Az Erő legyen veled!

Magyar fejlesztés az optikai alapú erőmérés

2016. október 03., hétfő, 06:00

Címkék: ipari robot kollaboratív robot mérés méréstechnika optikai mérés optoforce kft. robot robotika

A kollaboratív robotokat definíció szerint arra tervezték, hogy az emberek mellett dolgozzanak, de a tapasztalatok szerint egy robot üzembe állítása általában egy operátor munkáját váltja ki. Ezeket a munkaköröket eddig azért nem automatizálták, mert pótolhatatlannak bizonyult az emberi kéz ügyessége. Az ipar igénye tehát pont arra irányul, hogy ezt a kézügyességet legyünk képesek kölcsönözni a robotnak. A robotokat a környezet érzékelésének képességével felruházó optikai erőmérőkről Dömötör Ákos, az Optoforce Kft. ügyvezető igazgatója beszélt a TechMonitornak.

Mi vezetett a cég megalapításához?

Dömötör Ákos: Az Optoforce név az optikai alapon végzett erőmérésből ered. Az alapítók az egyetemi diplomamunkájuk során szembesültek azzal a problémával, hogy érzékelni kellene, mit csinál a robot. Egy két lábon járó robotot építettek, és ahogy a robot felemelte a lábát, a fennmaradó inercia miatt gyakorlatilag kirúgott egyet. Körülnéztek a piacon, hogy miként tudnák a fellépő erőket mérni, és csak extrém drága megoldásokkal találkoztak. Innen származott az optikai alapon végzett erőmérés ötlete, és 2012-ben alakult meg az erőmérőket fejlesztő és értékesítő cég.

Tavaly megközelítőleg 600 darab szenzort értékesítettünk, és jellemzően megrendelésre gyártunk, bár a gyakran keresett modellekből raktárra is termelünk. Jelenleg a bevételünk mintegy 95%-a származik külföldről. Ennek az az oka, hogy az egyetemi szférában kezdtünk el építkezni, és Magyarországon jellemzően kevés a kutatóegyetem. Külföldön is megszokott, hogy egy alkalommal 1-2 szenzort vásárolnak, ami egy évre nekik elég is, nekünk viszont kicsi forgalom, ezért a kezdetektől nemzetközi léptékben voltunk kénytelenek gondolkozni. A bevételünk 35%-a származik Európából, egyharmada az USA-ból és valamivel kevesebb a Távol-Keletről. Kínában rengeteg robotot állítanak csatasorba a fém- és bútoriparban, ahol csaptelepek, vasalatok legömbölyített formáit kell sorjázni nagy tömegben. A munkadarab ívelt felületeinek követéséhez pedig elengedhetetlen az erők pontos és folyamatos mérése. Fucsien tartományban átszámítva már most is nettó 320 ezer forintot keresnek a polírozó munkások, de még így is folyamatos a munkaerő-felvétel, mert a szálló por miatt az emberek már egyre kevésbé hajlandók elvégezni ezt a munkát.

Miben egyedi az optikai alapú erőmérés?

Az erőmérés mindig deformációmérést jelent, mi pedig optikailag vizsgáljuk az elmozdulás mértékét. A szenzor alapjában egy LED, körülötte négy fotodióda, felette pedig egy visszaverő réteg található. A fotodiódákon keresztül követjük a visszaverő réteg elmozdulásait, mert ahogyan az elmozdul, az egyik fotodiódára több fény vetül vissza, mint a vele szemben lévőre, és ennek alapján már meghatározható, hogy merre történt az elmozdulás. Jelenleg két nagyobb – egy három- és egy hattengelyes – szenzorcsaládunk van. A háromtengelyes erőmérők az X/Y/Z irányú erőket, míg hattengelyes társaik ezenfelül a forgatónyomatékokat is képesek mérni.

A robotokat a szenzorok a tapintásérzés, valamint a környezet érzékelésének képességével ruházzák fel. Az üzleti stratégiánk a kollaboratív robotok fejlesztésére épül. Kezdetben a felsőoktatási intézmények és a kutatóintézetek számára értékesítettük a szenzorokat, ami mind a mai napig jó felvevőpiac, de ugyanakkor eléggé behatárolt is, ezért döntöttünk úgy tavaly, hogy az ipari felhasználók felé is nyitunk. Az idei AUTOMATICA kiállításon mutattuk be az első olyan fejlesztésünket, ami már az ipari felhasználók igényei alapján készült – digitális kimenettel, választható Ethernet/EtherCAT interfésszel. A legfontosabb célcsoportunk a rendszerintegrátorok köre, hiszen ha valaki robotot akar venni, azt többnyire integrátoron keresztül teszi. Az integrátorok döntik tehát el, hogy kell-e a robothoz valamilyen pluszalkatrész, egy megfogó, vagy adott esetben egy erőmérő. A másik ilyen terület ez egyedi gépépítéssel foglalkozó cégek lehetnek.

Hogyan készülnek a szenzorok?

A beszállítóktól kapjuk meg a fém alkatrészeket és a beültetett NYÁK-okat. Ezeket összeszereljük, és – a szenzorok belső struktúrájától függően – három réteg szilikont öntünk rájuk. Optikailag tiszta szilikont használunk, amely hő hatására sem sárgul be. Ezek olyan speciális anyagok, hogy 2-3 kg/év kereslettel már akár Európa legnagyobb felhasználói lehetünk az adott szilikon tekintetében. A keverés után megmaradó buborékokat vákuumszivattyúval vonjuk ki.

A három réteget külön-külön kell kikeményíteni, vagyis az anyag akár egy napot is tölthet a hőkamrában, konstans hőmérsékleten. Amikor a szenzor fizikailag elkészült, akkor következik a kimérés, ami hőmérséklet-kompenzálásból (a szenzort lehűtjük –20 °C-ra és felmelegítjük +70 °C-ig, közben folyamatosan felvesszük a műszer alapjelét, amivel később korrigálunk) és kalibrálásból (itt azt rögzítjük, hogy a szenzor a különböző kimeneteknél mennyi newton erőt adjon ki) áll. A szenzorokat egy hagyományos egytengelyű erőmérővel hasonlítjuk össze, az értékeket pedig a szenzor kontrollerében tároljuk le.

Mi jelen pillanatban az önök által is fő csapásiránynak tekintett kollaboratív robotok előnye?

Ha bármi ráteszek a robotra, például egy megfogót, vagy egy szerszámot, az néhány speciális fejlesztéstől eltekintve már nem marad kollaboratív, de ezen egységek nagy előnye, hogy könnyen programozhatók és egyszerűen áttelepíthetők. Nem feltétel, hogy mellettük dolgozhasson az ember, de ha a kerítéstelepítés jelentős helyigényét meg lehet spórolni, az szintén komoly előnynek számít, hiszen a munkaállomások eredeti kialakításakor nem feltétlenül gondoltak arra, hogy ide később robotot kell majd elhelyezni.

A leggyorsabban növekvő szegmens jelenleg egyértelműen a kollaboratív robotok piaca, hiszen ezek a robotok egyre olcsóbbak, és egyre könnyebb a kezelhetőségük. A szolgáltató/szórakoztató robotok szegmense még a közeljövő nagy ígérete, a hagyományos ipari robotok száma biztosan, de lassan növekszik, ezzel ellentétben a kollaboratív robotok részaránya rohamosan emelkedik. Egyre nagyobb igény mutatkozik arra is, ahogy ezeket a robotokat egyre intelligensebbé tegyük, hiszen jellemzően nincs tudomásunk arról, hogy mi történik a szerszámon. Az áramfelvétel alapján csak a nagyobb erőket tudjuk megkülönböztetni, hiszen túl nagy a zaj, nagyon bizonytalanná válik a mérés.

A kutatóegyetemek szinte mindennel összekombinálták már az erőmérőket, de a rendszerintegrátorok jelenleg a KUKA- és az UR-modellekkel csatlakoztathatják össze legkönnyebben azokat. Dolgozunk az ABB-integráció leegyszerűsítésén is, de viszonylag egyszerű bármilyen modellhez a megfelelő interfész létrehozása.

Mi a robotika jövője?

Személy szerint az ipari robotokat nem is tekintem olyan szempontból robotoknak, mint amennyire robot például a Boston Dynamics által fejlesztett, Atlas nevű járórobot, amelyben van intelligencia, felméri a környezetét, árkon-bokron át képes követni az előtte haladó embert (adott esetben katonát), míg az ipari robotok többnyire A pontból B pontba helyezik át a terhet, és semennyit sem gondolkoznak közben. Kérdés, hogy az önvezető autók vagy a drónok robotok-e. Ha igen, akkor valószínű, hogy darabszámban hamarosan jóval több lesz körülöttünk a szolgáltató robot, mint az ipari felhasználású automatizált egység.

 

 

Ami az ipari felhasználásban alkalmazott erőmérés jövőjét illeti, ott az intelligens megfogótechnika fejlődésében látok hatalmas potenciált. Az erőkontroll-alapú vezérlés során ugyanis a hattengelyes erőmérőket a robotkar és a szerszám közé szereljük be egyszerű drop-in replacement módszerrel, ami után a szenzor már adja is a jelet. A hosszabb távú módszer viszont az erőmérő és a megfogó szorosabb integrációját jelentené, ugyanis ha a szenzort magába a megfogóba építenénk be, nem pedig utána, akkor az egyes ujjakon sokkal pontosabban tudunk mérni, mint ha ezt egy helyen, a karon tennénk meg.

Molnár László

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek