קובוט: הרובוט השיתופי שהשתלט על עולם התעשייה

יחד, כל הדרך: אחרי שלמדנו להיעזר בהם והפכנו להיות תלויים במקצועיות שלהם באינספור תחומים בתעשייה, הגיע הזמן להסיר מחיצות וללמוד לעבוד איתם בשיתוף פעולה. הכירו את הטרנד החם של עולם הרובוטיקה התעשייתית: הקובוטים – הרובוטים השיתופיים (collaborative robots), רובוטים תעשייתיים הפועלים באינטראקציה ישירה עם בני אדם.

קצב גידול של 1,875% בעשור

במרבית המקרים, האסוציאציה הראשונה שמעלה המונח "רובוטים תעשייתיים" תהיה ציוד מכני כבד שפועל במתחם סגור ונועד לביצוע עבודות שדורשות שילוב בין עוצמה לדיוק, כמו ריתוך או צביעה למשל. אולם בעידן הנוכחי הגיע הזמן לרענן את התפיסה. רובוטיקה הפכה לחלק מרכזי בפס הייצור גם בתעשיות הנקיות של עולם ההייטק והפארמה ורובוטים עדינים לוקחים חלק פעיל בשלל משימות, החל מייצור מזון וכלה במחסנים לוגיסטיים.

מעבר לכך, במהלך השנים הפכו הרובוטים התעשייתיים ל"חכמים" יותר ובטוחים הרבה יותר, באופן שהופך אותם לידידותיים למשתמש האנושי - גם אם הוא אינו שומר על מרחק ביטחון. כשזה המצב, הצורך בשיתוף פעולה בין הרובוטים לבין הגורם האנושי שמפעיל אותם הוא עניין מתבקש.

מדובר, חשוב להדגיש, בתחום צעיר ומתפתח, שכן הקובוט התעשייתי הראשון נחנך רק שנים אחדות לפני סוף המאה ה-20. עם זאת, במהלך שנות הדור שחלפו מאז הפכה תעשיית הרובוטים השיתופיים לאחד התחומים המשמעותיים בעולם האוטומציה.

וכך, אם לפני כחמש שנים שוק הקובוטים בתעשייה גלגל סכום שנתי (מכובד כשלעצמו) של כ-400 מיליון דולר, הרי ששוק הקובוטים צפוי להשלים בתוך עשור גידול אקספוננציאלי של 1,875%. על פי נתוני Interact Analysis, מהחברות הבינלאומיות הבולטות בתחום מחקרי שוק למגזר האוטומציה החכמה, כבר בשנת 2018 צמח השוק לאזור של 600 מיליון דולר והמגמה הזו רק הולכת ומתגברת מדי שנה ובתוך כחמש שנים מהיום, בסוף שנת 2027, יגיע השוק לשווי של כ-7.5 מיליארד דולר. ובהקשר זה יצוין כי מדובר בנתח שוק של כ-29% משוק הרובוטים התעשייתיים כולו.

כנגד ארבעה קובוטים

הרובוטים השיתופיים הם כאמור המצאה חדשה יחסית בתעשיית הרובוטיקה, אבל השתלבותם המהירה בתעשיות השונות והפופולריות הגדולה שלהם גרמה להתפתחות התחום באופן שמיצב חלוקה של ארבעה ז'אנרים מרכזיים של קובוטים. החלוקה לסוגות שונות מבוססת על תכונות הבטיחות והדרכים השונות שבה הרובוטים השיתופיים נמנעים ממפגשים מסוכנים עם עובדים אנושיים.

* המאפיין הראשון של הקובוטים מבוסס על עצירה מנוטרת בטיחות: רובוטים שיתופיים שמיועדים ליישומים שיש להם אינטראקציה מינימלית עם עובדים אנושיים (האדם והרובוט עובדים זה לצד זה ללא גדר, אך ללא מרחב עבודה משותף). רובוטים כאלה מתוכנתים להפסיק לחלוטין את העבודה במקרה כניסת אדם למעטפת עבודה שהוגדרה מראש.

* המאפיין השני של קובוטים מבוסס על מהירות והפרדה: בדומה למאפיין הראשון, גם כאן מדובר למעשה ברובוטים שיתופיים שלמעשה ממנפים פעילות המקובלת בעבודה עם רובוטים תעשייתיים מהסוג הישן. במקרה כזה האדם והרובוט פעילים במרחב עבודה משותף אך התנועות שלהם עוקבות והם לא עובדים על אותה משימה בו זמנית. הרובוטים השיתופיים הללו משתמשים במערכות ראייה מתקדמות כדי להאט את הפעולות כאשר עובד אנושי מתקרב ולהפסיק את הפעולה לחלוטין כאשר העובד קרוב מדי לרובוט.

* מאפיין שלישי של קובוטים מבוסס על הגבלת כוח: מיועד לסיטואציה שבה הרובוט ובני האדם עובדים על אותה משימה בו זמנית, כששניהם בתנועה. לשם כך פותחו רובוטים שיתופיים המכילים סדרה של חיישני התנגשות חכמים שנועדו להפסיק את הפעילות בן רגע אם נוצר מגע עם עובד אנושי. העיצוב והגבלות הכוח מבטיחים שמגע לא מתוכנן שכזה לא יגרום לנזק.

* ואילו המאפיין הרביעי של הקובוטים הוא כזה המבוסס על הנחיית יד (direct teach): רובוטים שיתופיים המצוידים במכשיר מונחה יד שבאמצעותו מפעיל שולט ישירות בתנועת הרובוט במצב אוטומטי. במצב אוטומטי, הרובוט המבצע שיתוף פעולה בהנחיית יד מגיב רק לקלט הבקרה הישירה של המפעיל. זה מאפשר לרובוט, למשל, לתמוך במשקל של חומר עבודה כבד בזמן שהמפעיל מתמרן אותו למקומו, ובכך מפחית את הסיכון של המפעיל לפציעת מתח חוזרת.

הטוב משני העולמות

אחד הפקטורים המשמעותיים בצמיחת ענף הרובוטים השיתופיים הוא שיפור המימד הבטיחותי של העבודה לצד הרובוטים. בעבר היחס לרובוטים תעשייתיים היה על פי רוב כאל מיכשור עוצמתי שיש להישמר מפני מגע לא מבוקר עמו שעשוי להיגמר בפציעה. כיום, הרובוטיקה התעשייתית החדשה מתאפיינת בעיצוב מודרני ונעים למגע, המשופע בקימורים מעוגלים.

וזה כמובן לא נעצר רק בעיצוב החיצוני. הרובוטים השיתופיים מצויידים בסדרה של חיישנים שנועדו למנוע התנגשויות עם עובדים אנושיים ותהליך התפעול שלהם כולל הטמעת פרוטוקולים ששמים את המימד הבטיחותי מעל לכל. קובוט בן דורנו מתוכנת לעבוד בשיתוף פעולה מלא עם בני אדם אבל במקרה של מגע לא מתוכנן מסוג כלשהו, המכשיר יעבור תהליך של כיבוי עצמי אוטומטי. מעבר לזה, הפרוטוקול מכיל שלל סייגים על פעולת הרובוט השיתופי, כמו למשל מגבלות כוח מתוכנתות מראש, הגנות זרם ועוד (ועל כך בהרחבה בהמשך).

במקביל, עברו הרובוטים תהליכים של התקדמות טכנולוגית ומכנית משמעותית. בניגוד לרובוטים התעשייתיים הוותיקים, שהתמקדו בפעולה אחת חזרתית, הרובוטים התעשייתיים החדשניים נהנים ממערכות ראייה מתקדמות ומיכולת של למידת מכונה המבוססת על בינה מלאכותית (AI), שמאפשרים להם לימוד מהיר של פעולות ויישום של מספר משימות שונות. וכך, מרחבי העבודה המשותפים לתהליכי ייצור רובוטיים ולמגע יד אדם משלבים יישומים של קובוט שאחראי לצבר משימות חוזרות ונשנות, בעוד שעובד אנושי משלים פעולות מורכבות יותר. מערך עבודה כזה שואב את הטוב משני העולמות: הדיוק וזמן הפעולה הרובוטיים עם האינטליגנציה ויכולת ההשתנות של העובד האנושי.

החזרי השקעה מהירים

הקובוטים נבנו לבצע פעילות שמבוססת על אינטראקציה עם עובדים שמעצם הגדרתם אינם מתכנתים ואנשי מחשבים. על כן, כל הנושא של התכנות היומיומי של הרובוטים השיתופיים מותאם לפעילות בסביבה ללא מומחים.

המשמעות: עובדים מן השורה יכולים במקרים רבים לקחת חלק פעיל בתפעול ובתכנות הקובוטים בזמן עבודה שגרתית. התכנות מתבצע לעתים קרובות באמצעים בסיסיים במיוחד, כמו למשל הזזה פיזית של זרוע הרובוט למקומות הנכונים.

יכולת התיכנות הנוחה והאפשרויות של רובוטים שיתופיים לבצע אוטומציה של משימות שונות עם זמני החלפה מהירים בין משימה למשימה מספקת לעסק שמשלב קובוטים גמישות בעבודה. מעבר לכך, הקלות של תיכנות רובוט שיתופי מפחיתה את הזמן והמשאבים הנדרשים לאינטגרציה, מה שמוריד את ההשקעה באוטומציה שהעסק נדרש לה.

הפועל היוצא של הגמישות הזו הוא עלייה בפרודוקטיביות וגידול במדדי ה-ROI (החזר ההשקעות). הרובוטים השיתופיים הוכיחו את יכולתם לספק החזר ROI מהיר יותר מאשר רובוטים תעשייתיים רגילים, בדרך כלל תוך מספר חודשים בלבד.

באופן מפתיע למדי, השוק שבו נרשם הגידול המרכזי בענף הקובוטים הוא דווקא זה של העסקים הקטנים והבינוניים (SMB). אותם עסקים, שרבים מהם סבלו ממחסור בידיים עבודות מיומנות לביצוע  עבודות מכניות, ראו את הפוטנציאל הגלום בשילוב של מכשור אלקטרוני שאינו מתעייף לעולם. העלויות הראשוניות הנמוכות באופן יחסי של קובוט ממוצע והגודל המותאם לסביבת עבודה מוגבלת, שמאפיין את מרבית הרובוטים השיתופיים, גרמו ללבלוב של הקובוטים בקרב תעשיינים קטנים ובינוניים.

עם זאת, היכולת המרשימה לייצר החזרי השקעה בעבודה המשלבת קובוטים בתעשיות השונות גוררת גידול משמעותי בשילוב רובוטים שיתופיים גם בתעשיות בסדרי גודל משמעותיים יותר. בין היתר ניכרת התעוררות בשוק הקובוטים בקרב יצרני ציוד מקורי (OEM), בעיקר בענפי הרכב והאלקטרוניקה.

אז מי בעצם משתמש בקובוטים בימינו? כנראה שהשאלה המתאימה יותר היא מי לא. בין התעשיות המרכזיות שבהן ניכר שימוש מרובה בקובוטים ניתן למנות את:

* רכב

* אלקטרוניקה ומכשירי חשמל

* ייצור מתכת

* פלסטיק

* מזון וחקלאות

* ריהוט

* פרמצבטיקה וכימיה

* מחקר מדעי

הקובוטים המתקדמים – עכשיו גם בישראל

חברת YASKAWA, חברת הרובוטיקה התעשייתית המתקדמת בעולם שפועלת בישראל מזה כשני עשורים, מציעה את הרובוטים השיתופיים החדישים מסדרה HC (Human Collaborative). מדובר בסדרה מתקדמת של רובוטים שיתופיים ארטיקולריים בעלי 6 צירים, במגוון דגמים לשימושים משתנים.

הרובוטים, שנושאים את שם המותג MOTOMAN של יאסקווה – מותג שהפך לתו תקן של איכות בעולם הרובוטיקה התעשייתית – נחלקים לשלוש קבוצות הנבדלות זו מזו ביכולת הנשיאה ובטווח התנועה ובהתאמה, בשימושים הייעודיים להם הם נועדו.

הקבוצה הראשונה, HC10, נהנית מיכולת נשיאה של עד 10 ק"ג ומרדיוס עבודה של עד 1,200 מ"מ. הקובוטים בקבוצה זו קלים במשקל נשיאתם (אלו משקלים הניתנים לנשיאה על ידי אדם בודד) ומשמשים על פי רוב לעבודות עדינות יחסית בתחום המזון וליישומים במדעי החיים.

קבוצת הביניים, HC20, מציעה רובוטים מסיביים הרבה יותר במשקל כבד, שמסוגלים להעמיס משקל כפול של עד 20 ק"ג ונהנים מרדיוס עבודה רחב יותר של עד 1,700 מ"מ. ניתן למצוא רובוטים כאלה בתעשיות כבדות יותר לשימוש באלמנטים כמו הלחמה וכיו"ב.

ויש גם את הדגם במשקל כבד, HC30 – שהוא רובוט שיתופי הייחודי ליאסקווה. מדובר ברובוט חכם הנהנה מרדיוס עבודה של עד 1,700 מ"מ ומסוגל לעמוד בעומסי נשיאה של עד 30 ק"ג. שימוש מרכזי לקובוטים הללו יהיה בעבודות מישטוח (Palletizing).

הרובוטים השיתופיים נועדו לקיום אינטראקציה מוגבלת מראש עם גורם אנושי תוך התבססות על מנגנון העוצר את הרובוט במקרה של מגע עם המפעיל ובכך להימנע מאמצעי הגנה נוספים כמו גדר בטיחות הדורשת השקעה מיוחדת וגוזלת שטח עבודה יקר (בהתאם להערכת סיכונים).

מעוניינים לדעת יותר? מחפשים להצטרף לשוק המתפתח של עולם הרובוטים השיתופיים וליהנות מהחזרי השקעה מקסימליים? צרו קשר עם חברת יאסקווה