Download het artikel in 
ENGINEERINGNET.BE - Het cobotaandeel zou tegen 2030 naar net geen derde (29%) groeien volgens ABI Research. Volgens anderen wordt dat véél meer.
Software en randapparatuur zoals visie en AI die ingezet wordt bij cobots zal er trouwens ook voor zorgen dat de ‘gewone’ robotmarkt stevig blijft groeien in de toekomst. Het blijft toch koffiedik kijken. In 2016 kon de ruigste cobot 5 kg verzetten. Vandaag is dat al 35 kg. Wat morgen? En waar blijft de mens? Trends.
“In het Collwork-project kijken we naar de interactie tussen operatoren en cobots”, zegt Gregory Pinte (41), R&D Manager bij Flanders Make dat zijn demo Makelab-trailer van bedrijf naar bedrijf rijdt om er medewerkers kennis te laten maken met industry 4.0 technologie, cobots en digitale werkinstructies. “Het doel is 150 bedrijven te bereiken en bij 15 bedrijven een concrete implementatie te doen.” De onderzoekers gebruiken imecs ‘chill-band’ die de hartslag en geleidbaarheid van de huid meet als stressindicator bij operatoren die voor het eerst met cobots gaan werken.
Naast de stressmeting worden er ook sensorsystemen (Inertial Measurement Units of IMU) gebruikt om de bewegingen van operatoren te registreren. Daaruit wordt de ergonomische belasting van bepaalde activiteiten afgeleid. Soms moet de operator immers stukken aan- of wegdragen, bijvoorbeeld. Researchers van imec brengen de reacties van proefpersonen in kaart bij typische maakbedrijven. “Onze focus ligt vooral op assemblage handelingen.”
“Vaak gaat er wat tijd overheen vooraleer de mens rustiger wordt in de relatie met de machine. Het gaat er uiteindelijk om de cobot zodanig te programmeren en op te stellen dat beiden kunnen doen waarin ze goed zijn”, aldus Pinte. De cobot is goed in repetitieve en precieze bewegingen. De mens gaat flexibeler om met gevarieerd werk en kan veel complexere taken uitvoeren.
Men stelt o.a. vast dat het belangrijk is de werkcel optimaal te configureren (een correcte werkhoogte, een optimale positie van de cobot,…) maar ook is het belangrijk dat de robot de juiste dingen doet, sneller of trager loopt “op de maat van de individuele operator.” Want net zoals de mens aan de cobot went, zo traint die laatste zich met behulp van AI-technieken op de operator.
Vertrekkend van de gestelde vereisten, wordt eerst ingeschat wat haalbaar is en wat niet. “Ook het economische voordeel van zo’n transitieproject schatten we in.” De eigenlijke implementatie gebeurt in het lab bij Flanders Make. Voor de ‘proof of concept’ neemt het zijn eigen cobots mee naar het bedrijf: het gaat om een ABB Yumi en een Kuka iiwa. Zo’n traject kan het op enkele weken rond krijgen. “Een aantal bedrijven gaat verder.”
De eigenlijke uitrol wordt aan integratoren gelaten. Gregory Pinte wijst er op dat het programmeren van cobots de voorbije jaren steeds intuïtiever werd. Speech- en gebarenaansturing zijn geen verre toekomst meer. Met een aantal ‘primitieven’, basishandelingen die de cobot a.h.w. manueel aangeleerd werden, komt men ook al een heel eind ver. “De kracht zit in de combinatie van de verschillende mogelijkheden. De meeste eigen ontwikkelingen van basisfunctionaliteiten doen we in ROS (Robot Operating System), onafhankelijk van de low level programmeertalen van de cobottoeleveranciers.” Het Collwork-project loopt al twee jaar en wordt eind 2020 afgerond.
Een cobot moet inherent veilig zijn. Hoe groter zijn gewicht, des te trager zal er dan ook gewerkt worden. “Traditionele risico- en veiligheidsanalyses die gelden voor robots, gelden trouwens ook voor cobots”, zegt Pinte. Als mensen samenwerken met robots moet aan bijkomende veiligheidsnormen, zoals ISO/TS 15066:2016, voldaan worden.
Risicobeoordeling
In het licht van de machinerichtlijn is de robot een niet-voltooide machine. Het is de gebruiker die er de functie van maakt. Een robot die op verschillende plaatsen ingezet wordt, is dan ook telkens een andere machine… Beginnen dus met de risicobeoordeling. Of liever nog met een voorafgaande vraag: “Kan ik een cobot wel degelijk gebruiken?” Want, zo wees Fiore Timen, sales bij Pilz op een cobotstudiedag in november: een cobot, gezien de nabijheid met de mens, kan niet alles even snel als een robot dat kan.
Als het antwoord toch ‘ja’ is, dan kan men de risicobeoordeling aanvatten. Een robot is collaboratief zodra hij in dezelfde ruimte met de mens iets samen doet. Hoe ga je tewerk als je een cobot in huis haalt? “Kijk eerst of er een algemene norm is”, stelt Sven Laureys bij Pilz. Die is er met ISO 12100:2010. Specifieker wordt het met ISO 13849 omtrent functionele veiligheid (sturingssystemen). De EN/ISO 10218-1 is dan specifiek voor industriële robots en vooral bestemd voor robotfabrikanten, terwijl de EN/ISO 10218-2 vooral algemene bepalingen bevat voor integratoren over risico assessments.
“De grote moeilijkheid is niks te vergeten. Ook afstelling, onderhoud en reiniging moet je meenemen.” Vervolgens is er een dwingende volgorde van ‘risico uitsluiten’ over ‘risico reduceren’ en ‘technische tegenmaatregelen nemen’, tot collectief beschermen, individueel beschermen en waarschuwen, labels bevestigen, instructies bezorgen, …
“Met extra sensoren kunnen we switchen tussen methodes die het risico beheersbaar maken. Als er geen mens in de buurt is, kan de robot/cobot heel snel werken. Naarmate de mens nadert, wordt er vertraagd.” Zo heeft Pilz bijvoorbeeld een SafetyEye-camera aan de zoldering die het gebied rond de robot in verschillende zones verdeelt. Als die betreden worden, triggert dat acties van de cobot. Zo bestaat er ook een voetmat.
Genomen maatregelen dienen gevalideerd te worden. Zijn de veiligheidsfuncties wel krachtig genoeg? Men moet niet enkel oog hebben voor de robotarm. Ook voor de grijper en het product dat die kan bevatten. Het totaalgewicht en de snelheid van de applicatie geeft een beeld van krachten en druk die spelen. ISO/TS 15066 bevat een lijst met de biomechanische grenswaarden (van kop tot teen) voor (quasi) statische contacten (druk/knelrisico) en impact.
“Wij ontwikkelden de robot (een TX2-robot die cobot werd) op de hogere PLe veiligheid”, zei Stefaan Stragier, applicatie ingenieur bij Stäubli op dezelfde studiedag. De minimale vereiste is PLd Cat3/SIL2. PL staat voor Performance Level of de prestatievereiste. De laagste prestatievereiste is PLa. De hoogste is PLe. De categorie bepaalt of je kiest voor een enkelvoudige of redundante (bvb. dubbelkanaals) foutreactie. Maar ze bepaalt ook de kwaliteit van de componenten. Een plc monitort de arm van de Stäubli-cobot waarin dual safe encoders.
Daarnaast zijn speciale functies gecreëerd. ‘Safe speed’ zorgt voor een dynamische vertraging van de robot in antwoord op een signaal van een sensor. De robot vertraagt in vier stappen tot stilstand. Voorts ‘Safe stop’ en ‘Safe zone’ met permanente en variabele zones. Wat als er een grijper met een product aan de arm hangt? Daarvoor is ‘Safe tool’ ontworpen.
De robot kan ook bekleed worden met een drukgevoelige huid en gripper padding: ‘Safe touch skin’. Bij aanraking valt het toestel, dat tot 250 mm/sec kan bewegen, binnen de 10 milliseconden stil.
door Luc De Smet
Kader: Industrie 5.0
“Een risico-analyse is steeds nodig”, beaamt Christian Janse, verantwoordelijke Benelux bij cobot-bouwer en marktleider Universal Robots (UR). “En het enige juiste antwoord op de veiligheidsvraag.” Op de ‘angst’ die sommige veiligheidsverkopers volgens hem de markt inspuiten: “Laat je daardoor niet afleiden. Een cobot an sich is veilig.”
De ene toepassing is echter de andere niet. “Een pick & place cobot is snel veilig gemaakt. Een cobot, die een mes hanteert, is iets anders. Een goede veiligheidsanalyse is aan te raden. Als je dat zelf niet kunt, haal er een integrator bij.”
“Veel klanten doen het programmeren zelf”, zegt Janse. “Zij die een cobot aanschaffen, merken hoe makkelijk het is.” De moeilijkheidsgraad hangt natuurlijk af van de applicatie. Universal Robots heeft een online cursus op de website en er zijn UR+ accessoires voor geavanceerde applicaties die men zelf kan installeren en activeren. “Ik hoor nooit dat bedrijven cobots willen om iemand buiten te gooien. Wel hoor ik dat bedrijven het moeilijk hebben mensen te vinden. Drie vijfden van de KMO’s zoeken mensen.”
Janse spreekt over Industrie 5.0 die de menselijke factor in de automatisering terugbrengt. Hij benadrukt dat cobots dan ook geen risico inhouden voor jobs. “Slechts zo’n 10% van alle werkzaamheden zijn volledig te automatiseren. Klassieke robots kwamen terecht bij grotere bedrijven. 97% van de bedrijven zijn echter KMO’s. De samenwerking van cobots, naast, tussen en met mensen zou er kunnen zorgen voor 85% meer productiviteit.”
Onlangs ging het bedrijf met integratoren van start in Wallonië waar men eerder soelaas zocht in Frankrijk. “In België zien we nu een enorme groei.” UR verwierf hier op tien jaar tijd meer dan de helft van de markt. “We zitten al aan onze vierde generatie cobots.” Een voorsprong die moeilijk in te lopen is…
