Zdjęcie do artykułu: Jak działa robot współpracujący i czym różni się od klasycznego robota?

Jak działa robot współpracujący i czym różni się od klasycznego robota?

Spis treści

Czym jest robot współpracujący (cobot)?

Robot współpracujący, czyli cobot, to rodzaj robota przemysłowego zaprojektowanego do pracy ramię w ramię z człowiekiem. W odróżnieniu od klasycznych robotów, które zwykle działają za ogrodzeniem i w odseparowanej strefie, cobot może wykonywać zadania tuż obok operatora. Kluczowe jest tu słowo „współpraca”: człowiek i robot dzielą jedno stanowisko, zadania i odpowiedzialność za wynik procesu produkcyjnego.

Coboty powstały jako odpowiedź na potrzebę elastycznej automatyzacji, szczególnie w małych i średnich firmach. Ich zadaniem jest odciążenie ludzi od powtarzalnych, męczących lub precyzyjnych czynności, przy zachowaniu wysokiego poziomu bezpieczeństwa. Dzięki wbudowanym systemom kontroli siły, prędkości i położenia, robot współpracujący potrafi reagować na obecność człowieka, spowalniać ruch, a nawet zatrzymać się przy kolizji.

W praktyce cobot najczęściej występuje jako lekkie, przegubowe ramię o kilku stopniach swobody, z możliwością montażu różnych narzędzi: chwytaka, śrubokręta, głowicy spawalniczej czy kamery wizyjnej. Dzięki temu jeden robot współpracujący może obsłużyć wiele procesów, a jego przezbrojenie zajmuje znacznie mniej czasu niż w klasycznych systemach zautomatyzowanych. To właśnie elastyczność jest jednym z głównych powodów rosnącej popularności cobotów.

Jak działa robot współpracujący – krok po kroku

Działanie robota współpracującego opiera się na połączeniu mechaniki, elektroniki, czujników oraz oprogramowania sterującego. Podstawą jest sterownik robota, który realizuje zaprogramowaną ścieżkę ruchu i dba o to, aby wszystkie parametry mieściły się w bezpiecznych granicach. Sterownik na bieżąco analizuje dane z enkoderów, czujników momentu i układów bezpieczeństwa, a następnie koryguje ruchy ramienia.

Typowy cykl pracy cobota wygląda następująco: najpierw operator „uczy” robota wybranych pozycji, przesuwając ręcznie ramię lub korzystając z interfejsu graficznego. Następnie definiowane są parametry, takie jak prędkość, siła nacisku, czasy oczekiwania czy warunki startu i zatrzymania. Gdy program zostanie zapisany, robot może powtarzać sekwencję z wysoką powtarzalnością, jednocześnie reagując na zmiany w otoczeniu.

Kluczowy element działania robota współpracującego stanowi monitorowanie sił i prędkości podczas ruchu. Cobot nie tylko podąża po trajektorii, ale stale „czuje”, czy nie napotyka przeszkody. Jeśli wykryje nieoczekiwany opór, ogranicza prędkość lub zatrzymuje się. Dzięki temu możliwa jest bezpieczna współpraca z człowiekiem na jednym stanowisku, bez konieczności stosowania masywnych barier i wygrodzeń.

Kluczowe różnice między cobotem a klasycznym robotem

Choć na pierwszy rzut oka robot współpracujący wygląda podobnie do klasycznego robota przemysłowego, różnice w konstrukcji i zastosowaniu są znaczące. Klasyczny robot projektowany jest głównie z myślą o jak największej prędkości, zasięgu i udźwigu. Cobot stawia natomiast na bezpieczeństwo, prostotę obsługi oraz elastyczność wdrożenia, nawet kosztem maksymalnej wydajności.

Klasyczne roboty najczęściej pracują w odgrodzonych celach zautomatyzowanych, gdzie człowiek pojawia się jedynie w trakcie przezbrojenia lub serwisu. Coboty zaprojektowano inaczej: mogą być montowane na stole roboczym, w pobliżu operatora i współdzielić z nim przestrzeń roboczą. W praktyce oznacza to mniejszą prędkość i udźwig, ale za to wyższy poziom interakcji z człowiekiem i mniejsze wymagania infrastrukturalne dla zakładu.

Cecha Robot współpracujący (cobot) Klasyczny robot przemysłowy Konsekwencje dla firmy
Bezpieczeństwo Wbudowane funkcje współpracy, ograniczenie siły i prędkości Wymaga wygrodzeń i kurtyn bezpieczeństwa Niższe koszty zabezpieczeń przy cobotach
Programowanie Intuicyjne, często z nauczaniem ręcznym Bardziej złożone, często wymaga specjalisty Cobot łatwiejszy do wdrożenia w MŚP
Udźwig i prędkość Niższe, dostosowane do pracy z człowiekiem Wysokie udźwigi i bardzo duże prędkości Robot klasyczny lepszy do ciężkich zadań
Elastyczność Łatwe przenoszenie i rekonfiguracja stanowiska Najczęściej stała, sztywna instalacja Cobot lepszy przy częstych zmianach produkcji

Bezpieczeństwo i współpraca z człowiekiem

Bezpieczeństwo to najważniejsza cecha odróżniająca robota współpracującego od klasycznego robota przemysłowego. Coboty projektowane są zgodnie z normami dotyczącymi współpracy człowiek–robot, takimi jak ISO/TS 15066. Oznacza to między innymi obowiązek ograniczenia maksymalnej siły i ciśnienia kontaktu, a także kontrolę prędkości ruchu w strefach, gdzie może pojawić się człowiek. System nadzoruje warunki pracy w czasie rzeczywistym.

W praktyce wyróżnia się kilka trybów współpracy: monitorowany postój, ręczne ukierunkowanie, monitorowanie prędkości i odległości oraz ograniczenie siły i mocy. Cobot może najpierw pracować z pełną prędkością, gdy operator jest poza strefą, a po wejściu człowieka zwolnić lub przejść w tryb współpracy. Dzięki temu łączy się wydajność z bezpieczeństwem, co jest trudniejsze do uzyskania w klasycznych instalacjach.

Aby jednak robot współpracujący był realnie bezpieczny, konieczna jest prawidłowa analiza ryzyka i dostosowanie stanowiska. Niekiedy samo ramię jest „coboticzne”, ale narzędzie lub obrabiany detal wymaga dodatkowych zabezpieczeń. Dobrym przykładem są ostre krawędzie, gorące elementy czy procesy spawalnicze. W takich przypadkach nadal potrzebne są osłony, skanery bezpieczeństwa lub wyraźne ograniczenie trybów współpracy człowiek–robot.

Przykładowe funkcje bezpieczeństwa w cobotach

  • Ograniczenie maksymalnej prędkości i momentu na poszczególnych osiach.
  • Automatyczne zatrzymanie przy wykryciu nieoczekiwanego kontaktu lub oporu.
  • Możliwość zdefiniowania stref bezpiecznych i niebezpiecznych w przestrzeni roboczej.
  • Przycisk „deadman” lub panel umożliwiający bezpieczne przemieszczanie w trybie uczenia.
  • Logowanie i monitoring zdarzeń bezpieczeństwa dla celów audytu i serwisu.

Programowanie i obsługa

Różnica w sposobie programowania to jedna z rzeczy, którą użytkownicy zauważają najszybciej. Klasyczne roboty przemysłowe wymagają często znajomości języków programowania specyficznych dla danego producenta. Sama konfiguracja komunikacji z linią produkcyjną, czujnikami i sterownikami PLC bywa skomplikowana. Dlatego wdrożenia klasycznych robotów powierzane są zazwyczaj integratorom systemów.

Robot współpracujący projektowany jest tak, aby większość operacji mógł wykonać wykwalifikowany operator, a nie wyłącznie programista. Interfejs użytkownika przypomina często tablet z ikonami i prostymi blokami funkcji. Popularną metodą jest nauczanie przez prowadzenie: operator chwyta ramię, ustawia kolejne pozycje, zapisuje je i dodaje proste polecenia logiczne. Cały program można stworzyć w ciągu kilku godzin, bez zaawansowanej wiedzy z zakresu automatyki.

Nowoczesne coboty coraz częściej integrują się również z rozwiązaniami no-code lub low-code. Moduły wizyjne, chwytaki czy stoły obrotowe są dostarczane z gotowymi „wtyczkami” programistycznymi. Dzięki temu operator może tworzyć nowe aplikacje, wybierając elementy z biblioteki i konfigurując je krok po kroku. To znacząco skraca czas od pomysłu na automatyzację do pierwszych realnych testów na produkcji.

Zastosowania robotów współpracujących

Roboty współpracujące znajdują zastosowanie przede wszystkim tam, gdzie proces wymaga elastyczności, częstych zmian lub ścisłej interakcji z człowiekiem. Typowe przykłady to obsługa maszyn CNC, montaż drobnych elementów, pakowanie, testowanie oraz kontrola jakości z użyciem systemów wizyjnych. Cobot może podawać detale, dokręcać śruby, nakładać klej lub wykonywać powtarzalne pomiary.

Popularnym zastosowaniem cobotów jest paletyzacja i depaletyzacja, szczególnie w zakładach o średniej skali produkcji. Robot współpracujący może układać kartony na palecie, współpracując z operatorem obsługującym linię pakującą. Innym rosnącym obszarem są aplikacje spawalnicze: cobot prowadzi palnik po zadanej ścieżce, a spawacz koncentruje się na parametrach spawania i jakości spoiny, zamiast na powtarzaniu tych samych ruchów.

Coboty pojawiają się również poza tradycyjnym przemysłem ciężkim. Są wykorzystywane w laboratoriach, logistyce, branży spożywczej, a nawet w małych zakładach rzemieślniczych. Dzięki kompaktowym rozmiarom i niewielkiej masie można je stosunkowo łatwo przenieść z jednego stanowiska na drugie. To sprawia, że inwestycja jest bardziej uniwersalna i odporna na zmiany w strukturze produkcji.

Przykładowe obszary, gdzie cobot sprawdza się szczególnie dobrze

  • Krótko- i średnioseryjna produkcja z częstymi przezbrojeniami.
  • Stanowiska wymagające wysokiej precyzji i powtarzalności ruchu.
  • Procesy ergonomicznie trudne lub nużące dla operatora.
  • Zadania, gdzie człowiek dodaje wartość kreatywną, a robot wykonuje powtarzalną część.
  • Małe i średnie przedsiębiorstwa, które rozpoczynają przygodę z automatyzacją.

Zalety i ograniczenia cobotów

Roboty współpracujące oferują wiele korzyści, ale nie są rozwiązaniem idealnym dla każdego procesu. Ich największą zaletą jest szybkie wdrożenie i możliwość pracy obok człowieka bez skomplikowanych wygrodzeń. To znacząco obniża barierę wejścia w automatyzację. Dodatkowo coboty są uniwersalne: mogą być przenoszone, zmieniać zadania i rozwijać się wraz z potrzebami zakładu. To ważne zwłaszcza w dynamicznych branżach.

Z drugiej strony trzeba liczyć się z ograniczeniami w zakresie udźwigu, prędkości i środowiska pracy. Cobot zwykle nie zastąpi klasycznego robota w ciężkim zgrzewaniu karoserii czy szybkich liniach pakujących o bardzo wysokiej przepustowości. Ograniczenia te wynikają wprost z wymogów bezpieczeństwa współpracy z człowiekiem. Czasem lepszym wyborem okazuje się tradycyjna cela z robotem szybkim i mocnym, ale odseparowanym od ludzi.

Najważniejsze zalety cobotów

  • Możliwość bezpiecznej współpracy z człowiekiem na jednym stanowisku.
  • Stosunkowo proste programowanie i niski próg kompetencji dla obsługi.
  • Elastyczność – łatwe przenoszenie i zmiana zastosowań robota.
  • Niższe koszty infrastruktury bezpieczeństwa niż przy klasycznych robotach.
  • Dobre dopasowanie do krótszych serii produkcyjnych i częstych zmian.

Potencjalne ograniczenia robotów współpracujących

  • Niższa maksymalna prędkość i udźwig w porównaniu z tradycyjnymi robotami.
  • Konieczność starannej analizy ryzyka całego stanowiska, nie tylko ramienia.
  • Ograniczenia zastosowania w bardzo brudnym, gorącym lub niebezpiecznym środowisku.
  • Wymóg regularnej walidacji funkcji bezpieczeństwa i aktualizacji oprogramowania.

Jak wybrać między cobotem a klasycznym robotem?

Wybór między robotem współpracującym a klasycznym robotem przemysłowym powinien wynikać z analizy procesu, a nie wyłącznie z mody technologicznej. Pierwszym krokiem jest dokładne opisanie zadania: jaki jest wymagany takt, ile waży detal, jak duża jest seria i jak często zmienia się asortyment. Jeśli kluczowa jest maksymalna wydajność przy dużych wolumenach, klasyczny robot w odseparowanej celi może okazać się właściwszym wyborem.

Cobot sprawdzi się szczególnie wtedy, gdy proces wymaga współpracy z człowiekiem, częstych przezbrojeń lub elastycznego podejścia do produkcji. Warto rozważyć go także jako pierwsze wdrożenie automatyzacji w firmie. Prostota obsługi i mniejsze wymagania infrastrukturalne pozwalają zbudować kompetencje wewnątrz organizacji. Z czasem możliwe jest łączenie obu podejść: ciężkie zadania wykonują klasyczne roboty, a prace bardziej zmienne – coboty.

Przed podjęciem decyzji dobrze jest przeprowadzić audyt procesów oraz krótką analizę zwrotu z inwestycji. Niekiedy okazuje się, że jeden cobot obsłuży kilka stanowisk w różne dni tygodnia, co dodatkowo poprawia opłacalność. Z kolei w innym miejscu tradycyjny robot o dużej prędkości pozwoli zredukować wąskie gardło. Świadome połączenie obu technologii zwykle daje najlepsze efekty biznesowe i techniczne.

Podsumowanie

Robot współpracujący różni się od klasycznego robota przemysłowego przede wszystkim podejściem do bezpieczeństwa, sposobem programowania i charakterem zastosowań. Cobot został stworzony do pracy obok człowieka, w elastycznych, zmiennych procesach, gdzie liczy się nie tylko szybkość, ale też prostota wdrożenia. Klasyczny robot nadal pozostaje niezbędny tam, gdzie potrzebna jest maksymalna wydajność i duże udźwigi.

Świadome zrozumienie, jak działa robot współpracujący i jakie ma ograniczenia, pozwala dobrać właściwe rozwiązanie do konkretnego zadania. Dla wielu firm cobot stanie się pierwszym krokiem do automatyzacji, a dla innych – uzupełnieniem istniejących linii robotycznych. Kluczowe jest, aby technologia wspierała ludzi w pracy, zwiększała bezpieczeństwo oraz jakość produkcji, zamiast zastępować współpracę człowieka z maszyną przypadkowymi decyzjami inwestycyjnymi.