Jyväskylän ammattikorkeakoulu JAMK ja ABB ovat tehneet vuodesta 2015 yhteistyötä teollisuusrobotiikan kehittämisen alueella. Vuoden 2020 aikana JAMK ja ABB ovat toteuttaneet ammattikorkeakoulun kampukselle robottisolun, joka mahdollistaa turvallisen yhteistyörobotiikan perinteisellä kuusiakselisella teollisuusrobotilla.
Solun toteutus on osa JAMKin hallinnoimaa Robots on Road -projektia, jossa luodaan mahdollisuuksia teollisuus-, yhteistyö- ja mobiilirobotiikan hyödyntämiselle pienissä ja keskisuurissa yrityksissä. Hanke on herättänyt paljon kiinnostusta, ja mukana sitä rahoittamassa on lähes 20 yritystä.
Ajatus yhteistyörobotiikkaa hyödyntävän robottisolun kehittämiseen lähti yritysten tarpeista. ”Kun lähdimme hankkeessa mukana olevien yritysten kanssa pohtimaan sitä, minkälaisille yhteistyörobotiikan sovelluksille olisi tarvetta, viesti oli vahva, että perinteisiä teollisuusrobotteja ei kannata unohtaa”, kertoo Robots on Road -hanketta vetävä lehtori Juho Riekkinen JAMKista. ”Robottisolua pilotoidaan yritysten omilla sovellustarpeilla, ja ensimmäiset pilotoinnit ovat juuri lähdössä käyntiin.”
Ihmisen ja robotin yhteistyöhön perustuva robotiikka on automaatioratkaisuja miettiville yrityksille tällä hetkellä merkittävä kiinnostuksen kohde. Moderneja yhteistyörobottiratkaisuja voidaan toteuttaa joko erityisesti ihmisen kanssa yhteistyöhön suunnitelluilla ns. cobot-roboteilla tai perinteisillä teollisuusroboteilla, jotka turvallistetaan sisäänrakennetulla SIL3-tason turvajärjestelmällä kuten ABB SafeMove.
”Silloin kun tarvitaan perinteisten robottien nopeutta, ulottuvuutta ja suurempaa käsittelykykyä, tämä voi olla erittäin toimiva vaihtoehto”, kertoo ABB:n tuotepäällikkö Juha Mainio. ”JAMKille rakennettu solu on mielenkiintoinen esimerkki yhteistyörobotiikan toteutuksesta, jossa robotiikkaa voidaan hyödyntää erilaisissa työvaiheissa turvallisesti yhdessä ihmisen kanssa.”
Moninkertaiset turvaratkaisut
JAMKin logistiikkahalliin rakennetun robottisolun keskiössä on kuusiakselinen ABB IRB 4600 -teollisuusrobotti 40 kg käsittelykyvyllä. Solun konseptina on, että teollisuusrobotti pystyy työvaiheen vaatiessa kutsumaan mobiilirobotin, joka tuo työstettävät kappaleet kuormalavalla. Turvaratkaisut on toteutettu laserturvaskannereilla sekä turvalaidoilla siten, että solun yksi sivu on täysin avoin, ja henkilö pystyy menemään sinne vapaasti.
Turvaskannereiden avulla valvotaan, miten lähellä henkilö on robottia, onko tämä työtason yläpuolella tai käsittelemässä työkappaleita. Tilanteesta riippuen ABB SafeMove -turvaratkaisu rajoittaa robotin liikenopeutta tai pysäyttää robotin kokonaan, mikäli henkilö on koneen työskentelyalueella.
Robotin turvamääritykset sekä SafeMove-turvaohjaimen asetukset on tehty ABB RobotStudio -ohjelmiston Visual SafeMove -työkalulla. Turvaskannereiden valvonta-alueet on lisäksi määritelty Sickin skanneriohjelmistolla. Robottisolussa on hyödynnetty kolmea laserskanneria, joista ensimmäinen valvoo aluetta työtason yläpuolella. Toinen skanneri seuraa lattiaa pöydän alla ja antaa teollisuusrobotille luvan liikkua, mikäli ihminen ei ole alueella. Kolmas skanneri on sijoitettu mobiilirobotin häkin kulmaan valvomaan mobiilirobotin toimintaa. Turvaratkaisujen avulla pystytään varmistamaan, että mobiilirobotti voi liikkua vapaasti soluun ja sieltä pois, mutta ihmisen tullessa alueelle teollisuusrobotin liikenopeudet ja -alueet on rajoitettu turvallisiksi tai pysäytetty.
Ketteryyttä tuotantoon
Solun suunnittelussa on panostettu turvallisuuden lisäksi yleiskäyttöisyyteen ja joustavuuteen. ”Ratkaisu on tarkoituksella rakennettu sellaiseksi, että sitä voidaan käyttää monissa eri tuotteissa tai sovelluskohteissa”, Juho Riekkinen kertoo. ”On ollut kiinnostava nähdä, miten tällaisia yhteistyörobotiikan ratkaisuja pystytään oikeasti tekemään jo tuotantokäyttöön soveltuviksi.”
JAMKin robottisolun ABB IRB 4600 -robottiin on asennettu sormitarttuja automaattisella työkaluvaihtajalla ja independent axis -lisäominaisuudella, joka mahdollistaa 6. akselin rajattoman pyörittämisen. Integroitu 3D-konenäköjärjestelmä kuvaa mobiilirobotin tuomat kappaleet ja antaa robotille tarvittavat poimintapisteet, eli kappaleiden ei tarvitse olla aseteltuna kuormalavalla tiettyyn asentoon.
”Konenäön sekä työkaluvaihtajan lisäominaisuuksien hyödyntäminen avaa paljon kiinnostavia mahdollisuuksia, ja tuo merkittävästi lisää joustavuutta robotin sovelluskohteisiin”, Riekkinen sanoo.
Yhteistyö on tulevaisuutta
Nykypäivän tekniikalla on jo mahdollista toteuttaa turvallisia robottisoluja, joissa ihminen voi tarvittaessa työskennellä koneen liikealueella, mutta joissa pystytään tuottavasti ja tehokkaasti myös hyödyntämään täysikokoisten teollisuusrobottien liikenopeutta ja suurempaa käsittelykykyä. Tämä mahdollistaa notkeat ja joustavat järjestelmät, joissa ihmiset, teollisuusrobotit ja erilaiset mobiilialustat voivat toimia saumattomasti yhteen.
JAMKin Robots on Road -hankkeen tavoitteena on madaltaa robotiikan käyttöönoton kynnystä keskisuomalaisten teollisuusyritysten parissa. Mukana yhteistyöverkostossa on jo parikymmentä yritystä, mutta JAMKin Juho Riekkinen kertoo, että mukaan mahtuu edelleen. ”Kiinnostus toimintaa kohtaan on ollut todella vahvaa, ja tavoitteenamme on rakentaa pitkäjänteisempää yhteistyötä robotiikan alalla. Jatkossa pyrimme ottamaan entistä laajemmin mukaan myös opiskelijoitamme, jolloin he pystyvät työskentelemään aitojen yrityscasejen parissa osana opintojaan.”
Pilotointi jo käynnissä
LH Lift on keskisuomalainen yritys, joka valmistaa traktorin kytkentälaitteita tehdas- ja jälleenmyyntiasiakkaille ympäri maailmaa. Robots on Road -projektissa LH Lift kehittää automaatioratkaisuja tuotantoonsa. Projektissa LH Lift ja JAMK pilotoivat robotiikan käyttöä kokoonpanon automatisoinnissa. Hankkeessa käytettävä robottisolu mahdollistaa raskaiden kappaleiden käsittelyn yhteistyössä ihmisen kanssa.
LH Liftille toteutettava pilotti on ensimmäinen toimeksianto, jossa JAMKin ja ABB:n kehittämää robottisolua ja sen erityisominaisuuksia hyödynnetään. Pilotin tavoitteena on löytää mahdollisuuksia automatisoida sarjatuotteiden kokoonpanoa yhteistyörobotiikkaa käyttäen, jolloin paljon käsityötä vaativaa kokoonpanotyötä voidaan keventää ja nopeuttaa samalla laatua parantaen. Onnistuessaan pilottiprojekti mahdollistaa kilpailukykyisemmän tuotannon sekä joustavamman tuotevarioinnin kotimaisessa valmistuksessa, jolloin osa LH Liftin Kiinan tytäryhtiössä tehtävästä tuotannosta voitaisiin tehdä myös Suomessa.
Robots on Road
ABB:n robottisolu on investoitu JAMKin hallinnoimaan Robots on Road -projektiin. Projektin tavoitteena on perustaa Keski-Suomen alueelle robotiikan osaamiskeskittymä ja yhteistyöverkosto, jossa yritykset voivat testata ja pilotoida teollisuusrobotiikkaa oman tuotantonsa automatisointitarpeisiin. Konseptin avulla yritykset saavat apua robotiikan käyttöönottoon ja käyttöön liittyvien haasteiden ratkaisemiseen. Samalla luodaan mahdollisuuksia etenkin teollisuusrobotiikan sekä yhteistyö- ja mobiilirobotiikan käyttöönotolle pk-yrityksissä.
Hankkeen myötä robotiikan osaaminen Keski-Suomessa kasvaa, robotiikan käyttöönoton kynnys madaltuu ja robotiikan käyttö lisääntyy. Tämän lisäksi luodaan toimintamalli robotiikkaan liittyvän kehittämistyön jatkamiselle Keski-Suomessa. Hanketta rahoittavat Euroopan Unionin Euroopan aluekehitysrahasto (Vipuvoimaa EU:lta 2014–2020), yritykset sekä JAMK.
|
Robottisolun tekninen toteutus
|
Artikkeli on julkaistu Automaatioväylä 6/2020 -lehdessä.
Teksti: Thomas Freundlich, kuvat: Kari Merikanto
