Nowa generacja robotów współpracujących przekształca procesy produkcyjne
Ramiona robotyczne w środowiskach produkcyjnych już teraz są narzędziami o ogromnych możliwościach, wykorzystywanymi do zadań takich jak spawanie, malowanie i montaż. Ale jak sprawić, by roboty ściślej współpracowały z ludźmi, poprawiając produktywność, wydajność i bezpieczeństwo? Z tym wyzwaniem mierzy się finansowany ze środków UE projekt SOPHIA, zajmujący się opracowywaniem systemów człowiek-robot zdolnych do społecznej współpracy w celu poprawy ergonomii miejsca pracy i produktywności w zwinnych środowiskach produkcyjnych.
Innowacyjne interakcje człowiek-robot
Roboty współpracujące (coboty) są powszechne w europejskich fabrykach, ale SOPHIA skupia się na ich nowym wymiarze: fizycznej interakcji człowiek-robot (pHRI). Istniejące coboty są zaprojektowane do bezpiecznej pracy u boku ludzi, co jest możliwe, ponieważ reagują na zmiany w swoim otoczeniu. Zespół projektu SOPHIA osiągnął to poprzez umożliwienie robotom wyczuwania i reagowania na stany fizyczne (i pośrednio psychiczne) pracowników, co poprawia zarówno produktywność, jak i samopoczucie. „Takie bardziej zintegrowane podejście znacznie poprawia zarówno ergonomię, jak i produktywność w hybrydowych środowiskach pracy” — wyjaśnia Arash Ajoudani, koordynator projektu SOPHIA. W ramach projektu wprowadzono urządzenia ubieralne typu „fellow-feeling”, zaprojektowane w celu monitorowania stanu fizycznego pracowników i podpowiadania im bezpieczniejszych pozycji roboczych. Dodatkowo roboty asystujące pomagają w zadaniach związanych z przenoszeniem ciężarów, aby zmniejszyć obciążenie. „Te ubieralne systemy, w połączeniu z rekonfigurowalnymi cobotami, optymalizują przepływy pracy dzięki reagowaniu w czasie rzeczywistym na intencje pracowników” — mówi Ajoudani. To innowacyjne podejście sprawia, że środowisko pracy jest nie tylko bardziej wydajne, ale także bezpieczniejsze i bardziej elastyczne.
Kluczowe wyniki z rzeczywistych środowisk
W słoweńskiej firmie produkcyjnej Hidria coboty SOPHIA zmniejszyły obciążenie pracowników o 80%, jednocześnie zwiększając produktywność o 40%. Na linii montażowej Volkswagena w Zwickau coboty pomagające w wykonywaniu powtarzalnych zadań poprawiły ergonomię pracowników o 25%. Hankamp Gears, holenderska firma z sektora MŚP, odnotowała zmniejszenie obciążenia ergonomicznego o 59% dzięki mobilnym cobotom pomagającym pracownikom w przenoszeniu ciężkich przedmiotów. Wyniki te wykazały praktyczny wpływ technologii SOPHIA na poprawę bezpieczeństwa i wydajności w rzeczywistych środowiskach produkcyjnych. Jednakże polem do dalszego rozwoju pozostają wyzwania takie jak znalezienie równowagi między prędkością i ładownością cobota a wymogami bezpieczeństwa.
Poprawa ergonomii i zaufania do automatyzacji
SOPHIA przyjęła unikalne podejście, dążące do poprawy ergonomii człowieka poprzez pomiary fizycznych i metabolicznych kosztów energii pracownika. System ten wykrywa zmęczenie, przeciążenie i inne zagrożenia ergonomiczne oraz pomaga pracownikom modyfikować ich postawy i ruchy tak, by unikać urazów. Jego warstwa obserwacyjna śledzi wskaźniki, takie jak aktywacja mięśni i obciążenie stawów, aby stworzyć bezpieczniejsze warunki pracy. Prognozuje również zagrożenia za pomocą uczenia maszynowego i wskazuje pracownikom pozycje optymalne pod względem ergonomii. Te spostrzeżenia są wprowadzane do systemów decyzyjnych robotów asystujących, umożliwiając intuicyjne interakcje, które poprawiają bezpieczeństwo pracowników. „System ten pomaga wykrywać nadmierne rozciąganie i przeciążanie ciała, jednocześnie identyfikując zadania, które wymagają ponadprzeciętnej ilości energii metabolicznej" — dodaje Ajoudani, wyjaśniając, w jaki sposób SOPHIA zmniejsza ryzyko obrażeń, a zarazem zwiększa zaufanie do automatyzacji. Odpowiadając na te zagrożenia i dostosowując się w czasie rzeczywistym, SOPHIA zwiększa zaufanie pracowników do automatyzacji, co prowadzi do lepszej współpracy między ludźmi i maszynami.
Standaryzacja współpracy człowiek-robot
Wpływ SOPHIA wykracza poza rozwój technologii. Projekt przyczynił się również do standaryzacji w europejskim sektorze produkcyjnym. Porozumienie robocze (CWA 17938) Europejskiego Komitetu Normalizacyjnego (CEN) zostało opracowane w celu dokonywania oceny ryzyka biomechanicznego i wypełniania luk w istniejących normach. Zespół projektu SOPHIA współpracował również z międzynarodowymi organami normalizacyjnymi, takimi jak ISO i ETSI, aby zapewnić zgodność swoich technologii ze standardami branżowymi w zakresie bezpiecznych interakcji człowiek-robot. Poprzez rozwój zarówno technologii, jak i standaryzacji, SOPHIA pomaga zapewnić, że współpraca człowieka z robotem stanie się normą w europejskiej produkcji, co zwiększy efektywność wykorzystania zasobów, bezpieczeństwo i produktywność. Choć nadal istnieją wyzwania, takie jak optymalizacja prędkości i obsługi cobotów, dokonania projektu stanowią solidne podwaliny pod bezpieczniejsze i bardziej wydajne środowiska pracy.
Słowa kluczowe
SOPHIA, coboty, ergonomia, współpraca człowiek-robot, automatyzacja, roboty asystujące