Cobot

Cobots – samenwerking mens en robot

Cobots of collaborotive robots zijn robots die samenwerken met de mens. Daarbij worden de sterktes van beiden uitgespeeld. De mens is goed in beslissingen nemen en nieuwe situaties oplossen. De robot heeft kracht, snelheid en precisie als troef. Deze samenwerking kan variëren van een robotarm tot een exoskelet.

Voor en nadelen van mens en robot

Evolutie tot samenwerking

De afgeschermde robot heeft een hele evolutie afgelegd tot de cobot. Daartussen bestaan heel wat varianten van geen tot een effectieve samenwerking.

Geen interactie. De eerste robots voerden repetitieve taken met hoge precisie of kracht op een consistente manier uit. Daarbij werden ze afgeschermd van de mens door middel van veiligheidshekken. Er was geen samenwerking tussen mens en robot.

Co-existence. In een volgende stap verdween deze veiligheidsafscherming, de mens en robot bestaan in eenzelfde ruimte. Dit wil echter niet zeggen dat er al samenwerking is. Elk heeft immers nog zijn eigen werkzone.

Synchronisatie. In een synchroon proces hebben mens en robot een gemeenschappelijke werkzone. Toch werken ze nog niet gelijktijdig in dit gebied. De robot zet bijvoorbeeld het product klaar en de operator monteert vervolgens de onderdelen erop.

Coöperatie. Mens en robot werken gelijktijdig in eenzelfde zone, maar naast elkaar. Het product waaraan ze werken is echter verschillend, er is geen direct gemeenschappelijk doel.

Samenwerking. Een echte samenwerking tussen mens en robot gebeurt in een gemeenschappelijke werkzone op dezelfde moment en op hetzelfde voorwerp. Om de veiligheid te garanderen, is de uitdaging dat de robot menselijke bewegingen kan interpreteren en voorspellen om zo gepast te reageren.

Interactie mens en robot
Figuur: Verschillende vormen van mens-machine interactie.

Human factors

Wanneer twee mensen samenwerken, dan begrijpen deze elkaar en kunnen ze het gedrag van de andere interpreteren. De uitdaging voor cobots is het gedrag van de mens te begrijpen en te voorspellen. Zo kan er op een veilige manier samengewerkt worden.

Het ontwikkelen van modellen om het menselijk gedrag te voorspellen, loopt in vier stadia. Eerst wordt de menselijke beweging in reële omstandigheden opgenomen. De medewerker draagt hiervoor een pak met houdingssensoren (X sens, Andysuit). Deze zetten de menselijke beweging om in een 3D beeld. Vervolgens worden al deze resultaten in een dataset van posities, snelheden,… bij elkaar gebracht. Dit vormt de basis om een model te ontwikkelen zodat de robot in real time gedrag kan beoordelen en voorspellen. Dit leidt dan weer tot het aanpassingen en controlestrategieën van de cobot.

De veiligheid wordt vandaag gegarandeerd op basis van snelheid en afstand. De robot past daarbij zijn bewegingssnelheid aan in functie van de nabijheid van de medewerker. Hoe dichter men bij de cobot is, hoe trager deze beweegt. Toch is de bedoeling dat de cobot productief blijft. Een ander principe is beveiliging op basis van kracht en vermogen.

Om bij een eventueel contact menselijke schade te vermijden, mogen er geen scherpe randen aan een cobot zijn. Er groot contactoppervlak zorgt ervoor dat de kracht verdeeld wordt wanneer men toch geraakt wordt. Bij de bewegingsrange van de cobot dient men ook de lichaamszone rond nek en hoofd te vermijden.

Argumenten om cobots te gebruiken

In verschillende bedrijven die reeds cobots geïmplementeerd hebben, werd er gevraagd naar hun argumenten om hierop in te zetten. Naast het financiële aspect van winst, werd ook een betere ergonomie door meer dan de helft van de bedrijven genoemd als troef.

  • Opbrengst 80%
  • Innovatie 68%
  • Betere ergonomie 56%
  • Nieuw proces 52%
  • Snellere productie 44%
  • Betere kwaliteit 40%
  • Hogere flexibiliteit 32%
  • Oudere medewerker 28%

Toepassingen

Cobots komen tot hun recht wanneer ze ongunstige taken van de mens kunnen overnemen of mensen met een beperking kunnen ondersteunen. De grenzen van cobots zijn evenwel het bewegingsbereik (max. 130cm), gewichten tillen (max. 15kg) en ze zijn trager dan een robot. Toepassingsmogelijkheden zijn bij:

  • Zware fysieke belasting: herhaald tillen
  • Moeilijke omgevingsfactoren: fel geluid
  • Slechte houdingen: moeilijk bereikbare plaatsen
  • Hoge herhaling en/of nauwkeurigheid
  • Mensen met een beperking (tijdelijk/permanent): sociale sector
  • Re-integratie bevorderen
  • Oudere medewerkers: bijvoorbeeld kleuren onderscheiden