Cobotlar: Endüstri 4.0 Robotları
Endüstriyel üretimde 4. sanayi devrimi ile birlikte var olan ürünlerin üzerine yüksek teknolojiler entegre edilerek inovatif ürünler ortaya çıkarılmaya başlandı. Bunlardan bir yenisi "Cobotlar" (Kollobratif Robot). Fabrikalarda çalışan işçilerin asistanları niteliğinde görev alan cobotlar üretim süreçlerindeki hızı artırıyor, verimi yükseltiyor ve maliyeti düşürüyor.
Cobot (Kollobratif Robot) konsepti General Motors’un başını çektiği bir araştırma projesinin parçası olarak 1995 yılında ortaya çıktı. Kollobratif kelimesi, İngilizce “işbirliği” anlamına gelen “collaboration” kelimesinden gelmektedir. Cobotları en basit şekilde tanımlayacak olursak; insanlarla birlikte hatasız bir şekilde çalışabilen ve onlarla maksimum derecede etkileşime girebilen robotlardır. Günümüzde bu robotlar farklı türlerinin üretim hatlarında ek bir güvenlik özelliği barındırmaksızın kullanılmakta. Kollobratif robot alanındaki düşünceler robotları gerçek anlamda insanlarla el ele çalışabilecek kadar güvenilir bir yapıda geliştirmeyi amaçlamakta.
Robot üretim teknolojilerinde oldukça yenilikçi gelişmeler yaşandı ve endüstriyel üretimde yerini alan robotların üretkenliği ve verimliliğini artırmak için insan gücüne entegre olması sağlandı. Fakat bu alanda karşılaşılan en büyük sorunlar insan/robot etkileşimi sırasında fiziksel yakınlıkta ve dar zaman kısıtlamalarında yaşandı. Bu sıkıntılar insan/robot etkileşiminde tasarımla birlikte ortaya çıkan planlama ve programlama zorluklarını ortaya çıkardı.
Üretim sahalarında daha önceleri insanlar tarafından işgal edilen alanlara gün geçtikçe daha fazla robotik sistemler girmeye başladı. Üretimde insanların ve robotların farklı güçlü yanlarından yararlanmak ve robotları iş gücüne dahil etmek yadsınamaz bir ihtiyaç haline geldi. Bu entegrasyon insan ve robot arasında bir çalışma zamanlamasının gerekliliğini ortaya çıkardı. Yaygın bir şekilde “cobot” olarak da kullanılan kollobratif robotlar bir robotun tek başına çalışmasından daha verimli olacak şekilde bir insan ile entegre çalışarak üretimde verimliliği son derece artırıyor.
İşbirliği entegrasyonu yapılmak istenildiğinde kaçınılmaz olarak robotun bir insanın çalışma alanına girmesi gerekiyor. Örneğin; bir robot tarafından tutulan ağır bir parçayı düşünelim bu sırada o birimde çalışan işçinin o parçayla işlem yapması gerekebilir. Bu şekilde kişinin robot ile birlikte çalışması ve onun alanına girmesi gerekir. Eğer çalışan robotun önceden belirlenmiş güvenlik sınırlarını aşar ve robotun çalışma arasına girerse robot tüm hareketini tamamen durduracaktır. Bu durumda robotun kendi içerisindeki sistemini kapatmadığında, sadece stand-by durumunda kendisini duraklattığına dikkat edilmelidir. Cobotlar ile robotlar arasındaki farklar şu şekilde listelenebilir.
1) İnsan/Makine Etkileşiminde İşbirliği
Klasik endüstriyel robotlar çalışmalarını çevrelerindeki kişilere veya nesnelere bakmaksızın sabit bir program izleyerek gerçekleştirirler. Klasik sistemlerde oluşabilecek kazalar çitler ve kafesler kullanılarak engellenir. Ancak cobotlar sadece insanlar için değil aynı zamanlarda insanlarla da çalışabilecek şekilde tasarlanmıştır. Cobotlar kafesleme yerine işbirlikçi bir ortamda çalışırlar ve karmaşık görevlerde çalışan işçi veya teknisyenlere yardımcı olurlar.
2) Riskli Görevleri Üstlenme
Cobotlar insanlar için riskli olabilecek keskin, sivri veya sıcak iş parçalarının nakliyesini ve riskli bölgelerdeki civatalama, sıkma, gevşetme gibi işlemleri gerçekleştirirler. Bu özelliğiyle cobotlar iş kazalarının azaltılmasında ve çalışanlara daha güvenli bir ortam sağlanmasında oldukça etkilidirler.
3) Akıllı ve Güvenli Hareket
Cobotlar insan meslektaşları ile sorunsuz bir şekilde çalışacak şekilde tasarlanmış sistemlerdir. Cobotlar yakın çevrelerindeki insanlara yönelik oluşabilecek herhangi bir tehlikeyi engellemek amacıyla gelişmiş sensörlerle donatılmışlardır. Bu sensörler sayesinde robotlar en ufak bir dokunuşta bile direk olarak hareketsizleşirler. Bir çalışanın robotla temasa geçmesi halinde robotla temasa geçen işçi hafif bir dürtüden başka bir şey hissetmez. Ancak bu özelliğin robotun kaldırabileceği maksimum ağırlık ve hareket edeceği maksimum hızı sınırlama gibi bir dezavantajı da bulunmaktadır. Bu dezavantajlara rağmen geliştirilen bu özellik sayesinde çitler ve kafeslere duyulan gereksinim ortadan kaldırılmış olur.
4) Esnek ve Öğretilebilir
Cobotların programlanması oldukça kolaydır. Özel programlama bilgileri gerektiren geleneksel endüstriyel robotlardan farklı olarak bazı cobot modelleri bağımsız olarak bile öğrenebilirler. Örneğin; bir teknisyen robot kolu ile teknik bir işlev gerçekleştirdikten sonra robot o işlevi otomatik olarak yeniden gerçekleştirebilir. Ayrıca grafik arayüzü kullanılarak diğer sistemler tarafından kod kullanmaksızın robota talimatlar verilebilir. Çalışanlar böylelikle cobotları esnek bir yapıda yeniden programlayabilir ve bu şekilde çeşitli görevlerde kullanabilirler.
5) Herhangi Bir Yerde Kullanılabilir
Cobotlar programlanabilir yapıyı kolaylaştırmakla kalmıyor aynı zamanda üretim zincirlerindeki diğer noktalara hareketlerini de oldukça kolaylaştırıyorlar. Çoğu cobot yatay olarak yere, tavana veya düşey olarak herhangi bir yüzeye monte edilebilir ve genellikle tek bir kişi tarafından taşınabilecek derecede hafiftirler.
Ayrıca cobotları akıllı telefon veya tablet kullanarak programlamak da oldukça kolaydır. Modern sensörlerle donatılmış cobotlar yanlarında çalışan işçilerin sadece varlıkları hakkında değil konumları hakkında da bilgi sahibi olurlar. Etrafında çalışan işçi ile arasındaki mesafenin ölçümünü gerçekleştirerek dış dünyaya çeşitli uyarılar verir. Çalışan aşağıda gösterilen yeşil okun bulunduğu bölgede çalıştığında robot tam hızda çalışır fakat sesli bir uyarı verir. Çalışan sarı bölgede ise robot hızını yavaşlatır, daha fazla yaklaşırsa da durur. Sarı bölgeden çıkıldığında robot tekrar eski hızına döner. Çalışan daha fazla yaklaşıp kırmızı bölgeye girecek olursa robot çalışanın geldiği yönün ters istikametine giderek çalışandan uzaklaşır. Bu da yeterli olmazsa robot eklemlerini hareket ettirmek kaydıyla çalışanla arasındaki mesafeyi olabildiğince artırır. Gerçekleştirilen bu algoritma cobotlar üzerinde tamamen programlanabilir bir yapıdadır.
Cobotlar plastik parçaların freze makinelerine taşınmasından, kutu içeceklerin kasalara yüklenmesine kadar her alanda çalışabilirler. Ayrıca yüksek hassasiyetleri sayesinde PCB devre kartı gibi elemanların üzerinde çalışabilir ayrıca o kartların montajını da gerçekleştirebilirler. Örneğin; üretim bandının açısının birkaç derece aşağı kayması halinde geleneksel robotların ayarlanması oldukça zordur. Bu da üretimde gecikmeye ve böylelikle maliyete neden olur. Cobotlar bu tür sorunları ortadan kaldırmak için üzerlerinde belirli parametreleri algılayan geri besleme mekanizmaları bulundururlar.
Robotik şirketler cobotlara ürünlerin paketlerden çıkarması gibi işlevlerde yardımcı olması amacıyla üç boyutlu görüntüleme gibi teknolojileri entegre ediyorlar. Cobotlarda operatörler tarafından yapılması gereken işlevlerin çoğu cobotun koluna istenen yön hareketleri verilip tutacağı materyal için açıp kapatma işleminin ne zaman yapacağı bildirilerek gerçekleştirilir. Ayrıca bir Cobot belirli bir operatörün çalışma alışkanlıklarını öğrendikten sonra aynı kişiyi tanıyıp uygun görev planını başlatmak üzere de programlanabilir. Bu konuda robotlara işçiler üzerine entegre edilen radyo frekansı ile tanımlama (RFID) etiketleri yardımcı oluyor.
Cobotlar kısaca fabrikalarda bulunan işçilerin asistanları niteliğindedir. Bu yönleriyle üretim bandında verimi oldukça artırmaktadırlar. Robotlar tekrarlanması gereken işleri devamlı olarak gerçekleştirirken, fabrika işçileri üretimdeki adımların daha da iyileştirilebilmesi için detaylı düşünme ve analiz etme şansı bulurlar. Bu imalatın daha verimli olmasının yanında maliyetin de minimize edilmesini sağlar.
Cobotlar makul fiyatları, kullanım alanları açısından avantajları, uyarlanabilirlikleri ve neredeyse tak kullan şeklinde kullanılabilmeleri sayesinde küçük ve orta ölçekli üreticilere büyük olanaklar sağlamakta. Piyasadaki bazı analistler cobotların kullanımında yakın gelecekte büyük bir büyüme görüleceğini düşünüyor.
Kaynak:
►manufacturingtomorrow.com
►hannovermesse.de/en/
►blog.robotiq.com/
Yazar: Muhammed Ahmet Alkan
