ロボットをより賢く安全にする

パンデミックは製造業の悲しい真実にスポットライトを当てています:人間は病気になります

COVID-19 は製造業者に貴重な教訓を教えてくれました。確かに、従業員が昼休みや休暇を取ったり、車が動かないために遅れて到着したり、通りの店で時給 50 セント多く働いたりすることを知っていたのと同じように、彼らはすでにそれを知っていました。これらの理由から、ショップのオーナーやマネージャーは長い間、自動化のプレッシャーに直面してきました。現在、世界的な大流行に直面して、彼らはそうしようと必死になっています.

「米国は何年もの間、熟練した労働力不足に苦しんできましたが、人間のオペレーターへの依存は、最近特に困難になっています」と、産業用オートメーション プロバイダー Acieta LLC (ウィスコンシン州ウォーキシャ) の販売およびマーケティング担当副社長である Mark Sumner 氏は述べています。 「自動化について考えている」というメーカーからの電話に対応しました。しかし、COVID-19 以降、それは「ロボットが必要です。どのように始めればよいでしょうか？」

新しい基準

この変化には多くの理由があると彼は言いました。ウイルスの伝染に神経質になっている世界で、機械工場や製造業を考えてみてください。これらの環境では、通常、工作機械は互いに十分に離れているため、社会的距離は問題になりません。しかし、昼休みに従業員が集まって湖での週末の話を共有したり、お気に入りのスポーツ チームのパフォーマンスについて不満を言ったりするときはどうなるでしょうか?

また、マスク着用の義務化は、従業員の士気にどのような影響を与えるでしょうか? プレキシガラスの壁、ドアでの体温チェック、6 フィート離れることを呼びかける標識は気にしないでください。同僚が陽性反応を示した場合に必然的に発生しなければならないシャットダウンについてはどうですか?運が良ければ、これはすべて一時的なものになります。おそらく、免疫学者はワクチンを迅速に開発し、来年のこの時期までに、2020年を異常として却下することができます.しかし、ワクチンが来ない場合はどうなりますか？そして、次のパンデミックはどうですか？このような質問は製造業者を一時停止させ、多くの製造業者は次のように述べています。可能な限り自動化しましょう。」

良いニュース？そうすることは、これまで以上に簡単になりました。 Sumner 氏は、ソーシャル ディスタンスは、同僚間でロボットを配置する余地が増えることを意味すると指摘し、Acieta のオペレーション担当副社長である Steve Alexander 氏は、ビジョン システムやその他の高度な機能がロボットのコストと柔軟性にプラスの効果をもたらしていると付け加えました。

「ますます多くの顧客がカメラを使用して、パレット、棚、またはコンベア上でランダムに配置された部品を見つけます」と彼は言いました。 「ロボットはその向きを判断してから部品を持ち上げ、ドリル穴やバーコードなどの特徴が存在するかどうかを判断し、それに応じて決定を下すことができます。これにより、固定具の必要性とそれに伴う費用が削減されると同時に、ロボットの展開が容易になります。」

カメラではっきりと見る

Acieta の最も人気のあるビジョン システムは FANUC の iRVision であり、Alexander 氏は、これは FANUC ロボットのオプションであると説明しました。それでも彼は、サードパーティや OEM のカメラは、その年齢に関係なく、ほぼすべてのブランドのロボットで利用できることをすぐに指摘しました。カメラをどのように使用するかを決定する問題は、多くの場合、視覚方程式のより難しい部分です。

「確かに何らかのエンジニアリングが関与しています」と彼は言いました。 「正しい物理的レイアウト、視野、適切な照明などを確立する必要があります。そしてソフトウェア側では、カメラが見ているものと、それらの画像が目の前のタスクにどのように関連しているかを関連付けて、ロボットに教える必要があります。カメラをボルトで固定するだけという単純なものではありません。」

このすべてを知っている人物は、ミシガン州ロチェスター ヒルズにある FANUC America Corp. のエンジニアリング マネージャーでロボット ビジョンの専門家である Dave Bruce です。より人気があり、有能になっていますが、それらを使用するには追加の宿題が必要であることに注意してください.

「近年、ビジョンは大きく進歩しました」と Bruce 氏は言います。 「過去 3 世代のコントローラーで利用できましたが、最後の 2 世代では、非常に高速な点群ベースのカメラを使用して地図を作成する 3D ビジョン (3DV) を大きく推進しました。ロボットの周囲。産業用ロボットと協働ロボットの両方の使用が、今後数年間で大幅に増加すると予想しています。」

もう 1 つのテクノロジは、ロボットの安全性と能力を向上させる力センシングです。たとえば、FANUC の Force Control は、同社のビジョン製品と組み合わせて使用​​され、バリ取りおよび組み立て作業を実行します。これらのタスクは、スマート ソフトウェアによってサポートされるとさらに簡単になります。 「Intelligent Deburr という別の製品があります」と Buell 氏は言います。 「ユーザーはパーツの CAD 図面をアップロードでき、ソフトウェアはバリ取りに最適なモーション パスを生成します。このレベルの人工知能が、製造業者が自動化への投資で可能な限り最速の ROI を達成するのに役立ちます。」

リアルタイムでの決定

あなたが将来のロボットによる人類の乗っ取りを恐れている人でない限り、決定論的人工知能 (AI) はおそらく自動化業界で最もエキサイティングな分野です。これは、AI を搭載したロボットは能力が高いだけでなく、運用コストがはるかに低いためです。

ボストンに拠点を置く Realtime Robotics Inc. の最高コマーシャル責任者であるジェイソン バートン (Jason Barton) は次のように述べています。 Realtime Robotics は、ロボットのプログラミング プロセスを自動化してポイント A からポイント B に移動する最も効率的な方法を決定し、それに応じてプログラムを生成することでこれを実現します。」さらに、システムは特定の条件が発生したときにそのプログラムを動的に変更できます。この技術は、自動運転車が街中を移動するために使用するものと似ていません.

「車や携帯電話に GPS が搭載される前は、ドライバーはなじみのない場所への詳細な道順を印刷していました」と Barton 氏は言います。 「しかし、道路が閉鎖されたり、渋滞が発生したりした場合、その場でルートを変更する方法がなかったため、問題が発生しました。それが今日のロボットの従来のプログラミングです。特定のロボットに必要なモーションごとに個々のウェイポイントをプログラムする必要があります。また、複数のロボットが連携して動作する場合は、それぞれが調和して動作するようにプログラムする必要があります。これは骨の折れる、時間のかかる作業ですが、私たちが排除できるものです。」

周囲を認識している自己プログラミング ロボットはゲーム チェンジャーになる可能性が高く、リアルタイム ロボティクスは多くのロボット メーカーと提携しており、その中には三菱電機オートメーション社 (イリノイ州バーノン ヒルズ) などがあります。三菱のロボティクス プロダクト マネージャーである Adam Welch 氏は、これらのような高度な 3D ビジョン システムは、セルまたは作業エリア内のすべてのロボットが効率的に動作し、現在の場所と予定されている場所を空間的に認識できるようにするのに役立つと述べています。

リスク評価と能力

「私たちはこの技術を、自動車産業や食品・飲料産業など、さまざまな高密度ロボット アプリケーションに使用しています」と Welch 氏は述べています。 「システムは各ロボットの役割と責任を直感的に理解しているため、1 番のロボットが 2 番のロボットよりも優先されるなどの階層を作成できます。高度なプログラミングを必要とせずに、非常に厳しい製造プロセスを非常に効率的に管理します。」

もちろん、これは従来のプログラミング システムや安全装置がすぐになくなるという意味ではありません。 Mitsubishi Electric Automation の事業開発マネージャーである Ben Sagan 氏は、同社の MELFA SafePlus ソリューションが、さまざまな安全機器とのインターフェースによって同社の産業用ロボットのラインを補完することを示唆しました。これらには、エリア スキャナー、ライト カーテン、セーフティ マットが含まれます。これらはすべて、これらのアクセサリからのフィードバックに基づいて、ロボットの速度を下げたり、動きを制限したりするのに役立ちます。

「よし、大きく醜いケージを取り除き、このようなシステムに置き換えよう」と考えている人にとっては、それほど速くはありません。業界全体の対応者と同様に、両方の専門家は、顧客はロボットを展開する前にリスク評価を受ける必要があると述べました. 「これは協働ロボットにも当てはまります」と彼は付け加え、三菱電機オートメーションが最初の協働ロボットである MELFA ASSISTA を今年の秋にリリースする予定であることを指摘しました。 「メーカーは、セルのレイアウト、工作機械、コンベア、その他のマテリアル ハンドリング機器に関連するあらゆるロボット アプリケーションを分析することが重要であり、人間の相互作用がどの程度あるのかを分析することが重要です」と Sagan 氏は述べています。

パンデミックにより自動化が加速

Joe Campbell は、より多くのコボットの概念に完全に参加しています。ミシガン州アナーバーにある Universal Robots USA Inc. の戦略的マーケティングおよびアプリケーション開発のシニア マネージャーは、製造業者はロボット工学 (共同作業であろうとなかろうと) をできるだけ早く採用する必要があると述べています。 「パンデミックの前でさえ、状況は非常に明確でした」と彼は言いました。 「少なくとも 500,000 の製造業の仕事が埋まらない状態でした。毎日 10,000 人以上の団塊の世代が退職し、製造業の労働力の 27% が 55 歳以上でした。さらに自動化を支持する最後の議論は？ミレニアル世代やその他の若者が業界に参入する意欲は、記録的な低さでした。」

この状況だけでも、自動化の着実な原動力となっていると Campbell 氏は述べています。今、世界的なパンデミックをミックスに投入してください。その結果、あらゆる規模の店舗がコボットやロボットを購入し始めており、パンデミック前のレベルに戻ろうとして、社会的に距離を置いた従業員にそれらを分散させています。それに伴い、よりスマートでより有能なロボットを使用して低人件費の競争条件を平準化し、可能な限り回復したいという欲求が生まれました.

その一例が、ユニバーサル ロボットの ActiNav です。これは、昨年 4 月に導入された自律型ビン ピッキング システムです。基本的に「ピック アンド ドロップ」ソリューションである e コマースの倉庫やフルフィルメント センターで見られるビン ピッカーとは異なり、ActiNav は Universal Robots が「ピック アンド プレース」と呼んでいるものです。 CNC マシン テンディングに十分な精度があり、非常に深いビンからランダムに配置されたオブジェクトを選択するのに十分スマートであると言われています。この機能の多くは、ユニバーサル ロボットが社内で開発したソフトウェアと共に Photoneo Inc. (ケンタッキー州アーランガー) が提供する高解像度ビジョン システムという、同社にとって初めての機能によるものです。

「これが ActiNav の背後にある本当の魔法です」と Campbell 氏は言います。 「従来のビンピッキングでは、さまざまなシナリオをすべてプログラムする必要がありますが、小さな金属部品で満たされたビンでは、これを行うことは事実上不可能です。 ActiNav を使用すると、パーツ、ビン、およびパーツの移動先を示すだけで、あとはソフトウェアが処理します。新しいパーツをゼロから 2 ～ 4 時間でセットアップできるほど簡単です。そうでなければ数か月かかることもあるでしょう。」

安全に移動

Campbell 氏によると、COVID-19 は、製造を別の場所に移すとどうなるかをついに示しました。 「必要なのはパンデミックまたは同様の混乱だけで、あなたはシャットダウンされます」と彼は言いました。 「このため、どこの企業も仕事を社内に戻したいと考えており、今すぐやりたいと考えています。しかし、労働力不足のおかげで、これを効果的に行う唯一の方法は、展開が簡単で、プログラムと操作が簡単で、適切な安全プロトコルが与えられれば、人間の労働者と一緒に使用できる柔軟な自動化を使用することです。協働ロボットは、あらゆる点でこれらのニーズに適合します。」

ミシガン州オーバーンヒルズにある ABB Robotics U.S. のバイス プレジデント兼ゼネラル マネージャーである Joe Chudy 氏も、彼の提案するソリューションは少し異なりますが、より多くの自動化を求める業界の声を聞いています。 「当社の顧客は、従業員の健康を保護し、事業継続性を強化するために、ロボット工学と自動化の採用を加速する必要性が重要であると言っています」と彼は言いました。 「現在、ほとんどの企業がグローバリゼーションとローカリゼーションのバランスを変えて生産をより身近なものにすること、いわゆるニアショアリングを望んでいると同時に、生産の柔軟性を高め、サプライ チェーンの回復力を高めたいと考えています。」

このニーズを満たすには、ユーザーがより適切な意思決定を行うのに役立つ直感的なツールが必要です。これらの 1 つが同社の SafeMove ソフトウェア スイートで、適切な安全センサー、レーザー スキャナー、および光バリアが配置されていると仮定すると、オペレータは限られたスペースで実質的にエンクロージャーなしで、より自由にロボットと共同作業できるようになると Chudy 氏は述べています。人が近づいたときにロボットの速度、動き、および位置を制限する構成可能な電子動作検出および防止手段により、「すべてのロボットをコボットにする」ことで、産業用 ABB ロボットの全範囲にわたって使用できます。

彼は、シミュレーションとオフライン プログラミング ソフトウェアの必要性についても言及し、その中には同社の RobotStudio も含まれていました。これらの 1 つは、ユーザーが実際の生産ラインを妨害することなく、仮想 3D 環境で完全なロボット インストールを作成、シミュレート、およびテストすることを可能にします。 「これは、試運転中に驚くことなく、新しい製品ラインをより迅速に設置し、フルスピードまで立ち上げることができることを意味します。今日のマス カスタマイゼーションと短い製品ライフ サイクルを考えると、これは製造業者にとって重要な能力です。」 「また、CAM ソフトウェアや CNC 工作機械と同様に、オフライン ロボット プログラミングは、手動プログラミング方法で発生するダウンタイムや工場フロアの中断を排除します。」