Witajcie na kanale Automatyzacja w Produkcji. Ja nazywam się Arkadiusz Pietrowiak. Jestem CEO firmy Nixal. Na swoim kanale omawiam zagadnienia związane właśnie z automatyzacją i robotyzacją produkcji w możliwie prosty i zrozumiały sposób.
Zapraszam do subskrybowania kanału i oglądania (lub słuchania) dzisiejszego odcinka.
Dziś kontynuujemy porządkowanie swojej wiedzy ze świata robotyki czyli…
Typy robotów – część 2 z 2.
Ostatnio starałem się dość dobrze wprowadzić rozróżnienie na 3 podstawowe typu robotów. Krótko więc to uporządkujmy i przejdźmy dalej. Główne różnice między tymi robotami polegają na ich konstrukcji, mechanizmach ruchu, zastosowaniach, branżach, w których są używane, oraz na złożoności kinematyki i sterowania. Zatem…
Jeśli chodzi o 1) Konstrukcje i mechanizmy ruchu:
Roboty przegubowe: Są zbudowane z serii segmentów połączonych przegubami. Przeguby te są głównie obrotowe. Te roboty mają większą ruchliwość, udźwig oraz zasięg roboczy niż pozostałe dwa typy,
Roboty typu delta: Składają się z serii równoległych ramion połączonych przegubami obrotowymi. Wszystkie ramiona współpracują, aby poruszać platformę roboczą. Te roboty są znane z szybkości i precyzji, ale mają mniejszy zasięg roboczy niż roboty przegubowe.
Roboty typu SCARA: Mają dwa segmenty ramienia połączone przegubami obrotowymi, które pozwalają im na ruch w poziomie. Mają także przegub przesuwny lub obrotowy do ruchu pionowego i obrotu. Te roboty są idealne do pracy w poziomie i są bardziej kompaktowe niż roboty przegubowe.
W zakresie możliwego 2) Zastosowania i branż:
Roboty przegubowe: Są bardzo wszechstronne i można je znaleźć w różnych branżach, od motoryzacji po medycynę. Są idealne do zastosowań wymagających dużej precyzji przy jednoczesnym sporym udźwigu, takich jak montaż, spawanie i malowanie.
Roboty typu delta: Są idealne do szybkich i precyzyjnych operacji, takich jak pakowanie i sortowanie. Są często stosowane w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i elektronicznym.
Roboty typu SCARA: Są idealne do zastosowań w ograniczonych przestrzeniach i są często stosowane w przemyśle elektronicznym i motoryzacyjnym do montaż, pakowania itp operacji
Jeśli chodzi o 3) Kinematykę i sterowanie:
Roboty przegubowe: Mają złożoną kinematykę, która opiera się na transformacjach i macierzach. Sterowanie nimi może być bardziej skomplikowane niż w przypadku innych typów robotów. Napewno gdy jesteś inżynierem, który musi takiego robota zbudować od zera 🙂 Z punktu widzenia operatora to też jednak przede wszystkim duże możliwości manipulacji.
Roboty typu delta: Mają z jednej strony prostszą (jeśli chodzi o ilość osi) a z drugiej, bardziej skomplikowaną (ze względu na konieczność synchronizacji) kinematykę niż roboty przegubowe, ponieważ wszystkie ramiona współpracują ze sobą. Sterowanie nimi może być trudniejsze i wymaga zaawansowanych metod numerycznych.
Roboty typu SCARA: Mają prostszą kinematykę niż inne typy robotów, ponieważ skupiają się głównie na ruchach w poziomie. Sterowanie nimi jest zazwyczaj prostsze niż w przypadku robotów przegubowych i typu delta. Większa prostota ruchu pojawia się tu kosztem możliwości uzyskania bardziej skomplikowanych trajektorii.
Podsumowując to jeszcze jeszcze bardziej.
Scara i delta – ruchliwość ograniczona do 2-4 stopni swobody czyli 2-4 osi,
Robot przegubowy – duża ruchliwość czyli 4-7 osi czy też stopni swobody
Scara i delta – małe udźwigi od ułamków kilogramów do max kilku, kilkunastu kg,
Roboty przegubowe – udźwigi od 3 do 500kg,
Scara i delta – do nawet ponad 60 cykli na minutę
Roboty przegubowe – ledwie kilka (max kilkanaście) cykli na minutę
Proste.
Na początku wspomniałem o cobotach więc teraz do tego wróćmy.
Jak wspomniałem bowiem na początku pierwszej części tego odcinka – to czy robo jest kolaboracyjny nie wynika z jego kinematyki a jedynie ze sprzętowych i programowych możliwości do nagłego zatrzymania się po kontakcie z przeszkodą np. Człowiekiem. To z kolei wymusza mniejsze siły i prędkości ruchu.
I to już powinno dawać Wam do myślenia.
Roboty typu Scara i Delta są robotami dużych prędkości. Ich zastosowanie ma sens wszędzie tam gdzie potrzeba dużej ilości cykli w czasie i szybkich ruchów. Nakładanie obecnie funkcjonujących wymogów kolaboracji na tego typu urządzenia było porostu bezsensu. I zapewne to jest jeden z kluczowych powodów dla których znakomita większość robotów kolaboracyjnych powstała na bazie kinematycznych struktur robotów przegubowych.
Istnieją rozwiązania w których robot kolaboracyjny ma strukturę typu SCARA – przykładowe rozwiązania tego typu ma w swojej ofercie np. Chińska firma DOBOT. Jednak ostatecznie, naprawdę z wielu powodów, nie ma to większego sensu.
Wspomniałem już o chińskich robotach firmy DOBOT – tego typu firm wywodzących się z chin i produkujących całkiem przyzwoite coboty jest całkiem sporo. Np ESTUN czy DOOSAN Robotics.
Na rynku europejskim do niedawna najpopularniejsze były coboty firmy Universal Robots. Popularność ta zapewne wynikała w dużej mierze z faktu, że marka ta jest niczym Tesla w robotyzacji. Od początku jest nastawiona stricte na produkcje cobotów i nie posiada w swojej ofercie żadnych robotów konwencjonalnych ani kinematyk innych niż przegubowe.
Wraz z rozwojem robotyki kolaboracyjnej, pozostali producenci zaczęli dogadania i PRZEGANIAĆ UR na polu robotyki kolaboracyjnej oferując coboty z dużym udźwigiem (jak np. 30 kg cobot od Fanuca) i o zwartej, mocnej konstrukcji – w odróżnieniu od plastikowych lekkich robotów UR.
Czy to samo czeka Tesle? Nie wiem.
Ale wiem, że o ile UR dalej wiedzie prym jeśli chodzi o coboty to może się to bardzo szybko zmienić i już się zmienia za sprawą wszelakiej maści chińskich producentów wchodzących na europejski rynek oraz za sprawą gigantów rynku tj . KUKA, FANUC czy ABB wprowadzających coboty do swojej oferty.
No ale znowu przejdźmy do tego co najbardziej wszystkich interesuje – czyli do rozmowy o pieniądzach. Czyli ile to wszystko kosztuje.
W robotyce źródłem większości kosztów jest masa co ma też swoje odzwierciedlenie w cenach wszystkim opisanych przeze mnie robotów.
W 2023 roku najtańsze roboty delta i scara to wydatek nawet poniżej 20 tyś. Euro. Będzie to kosztowało więcej jeśli będzie nam zależało na udźwigach rzędu kilku kg przy zasięgach powyżej metra. Można jednak śmiało założyć, że większość aplikacji zamknie się w koszcie robota grubo poniżej 30 tyś. Euro.
Jednocześnie roboty przegubowe dopiero się przy tych wartościach rozpędzają cenowo.
Dziś praktycznie nie da się kupić już robota przegubowego znanej marki poniżej 20 tyś. Euro – niezależnie od zasięgu i udźwigu. Choć paradoksalnie – można kupić, ściągniętą z Azji, małą jednostkę kolaboracyjną (takie 0,5 metra zasięgu i 3 kg udźwigu) która zmieści się w 20 tyś EURO i nie rozpadnie się po 2 dniach pracy.
Wiemy też jednak, że sky is the limit więc duże, naszpikowane dodatkami roboty przegubowe, mogą bez problemu przekraczać ceny 50 tyś Euro i więcej. W robotach przegubowych dużo łatwiej o różnego rodzaju dodatkowe funkcje i podzespoły niż w pozostałych kinematykach (co wynika głównie z ich popularności i mnogości zastosowań) – dlatego też łatwiej podbijać cenę.
Należałoby jednak założyć, że większość, rozsądnych cenowo aplikacji, mieści się z kosztem robota w przedziale 30-40 tyś. Euro.
Jak wspomniałem przed chwilą, można kupić robota kolaboracyjnego poniżej 20 tyś EURO. W praktyce jednak mamy dużo szczęścia jeśli pasuje on akurat do naszej aplikacji i nie brakuje mi zasięgu ani udźwigu. Trzeba bowiem pamiętać, że udźwig to też masa chwytaka. A wtedy tej siły zostaje już niewiele.
Jednak, rynek cobotów jest nieco inny niż rynek robotów konwencjonalnych. Robotowi funkcjonalnie bliżej do magnetowidu niż do skomplikowanego urządzenia/maszyny jakim potrafi być robot konwencjonalny.
Coboty też mają bardziej zunifikowane systemy sterowania – to bowiem ostatecznie jakieś formy komputerów a nie dedykowanych płytek i układów elektronicznych. Prawdopodobnie z tych powodów, opór przed kupowaniem cobotów z dalekiej Azji jest dużo mniejszy niż w przypadku innych maszyn, w tym robotów konwencjonalnych. Sam temu też się nie dziwię.
Jednocześnie, roboty kolaboracyjne z chińskiego rynku są z reguły o ok 30% tańsze niż te dostępne na rynku europejskim. Spokojnie można znaleźć funkcjonalny odpowiednik duńskiego robota Universal Robots na rynku chińskim z taką właśnie różnicą cenową.
W praktyce należy jednak założyć, że większość robotów kolaboracyjnych stosowanych w Europie mieście się w przedziale ceny zakupu pomiędzy 20/25 a 30/35 tyś. Euro.
I to tyle na dziś.
Mam nadzieję, że w dzisiejszym i poprzednim odcinku udało mi się w miarę przejrzyście wytłumaczyć Wam te podstawową klasyfikację robotów. Liczę, że każdy kto dobrnął do tego momentu, dzięki omówionym i pokazanym przykładom będzie w stanie już, mniej więcej, sam zdefiniować jaki robot jest najlepszy do konkretnego zastosowania. A dzięki informacjom o kosztach, będzie potrafił też mniej więcej oszacować z jakimi wydatkiem będzie się to wiąząć. Choć należy pamiętać – robot to tylko jeden ze składników ceny wdrożenia. I wcale niekoniecznie ten najdroższy. Ale o tym już kiedy indziej.
Jeśli macie Swoje przemyślenia na ten temat lub po prostu uważacie, że pominąłem jakiś ważny szczegół to zapraszam do pisania do mnie w tej sprawie – chętnie dopowiem lub dogram odcinek, w którym opowiem o tym o czym tu zapomniałem.
Jeśli się Wam podobało to wiecie co zrobić.
Zostawcie łapkę w górę i zasubskrybujcie mój kanał na YT, Spotify czy apple podcasts – gdzie Wam wygodnie i gdzie aktualnie tego słuchacie.
A tymczasem, życzę Wam spokojnego dnia i do usłyszenia za tydzień.
Cześć.
