonując różne czynności pomocnicze.



Natomiast uwzględniając sektory rynku, które najchętniej obecnie sięgają po roboty współpracujące, to (obok automotive i branży elektronicznej) w czołówce znajdziemy jeszcze branżę spożywczą, przetwórstwa tworzyw sztucznych i gumy, logistyczną, naukową oraz medyczną i chemiczno-farmaceutyczną.

Liderzy rynku

Pionier rynku cobotów, czyli firma Universal Robots, jest także jego bezapelacyjnym liderem. Ze wspomnianego wyżej raportu firmy Interact Analysis wynika, że łączny udział czterech liderów rynku – tj. Universal Robots, TechMan, Fanuc oraz Aubo, przekracza 60%. Natomiast wg agencji BIS Research Analysis sam udział w łącznej sprzedaży tylko cobotów UR wynosi już 60%.

Na polskim rynku do najpopularniejszych marek robotów współpracujących należą Universal Robots, Fanuc, ABB, KUKA, Mitsubishi Electric, Omron, Staubli oraz Yaskawa. Nieco mniej znane są np. TechMan, Hanwha czy Rethink Robotics.

Jaka przyszłość przed cobotami?

Najbliższa przyszłość dla robotów współpracujących wygląda więcej niż obiecująco. Mimo wspomnianych wyżej ograniczeń mogą one liczyć na rosnącą w dalszym ciągu popularność i wzrost ich udziału w łącznej sprzedaży robotów przemysłowych. Naturalnie znaczące zwiększenie udziału w rynku będzie wymagało licznych zmian w ofercie producentów cobotów. Oczekuje się, że zostaną one przystosowane do wykonywania całkowicie nowych zadań, zwiększą się ich parametry użytkowe, będą mogły w większym stopniu współpracować z innymi robotami czy maszynami. Jednym słowem, odbiorcy będą oczekiwali coraz nowszych funkcjonalności, które zapewnią im wiele korzyści.

W jakim kierunku będą ewoluować w najbliższej przyszłości coboty?

Roboty współpracujące, podobnie jak inne rozwiązania technologiczne, z pewnością przejdą ewolucję, która sprawi, że obecne coboty będą różniły się od tych, które pojawią się w przyszłości. Jedną ze zmian, nad którą już dziś pracują konstruktorzy, jest poprawa parametrów operacyjnych (szczególnie zwiększenie prędkości pracy cobotów przy zachowaniu wysokiego poziomu bezpieczeństwa podczas ich interakcji z ludźmi). To pozwoli poszerzyć zakres obszarów linii, które będą mogły zostać zrobotyzowane.

Coboty staną się znacznie bardziej „czułe” i inteligentne, a to pozwoli im na swobodną komunikację z innymi elementami parków technologicznych, gromadzenie i wykorzystywanie danych, a także podejmowanie samodzielnych decyzji dotyczących sposobu realizacji zadań. W niedalekiej przyszłości cobot będzie potrafił ocenić zachowanie człowieka w swoim otoczeniu, by na tej podstawie podjąć decyzję o kontynuowaniu pracy, zmianie metody lub zatrzymaniu procesu.

Wielu producentów doceni to, że coboty będą coraz lepiej przystosowane do współpracy z różnego rodzaju sensorami, systemami wizyjnymi, czujnikami siły i innymi rozwiązaniami poszerzającymi zakres ich możliwości, m.in. w takich procesach jak szlifowanie, polerowanie czy gratowanie, gdzie jeszcze nie w pełni wykorzystują swój potencjał, a także to, że roboty współpracujące będą potrafiły samodzielnie przygotowywać się do pracy, korzystając z coraz bardziej zaawansowanych systemów samouczących.

Mateusz Amroziński, specjalista ds. nowych projektów w firmie FANUC

Oczywiście coboty nie zrównają się z tradycyjnymi robotami przemysłowymi pod względem nośności, zasięgu czy prędkości działania. Oczekiwania rynku mogą jednak sprawić, że przynajmniej topowe wersje cobotów będą musiały mieć te parametry ulepszone. Cały czas jednak na pierwszym miejscu dla producentów cobotów pozostanie kwestia bezpieczeństwa ludzi, którzy będą przebywać w najbliższym otoczeniu tego robota.

Coboty z całą pewnością nie zastąpią całkowicie w halach produkcyjnych tradycyjnych robotów przemysłowych. Nawet przy poszerzaniu ich parametrów roboczych i wchodzeniu w obszar zarezerwowany do tej pory wyłącznie dla większych robotów.

Mogą jednak być bardzo ważnym elementem globalnej robotyzacji, pozwalając niezdecydowanym czy też mniejszym przedsiębiorcom bez odpowiednich środków finansowych na zapoznanie się z robotami. A to w przyszłości może zaowocować łatwiejszym podjęciem decyzji o wdrożeniu większej liczby większych robotów.

Udostępnij:

Drukuj



Wojciech Traczyk




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również