LAURI POIKOLAINEN YHTEISTYÖROBOTIIKAN OPPIMISSOLU

Transkriptio

1 LAURI POIKOLAINEN YHTEISTYÖROBOTIIKAN OPPIMISSOLU Kandidaatintyö Tarkastaja: projektipäällikkö Jyrki Latokartano

2 i TIIVISTELMÄ Lauri Poikolainen: Yhteistyörobotiikan oppimissolu Tampereen teknillinen yliopisto Kandidaatintyö, 18 sivua, 3 liitesivua Tammikuu 2018 Teknisten tieteiden TkK-tutkinto-ohjelma, Konetekniikka Pääaine: Kone- ja tuotantotekniikka Tarkastaja: projektipäällikkö Jyrki Latokartano Avainsanat: yhteistyörobotti, robotiikka, harjoitustyö, standardi Tämän työn tarkoituksena on selvittää yhteistyörobotiikan keskeisimpiä piirteitä ja eroja perinteisiin teollisuusrobotteihin nähden. Työssä käsitellään yhteistyörobottien historiaa, käyttöä nykypäivän teollisuudessa, tulevaisuutta ja standardien asettamia vaatimuksia yhteistyörobottien toiminnalle. Näiden tietojen pohjalta on luotu harjoitustyö, jonka tehtävänä on selventää opiskelijoille yhteistyörobotiikan perusteita. Yhteistyörobottien perimmäinen ero perinteisiin teollisuusrobotteihin nähden on kyky toimia jonkinasteisessa yhteistyössä ihmisen kanssa. Yhteistyö voi tarkoittaa perinteisen teollisuusrobotin toiminnan pysähtymistä ihmisen astuessa robotin työtilaan tai täyttä yhteistyötä, missä robotti voi toimia jatkuvasti ihmisen läsnä ollessa. Näitä eri yhteistyörobottien ominaisuuksia määrittelevät alaa koskettavat standardit. Teollisuudenalana yhteistyörobotit ovat melko uusi tulokas, sillä alan kehitys on alkanut vasta 1980-luvulla ja ensimmäinen yhteistyörobotteja tarkasti käsittelevä ISO-standardi astui voimaan vuonna Alalle odotetaan kuitenkin voimakasta kasvua, sillä yhteistyörobotit tukevat hyvin teollisuuden tarvetta joustavalle tuotannolle ja tuovat automaatiota sinne, minne sitä perinteisillä teollisuusroboteilla olisi ollut aikaisemmin haastavaa tai mahdotonta tuoda.

3 ii SISÄLLYSLUETTELO 1. JOHDANTO YHTEISTYÖROBOTIT TEOLLISUUDESSA Yhteistyörobottien historiaa Käyttö ja sovellukset Yhteistyörobottien tulevaisuus YHTEISTYÖROBOTTIEN TURVALLISUUSVAATIMUKSET Standardit Yhteistyörobottien riskit Erilaiset ISO-standardin mukaiset yhteistyörobottien yhteistyötavat Valvottu pysäytys Käsin ohjaaminen Nopeuden ja vähimmäisetäisyyden valvonta Tehon ja voiman rajoittaminen luontaisesti turvallisella suunnittelulla tai ohjauksella HARJOITUSTYÖ Teoriaosuus Pick and place- harjoitus YHTEENVETO LÄHTEET LIITE A... 19

4 iii KUVALUETTELO Kuva 1. Northwestern yliopiston tutkijoiden suunnittelema yhteistyörobotti auton ovien kasaukseen... 3 Kuva 2. UC Berkeleyn tutkijoiden kehittämä Z-nostin... 4 Kuva 3. Universal Robots UR5 yhteistyörobotti ruiskuttamassa tiivistemassaa auton oviin BMW:n tehtaalla... 7 Kuva 4. Standardin ISO/TS käsinohjaus-yhteistyötason omaava älynostin isoille lasipaneeleille... 7

5 iv LYHENTEET JA MERKINNÄT GM IAD USD UR5 General Motors, yhdysvaltalainen autonvalmistaja Intelligent Assist Device, älynostin Yhdysvaltain dollari Universal Robots:n yhteistyörobottimalli

6 1 1. JOHDANTO Teollisuuskäytössä olevat robotit ovat perinteisesti olleet, raskaita, kalliita ja kömpelöitä laitteita, joiden työskentely on ollut tiukasti erotettua ihmisten toiminnasta (Ostergaard 2012). Viimeisten vuosikymmenten aikana markkinoille on kuitenkin tullut uusia keveitä ja edullisia yhteistyörobotteja, jotka pystyvät työskentelemään joustavammin ihmisen kanssa. Käytännössä yhteistyörobotti on robotti, joka kykenee toimimaan ja työskentelemään samanaikaisesti yhteisessä työtilassa ihmisen kanssa. Yhteistyörobotti ei välttämättä tarvitse perinteisen teollisuusrobotin vaatimia aitauksia tai toiminnan täysin katkaisevia valokennoja, vaan pystyy toimimaan ja työskentelemään turvallisesti myös ihmisen läsnä ollessa. Yhteistyöroboteissa on aina jokin rajoitettu tekijä, kuten voima tai etäisyys, mikä varmistaa samassa tilassa toimivan ihmisen turvallisuuden. Näitä rajoitteita määrittelevät yhteistyörobotiikkaa koskevat standardit, jotka määrittelevät millaisia riskejä yhteistyörobottijärjestelmissä on ja millaisia ominaisuuksia yhteistyöroboteissa voi olla. (ISO/TS 15066: ) Yhteistyörobotit tuovat tuotantoon lisää tehokkuutta ja parantavat ergonomiaa, kun taas robottien kanssa yhteistyötä tekevät ihmiset mahdollistavat tuotannon joustavuuden ja mukautumisen (Fast-Berglund et al. 2016). Yhteistyörobotit voivat suorittaa ihmiselle vaikeita asioita, kuten raskaiden osien kannattelua ja ihmiset voivat hoitaa koneille liian yksityiskohtaiset ja vaihtelevat tehtävät (Peshkin et al. 2001). Yhdessä ihminen ja robotti voivat siis täydentää puutteitaan ja näin tehostaa koko tuotantoa. Yhteistyörobotit ovat teollisuusrobotiikan alan uusia tulokkaita, jotka usein lasketaan kuuluvaksi niin sanottuun Industry 4.0 megatrendiin. Tähän megatrendiin liitetään usein tunnettuja käsitteitä, kuten Internet of Things tai Cyber-physical Systems ja usein puhutaankin neljännestä teollisesta vallankumouksesta. Tämän uuden teollisen vallankumouksen ovat mahdollistaneet jatkuvasti kehittyvät tiedonkäsittelyjärjestelmät ja eri laitteiden verkottuminen yhteen. Yhteistyöroboteista on tullut osa nykypäivän teollisuutta, sillä juuri kehittyneen laskentakapasiteetin ja koneiden verkostoitumisen ansiosta yhteistyörobotit pystyvät toimimaan riittävän turvallisesti ja tehokkaasti. (The Future of Work: Employment's winners and losers 2016) Tässä kandidaatintyössä pyritään selvittämään yhteistyörobottien perusominaisuuksia, turvallisuusvaatimuksia ja käyttöä teollisuudessa. Aihetta pyritään vertaamaan perinteisiin teollisuusrobotteihin ja niiden toimintaan. Työn toisessa luvussa esitellään hieman

7 yhteistyörobottien historiaa, käyttöä nykypäivän teollisuudessa ja tulevaisuuden näkymiä. Kolmannessa luvussa selvitetään standardien määrittämiä vaatimuksia yhteistyöroboteille. Edellä mainituissa luvuissa esitetyn tiedon pohjalta on luotu harjoitustyö, jonka tehtävänä on selventää opiskelijoille, mitkä ovat yhteistyörobotiikan olennaisimmat piirteet ja mitkä ovat yhteistyörobotiikan merkittävimmät erot perinteiseen teollisuusrobotiikkaan verrattuna. Harjoitustyö toteutetaan kone- ja tuotantotekniikan laitoksen robottilaboratorion kalustolla. 2

8 3 2. YHTEISTYÖROBOTIT TEOLLISUUDESSA 2.1 Yhteistyörobottien historiaa Yhteistyörobottien historia ulottuu 1980-luvulle, jolloin Yhdysvaltalainen autonvalmistaja General Motors (GM) alkoi kiinnittää huomiota työntekijöidensä hyvinvointiin parantamalla tuotannon kasausprosessin ergonomiaa. Tuotannossa työntekijät joutuivat nostamaan raskaita kappaleita toistuvasti, mikä aiheutti useille työntekijöille tuki- ja liikuntaelinvaivoja. GM päätyi ottamaan yhteyttä kahden eri yhdysvaltalaisen yliopiston tutkijaryhmään, jotta nämä voisivat selvittää keinoja ergonomiaongelmien parantamiseen. (Pittman) Kuva 1. Northwestern yliopiston tutkijoiden suunnittelema yhteistyörobotti auton ovien kasaukseen (Pittman) Northwestern yliopiston tutkijat Michael Peshkin ja Edward Colgate Illinoista, laativat ongelmaan ratkaisun suunnittelemalla tuotantoon älykkään nostolaitteen, jota voidaan pitää ensimmäisenä yhteistyörobottina (kuva 1.). Peshkin ja Colgate kuvailivat yhteistyörobottiaan termillä Intelligent Assist Device (IAD), minkä tehtävänä oli toimia liikettä ohjaavana osana nostolaitteessa. Perusperiaatteena oli IAD:ssä oli ns. virtuaaliset pinnat, mitkä kuvasivat nostettavan kappaleen haluttuja liikeratoja robotin työympäristössä ja mitä pitkin nostolaite pyrki liikkumaan. Kun nostolaitteen taakka poistui ennalta määrä-

9 4 tyltä virtuaaliselta pinnaltaan, alkoi IAD rajoittamaan taakan liikettä ja palautui normaaliksi taakan päätyessä takaisin halutulle liikeradalle. Kaikki taakkaa ohjaavat liikkeet suoritettiin ihmisvoimin ja nostolaitteen tehtäväksi jäi taakan kannattelu painovoimaa vastaan ja oikean liikesuunnan ohjaus virtuaalisten pintojen avulla. IAD ei sisältänyt lainkaan moottoreita, vaan kaikki robotin toiminta tapahtui rajoittamalla taakan liikkeitä vaihteiden avulla. Moottoriton suunnittelu teki IAD:sta lähtökohtaisesti turvallisen käyttää ja tämä mahdollisti laitteen sijoittamisen ihmisten kanssa samaan tilaan. (Pittman; Peshkin & Colgate 1999) Kuva 2. UC Berkeleyn tutkijoiden kehittämä Z-nostin (Pittman) University of California Berkeleyn tutkijat kehittävät General Motorsin käyttöön oman versionsa älykkäästä nostolaitteesta. Tämä Berkeleyn tutkijoiden kehittämä katosta roikkuva nostolaite (kuva 2.) seurasi käyttäjän käden liikkeitä nostolaitteen kahvalla ja liikutti kuormaa näiden käyttäjän liikkeiden perusteella haluttuun suuntaan. Käytännössä käyttäjä asetti Z-nostimeksi kutsuttuun nostolaitteeseen kuorman ja nosti laitteen kahvasta nostolaitetta ylös, jolloin nostolaitteen moottorit huolehtivat kuorman nostosta ja ihmisen käsi toimi vain liikettä ohjaavana voimana. Molemmat nostolaitteet muistuttivat toiminnaltaan nykyisen standardin käsinohjattua robottia, jonka toimintaa esitellään kohdassa 3.5. (Pittman) Älykkäästä nostolaitteesta yhteistyörobotit alkoivat kehittyä alana, kun yhteistyötoimintaa alettiin soveltaa perinteisiin robottikäsiin. Ensimmäiset yhteistyörobottikädet toivat

10 5 markkinoille tanskalainen Universal Robots, minkä jälkeen perässä seurasivat muut valmistajat. Ensimmäisenä robottikäsimarkkinoille päässyt Universal Robots perustettiin vuonna 2005 kehittämään silloisten raskaiden ja kalliiden teollisuusrobottien tilalle kevyempiä ja edullisempia vaihtoehtoja. Vuonna 2008 tanskalainen muovialan toimija Linatex valjasti ensimmäisenä maailmassa omaan tuotantoonsa Universal Robotin kehittämän kevyen UR5-teollisuusrobotin, mikä toimi yhteistyössä ihmisen kanssa ilman aitoja tai muita rajoitteita. (Pittman; Company News: Universal Robots Keeps Delivering High Double-Digit Growth 2017) Muut suuret robottivalmistajat, kuten KUKA, ABB ja Fanuc seurasivat perässä ja alkoivat tuoda markkinoille omia yhteistyörobottejaan. Saksalainen KUKA toi markkinoille LBR iiwa yhteistyörobottinsa ja sveitsiläis-ruotsalainen ABB oman kaksikätisen YuMi yhteistyörobottinsa (YuMi; LBR iiwa). Japanilainen Fanuc toi ensimmäisenä markkinoille suurempia kuormia nostavat CR-35iA yhteistyörobotit, mitkä pystyvät nostamaan jopa 35kg kuormia (Bélanger-Barrette). Kansainväliset ISO-standardit ja lisäsivät ensimmäiset maininnat yhteistyöroboteista vuonna 2006, mutta kuvakset ja määritelmät jäivät kyseisissä standardeissa hyvin yleiselle tasolle. Ensimmäinen yhteistyörobotteja tarkasti kuvaava standardi ISO/TS julkaistiin 2016, missä määriteltiin tarkemmin eri yhteistyörobottien yhteistoimintatapoja ja näiden eri ominaisuuksia. Standardien mukaisia yhteistyörobottityyppejä on esitelty tarkemmin kohdassa Käyttö ja sovellukset Yhteistyörobotit ovat löytäneet oman paikkansa teollisuudesta niin suuryritysten kokoonpanolinjastoilta kuin myös pienten ja keskisuurten yritysten käytöstä (Bernier Catherine; Fast-Berglund et al. 2016). Suuryrityksille yhteistyörobotin asentaminen voi merkitä työn tuottavuuden kasvua ja näin tehostaa tuotantoa, kun taas pienemmille toimijoille yhteistyörobottien edullisuus ja joustavuus voivat mahdollistaa kokonaisuudessaan yrityksen toimintaedellytykset. Nykyisellään suurin osa teollisesta tuotannosta tapahtuu edelleen ihmistyövoimalla ja joustavampaan suuntaan kehittyvä teollisuus ajaa yritykset hakemaan ratkaisuja yhteistyöroboteista. Konsulttiyhtiö Boston Consulting Group ennustaakin, että noin 90 prosenttia kaikista teollisesta valmistuksesta on haastava toteuttaa täysin automatisoidusti (Lawton 2016). Yhteistyörobotit mahdollistavat tuotannon osien joustavamman automatisoinnin eikä ihmisen työpanosta tarvitse viedä liian kauaksi tuotantolinjalta (Fast-Berglund et al. 2016). Erityisesti yhteistyöroboteilla nykypäivän tuotannossa pyritään luomaan tuotantoon joustavuutta, kasvattamaan tuotteiden variaatioita ja mahdollistamaan tuotannon automatisointia alhaisemmilla alkukustannuksilla (Bjoern 2014; Fast-Berglund et al. 2016; Bélanger-Barrette Mathieu). Tuotteiden suuremman variaatioiden määrän mahdollistaa helppo

11 6 ohjelmoitavuus, sillä ohjelmointi ei välttämättä tarvitse pitkiä tuotantokatkoja tai erillistä automaatioinsinööriä muutoksia toteuttamaan, vaan ohjelmoinnin voi toteuttaa kuka tahansa työntekijä esimerkiksi käsin opettamalla. Yhteistyörobotit mahdollistavat tuotannon automatisoinnin paljon pienemmillä tuotantovolyymeilla, eikä tuotannon täydy keskittyä välttämättä muutamaan ydintuotteeseen, kun tuotantolinjaa voidaan muuttaa helpon ohjelmoitavuuden takia nopeasti. Nykyisellään yhteistyörobottien yleistymistä tukee niiden edullinen hankintahinta, jolloin pienelläkin yrityksellä on varaa hankkia oma laite tuotantoonsa. Keveiden yhteistyörobottien hinnat vaihtelivat vuonna USD mallista riippuen, kun taas samassa kokoluokassa toimivien perinteisten teollisuusrobottien hinnat alkavat samoista lukemista, mutta hintaan ei sisälly asennukseen vaadittavia lisärakenteiden, kuten aitojen ja muiden turvalaitteiden kustannuksia. (Bélanger-Barrette Mathieu) Tietotekniikan kehityksen myötä yhteistyörobottien hintojen voidaan olettaa tippuvan tulevina vuosina ja näin yhteistyöroboteista voidaan odottaa kehittyvän entistäkin kilpailukykyisempiä perinteisiin teollisuusrobotteihin verrattuna. Suuren mittakaavan tuotannossa yhteistyörobotteja on erityisesti otettu käyttöön autonvalmistuslinjastoille. Autonvalmistajat kuten BMW ja Volkswagen ovat onnistuneesti lisänneet yhteistyörobotteja tuotantolinjastoillensa, mitkä toimivat yhdessä tuotantolinjaston työntekijöiden kanssa. Molemmissa tapauksissa yhteistyöroboteilla ei ole pyritty täysin korvaamaan ihmistyövoimaa kyseissä työvaiheissa, vaan yhteistyörobotit on tuotu linjastolle auttamaan työskentelevää ihmistä ja suorittamaan ihmiselle raskaita tai tarkkuutta vaativia työvaiheita. (Bernier Catherine; Knight Will) Volkswagen on ottanut tanskalaisen Universal Robots UR5-yhteistyörobotin käyttöön dieselmoottoreiden hehkutustulppien asennuksessa. Erityisesti Volkswagen haki mahdollisuutta parantaa työntekijöiden ergonomiaa ja yhteistyörobotit tarjosivat siihen hyvän vaihtoehdon, sillä tuotantoa ei tarvinnut tämän takia erityisesti jäykistää asentamalla aidattuja ja raskaita teollisuusrobotteja. Linjastolle asennetut UR5 yhteistyörobotit noudattavat ISO/TS standardia ja pystyvät spesifikaatioltaan neljännen tason yhteistyötoimintaan eli täyteen yhteistyöhön ihmisten kanssa. (Bernier Catherine) Saksalainen autonvalmistaja BMW on niin ikään asentanut UR5 yhteistyörobotteja tuotantolinjalleen huolehtimaan tuotannossa kulkevien autojen ovien eristemassojen asennuksesta (kuva 3.). BMW on ergonomian parannuksen lisäksi pyrkinyt lisäämään erityisesti työvaiheen tarkkuutta. Ennen yhteistyörobottien asennusta osaksi tuotantolinjastoa, auton ovien eristemassa ruiskutettiin paikoilleen käsin manuaalisesti, jolloin työjälki saattoi jäädä epätasaiseksi. Asennetut yhteistyörobotit paransivat siis työvaiheen ergonomiaa ja lisäsivät lopputuloksen tarkkuutta ilman perinteisten teollisuusrobottien aiheuttamia rajoitteita. (Knight Will; Innovative human-robot cooperation in BMW Group Production)

12 7 Kuva 3. Universal Robots UR5 yhteistyörobotti ruiskuttamassa tiivistemassaa auton oviin BMW:n tehtaalla (Innovative human-robot cooperation in BMW Group Production) Kuva 4. Standardin ISO/TS käsinohjaus-yhteistyötason omaava älynostin isoille lasipaneeleille (Ergonomic glass handling) Myös muiden standardin ISO/TS yhteistyötapojen mukaisia yhteistyörobotteja on otettu teollisuudessa käyttöön. Raskaita ja isoja kappaleita käsittelevillä kokoonpanolinjastoilla on otettu käyttöön standardin mukaisia käsinohjauksella toimivia älynostimia,

13 8 minkä avulla tällaisten kappaleiden käsittely on helpottunut huomattavasti ja mikä olisi perinteisin keinoin ollut erittäin hankalasti automatisoitavissa. (Campeau-Lecours et al. 2016) Kuvassa 4. on esitetty Scaglia Indevan kehittämä älynostin, jonka avulla suurien lasipaneelien nostoa on saatu helpotettua. 2.3 Yhteistyörobottien tulevaisuus Teollisuuden alana yhteistyörobotit nähdään erittäin nopeasti kehittyvänä ja konsulttiyhtiö Goldman Sachs ennustaakin yhteistyörobottien markkinoiden kasvavan 3-4 miljardiin Yhdysvaltojen dollariin (USD) vuoteen 2020 mennessä ja jopa 6 miljardiin USD vuoteen 2025 mennessä (Lawton 2016). Myös markkinatutkimuksia tuottava ABI Research ennustaa yhteistyörobottimarkkinan kasvavan noin kymmenkertaiseksi vuosien 2015 ja 2020 välillä (Kirschner et al. 2016). Erityisesti yhteistyörobotit on liitetty termiin Industry 4.0 eli uuteen neljänteen teolliseen vallankumoukseen, jonka ennustetaan muuttavan teollisuuden toimintaa radikaalisti. Kasvava laskentakapasiteetti ja sen jatkuvasti laskeva hinta mahdollistavat älykkäiden tuotteiden leviämisen markkinoille. (The Future of Work: Employment's winners and losers 2016) Tämä mahdollistaa myös kasvun yhteistyöroboteille, jotka ovat riippuvaisia tietotekniikan kehityksestä. Erityisesti kehitys ohjelmistotekniikassa on avannut lopullisesti markkinat yhteistyöroboteille, kun ohjelmistot pystyvät nopeasti laskemaan riittävän turvalliset ohjaussignaalit robotille ja luomaan uusia mahdollisuuksia yhteistyörobottien eri sovelluksille. Tietotekniikan kehityksen myötä, tulevaisuudessa yhteistyöroboteilta odotetaan vielä enemmän toimintaa tietoteknisen ja fyysisen ympäristön välillä. Tulevaisuudessa yhteistyörobotit voisivat toimia huomattavasti monimuotoisemmin ja tekemään itsenäisesti työn kontekstin mukaisia päätöksiä. (Lawton 2016)

14 9 3. YHTEISTYÖROBOTTIEN TURVALLISUUSVAA- TIMUKSET 3.1 Standardit Yhteistyörobotteja käsitellään standardeissa ISO , ISO ja ISO/TS 15066:2016, missä määritellään perusvaatimukset ja toimintatyypit erilaisille yhteistyöroboteille. Jotta yhteistyörobotit hyväksyttäisiin standardin mukaiseksi ja saisivat CEmerkinnän, kaikkien yhteistyörobottien tulee myös noudattaa Euroopan Unionin konedirektiiviä 2006/42/EC työkoneiden turvallisuudesta. Standardit ja direktiivit määrittelevät millainen riskiarvio on toteutettava, kun uutta yhteistyörobottijärjestelmää suunnitellaan. Standardit ISO ja -2 määrittelevät yleisellä tasolla yhteistyörobottien eri yhteistyön muotoja ja niiden määritelmiä, kun taas uudempi ISO/TS 15066:2016 määrittelee tarkemmin, kuinka yhteistyörobottien riskiarviot ja käytännöntoteutus pitäisi tarkemmin toteuttaa. 3.2 Yhteistyörobottien riskit Standardit määrittelevät erilaisia riskejä, joita robottijärjestelmän suunnittelussa on otettava huomioon. Suurin robotin aiheuttama riski on luonnollisesti ihmiseen kohdistuvan fyysisen vahingon tuottaminen. Perinteisen teollisuusrobotin aiheuttamat vakavat vahingot pyritään estämään tekemällä niiden riskeistä helposti vältettäviä ja niille altistumista harvinaiseksi. Lähtökohtaisesti yhteistyörobotin ihmiselle aiheuttamat vahingot ovat kuitenkin usein väistämättömiä ja usein tapahtuvia, joten yhteistyörobottien suunnittelussa on siis huolehdittava, etteivät yhteistyörobottien aiheuttamat vammat ole liian vakavia. (Bjoern 2014) Ihmiseen robotin kohdistamien kuormien rajoitteita nimitetään biomekaanisiksi rajoiksi, joita hallitsemalla robottien riskiä aiheuttaa vahinkoa voidaan olennaisesti pienentää. Biomekaanisien rajojen eri määritelmät ja niiden vakavuudet on kirjattu standardiin ISO 15066:2016. (ISO/TS 15066: ) Robottien aiheuttamat kuormat, on jaettu kahteen eri ryhmään: vapaisiin törmäyksiin ja puristumisiin. Vapaat törmäykset ovat robotin tuottamia lyhyitä ja kimpoavia iskuja, kuten tilanteet joissa jokin robotin osa pääsee iskemään ihmistä ilman, että tapahtuu minkäänlaista puristumista eri kappaleiden väliin. Vapaiden iskujen riskien arvioinnissa on mietittävä robotin massan ja nopeuden aiheuttamaa liike-energiaa eli kevyen ja hitaasti

15 10 liikkuva robotin isku on huomattavasti vähemmän riskialtis kuin raskaan ja nopean. (ISO/TS 15066: ) Puristuminen on taas nimensä mukaisesti jonkin ihmisen ruumiinosan jatkuvaa puristumista eri kappaleiden väliin. Tällöin vaikuttavana tekijänä on vain robotin toimilaitteiden tuottama voima ja vääntö. Puristumista riskiä voidaan vähentää suunnittelemalla robotin rakenne sellaiseksi, ettei sen omiin rakenteisiin, kuten niveliin, voi puristua ihmisen ruumiinosia tai ettei robotti pysty puristamaan ruumiinosia robotin tukirakenteita tai muita ulkopuolisia osia vasten. Robotin tuottamat voimat ja väännöt on suunniteltava siten, ettei niiden ollessa maksimiasennossa, voi syntyä minkäänlaista merkittävää vahinkoa robotin käyttäjälle. (ISO/TS 15066: ) Usein yhteistyörobotin käytön kannalta olennaisimpia työskentelyalueita ovat tilanteet, joissa toimitaan lähellä standardin asettamia biomekaanisia rajoja. Jotta robotti selviytyisi työstään ja sille asetetuista suorituskykyvaatimuksista, on robotin usein käsiteltävä raskaita kappaleita suurilla nopeuksilla. Nopeuden ja kuormien sopiva valinta eri tilanteisiin on aina toistensa kompromissi, sillä korkeilla nopeuksilla ja suurilla kuormilla robotin liike-energia nousee liian korkeaksi, eikä robotin aiheuttamat kuormat ihmisille pysy biomekaanisten rajojen sisällä. (Bjoern 2014) Myös robottijärjestelmälle kokonaisuutena tulee tehdä riskiarvio, johon sisältyy kaikkien työstettävien kappaleiden, työkalujen ja ympäristön huomiointi. Niin työkalut kuin työstettävät kappaleet mitä robotti liikuttaa tulee suunnitella riskiarvion mukaan siten, etteivät nämä pysty vahingoittamaan samassa tilassa oleskelevaa ihmistä. Työkaluihin ja työstettäviin kappaleisiin pätevät samat periaatteet kuin itse robotteihinkin eli nämä eivät saa sisältää ihmiselle vaarallisia piirteitä, kuten leikkaavia mekanismeja tai teräviä reunoja. (ISO/TS 15066: ) 3.3 Erilaiset ISO-standardin mukaiset yhteistyörobottien yhteistyötavat ISO-standardit ISO ja ISO määrittelevät yhteistyöroboteille neljä eri yhteistyötapaa, jotka määrittelevät robotin ja ihmisen välistä toiminnallisuutta. Ääripäissä ovat perinteinen teollisuusrobotti, jossa ihmisen ja robotin välillä ei ole lainkaan samassa tilassa tapahtuvaa yhteistyötä sekä voimarajoitteinen yhteistyörobotti, joka mahdollistaa kokonaisvaltaisen yhteistyön yhteisessä tilassa. Yhteistyörobotit voivat toimia monen eri

16 11 yhteistyötavan mukaisesti, eikä yhteistyörobotteja ole määritelty toimimaan vain pelkästään yhden tyypin mukaisesti. (SFS-EN ISO ; ISO/TS 15066: ) Valvottu pysäytys Perinteinen teollisuusrobotti ei sisällä lainkaan valmiuksia toimia yhteistyössä ihmisen kanssa, vaan robotin toiminta on rajoitettu toimimaan vain itsenäisesti. Perinteisestä teollisuusrobotista ensimmäinen yhteistyörobotiikan toimintatapa on valvottu pysäytys, joka tietyissä määrin mahdollistaa ihmisen työskentelemisen robotin työtilassa. Erona perinteisellä teollisuusrobotilla ja valvotulla pysäytyksellä varustetulla yhteistyörobotilla on yhteistyörobotin mahdollisuus olla päällä ja toimintakykyisenä ihmisen astuessa robotin työtilaan, kun perinteisen teollisuusrobotin on aina sammutettava toimilaitteensa täysin ennen työtilaan menoa. Valvotulla pysäytyksellä varustettu yhteistyörobotti mahdollistaa siis tehokkaamman työskentelyn robotin ja ihmisen välille ilman turhia katkoksia. (ISO/TS 15066: ) Kuten perinteinen teollisuusrobotti, valvotulla pysäytyksellä varustettu yhteistyörobotti ja ihminen on erotettu joko fyysisillä esteillä, kuten aidoilla ja ovilla tai vaihtoehtoisesti valokennoilla, jotka aktivoituessaan pysäyttävät koneen toiminnan. Molemmat rajoitteet toimivat samalla periaatteella eli ihmisen kulkiessa niin ovesta kuin valokennojen läpi robotin toiminta pysähtyy, mutta yhteistyörobotti pysyy edelleen toimintakykyisenä ja valmiina työskentelemään ihmisen poistuessa robotin työalueelta. (ISO/TS 15066: ) Valvottu pysäytys mahdollistaa yhteistyörobottijärjestelmän, missä robotti hoitaa itsenäisesti useimmat työvaiheet, mutta tarvittaessa ihminen voi nopeasti astua robotin työtilaan ja tehdä haastavan työvaiheen robotin toiminnan keskeydyttyä ilman suurempaa pysäytystä robotin työskentelyssä. Tällainen työvaihe voi olla yksinkertaisimmillaan valmiin tavaran noutaminen työtilasta tai esimerkiksi robotin tekemän työn laadun tarkkailua Käsin ohjaaminen Käsinohjattu yhteistyörobotti kykenee nimensä mukaisesti toimimaan ihmisen kanssa yhteistyössä, kun robotin kanssa työskentelevä ihminen ohjaa robotin toimintaa käsin jonkinlaisella ohjauslaitteella. Käsinohjaus ei siis mahdollista robotin omatoimista liikkumista yhteistyötilassa, vaan kaikki robotin liikkeet tapahtuvat käyttäjän opastuksella. Kun

17 12 yhteistyötila kytkeytyy päälle ihmisen astuessa käsiohjatun robotin työtilaan, robotin toiminta pysähtyy välittömästi valvotun pysäytyksen avulla ja pysäytys kuittaantuu pois vasta käyttäjän otettua kiinni robotin ohjauslaitteesta. Ihmisen ollessa työtilassa valvottu pysäytys pysyy pois päältä vain, kun käyttäjän kädet ovat kiinni ohjauslaitteissa. Pysäytys kytkeytyy heti uudestaan päälle käyttäjän päästäessä ohjainlaitteista irti. Valvottu pysäytys kytkeytyy myös pois päältä, kun ihminen lähtee yhteistyötilasta ja tällöin robotti voi toimia normaalin teollisuusrobotin tavoin. (ISO/TS 15066: ) Riskiarviota varten on tärkeä määrittää käsinohjatulle yhteistyörobotille selkeät nopeusja liikerajoitukset, jotta robotti ei pääse vahingoittamaan sen käyttäjää. Alhainen nopeusrajoitus estää suurien liike-energioiden synnyn ja näin mahdollisien vaarallisten kimmoisien törmäysten synnyn. Liikerajoitukset estävät puristumiset robotin ja mahdollisien ulkopuolisien rakenteiden tai esineiden välillä. (ISO/TS 15066: ) Käsinohjausta käytetään yleisesti ihmiselle liian raskaiden taakkojen kannatteluun ja näiden asennon kääntämiseen (Peshkin & Colgate 1999). Käsinohjaus mahdollistaa intuitiivisen ja turvallisen tavan hankalienkin kappaleiden liikuttamiseen, sillä käyttäjän tarvitsee vain omilla käsillään asettaa kappale haluttuun asentoon. Käsinohjaus mahdollistaa myös robotin liikkeiden opettamista käsin, jolloin robotin käyttäjä asettaa robotin manipulaattorin haluttuun asentoon ja tallentaa kyseisen asennon. Kun kaikki asennot on opetettu robotille, voidaan näistä muodostaa eri asentojen liikesarjoja, joiden avulla robotti voi työskennellä Nopeuden ja vähimmäisetäisyyden valvonta Rajoittavina tekijöinä yhteistyörobotissa voi olla etäisyys ja nopeus, mitä seuraamalla taataan samassa tilassa olevan ihmisen turvallisuus. Ajatuksena on, että valvomalla robotin ja ihmisen etäisyyttä voidaan varmistua, ettei robotti pysty osumaan ihmiseen ja näin vahingoittamaan tätä. Nopeutta valvotaan, jotta se ei ylittäisi ennalta määrättyjä parametreja ja onnistuisi sitä kautta aiheuttamaan turvallisuusriskejä käyttäjälle. (ISO/TS 15066: ) Perusperiaatteena etäisyys- ja nopeusrajoitteisessa yhteistyörobotissa on pitää robotin ja ihmisen välinen etäisyys tietyissä rajoissa eri nopeuksilla. Rajoja voidaan säätää sen mukaan, millaisilla nopeuksilla yhteistyörobotti liikkuu eli robotin hidastaessa liikkeitään ihminen voi työskennellä lähempänä robottia. Jos nämä rajat ylittyvät, järjestelmä voidaan asentaa sellaiseksi, että robotti joko automaattisesti hidastaa nopeutta ihmisen lähestymisen mukaan tai pysähtyy valvotulla pysäytyksellä. Rajojen palatessa normaaliksi ro-

18 13 botti voi taas liikkua ja kiihdyttää haluamaansa nopeuteen. Robotti voi myös pyrkiä löytämään vaihtoehtoisen liikeradan, mikä ei aiheuta etäisyysrajoitteiden täyttymistä. (ISO/TS 15066: ) Tehon ja voiman rajoittaminen luontaisesti turvallisella suunnittelulla tai ohjauksella Korkein yhteistyörobotiikan yhteistyötapa on työtila, jossa robotti ja ihminen voivat molemmat toimia täysin yhdessä ilman minkäänlaisia etäisyysrajoitteita. Tällöin robotin rajoitteena on sen tuottama voima ja teho, mitä hallitsemalla saavutetaan turvalliset biomekaaniset rajat. Voimarajoitteista yhteistyörobottia suunniteltaessa on erityisesti otettava huomioon kohdassa 3.2 esitellyt kuormat, joiden hallitsemiseksi robotin voima, vääntö, rakenne, ulokkeiden massa ja liikenopeus on suunniteltava riskiarvioiden mukaiseksi. Tämän yhteistyötavan mukaisen yhteistyörobotin oletetaan törmäävän toimiessaan ihmiseen, joten kaikkien robotin tekemien liikkeiden tulee ottaa tämä huomioon ja varmistaa ettei robotti pysty millään liikkeellä vahingoittamaan ihmistä. (ISO/TS 15066: ) Voimarajoitteisen yhteistyörobotin riskejä voidaan välttää passiivisilla ja aktiivisilla keinoilla. Passiivisilla keinoilla pyritään suunnittelemaan yhteistyörobotin rakenne sellaiseksi, ettei robotti pysty robotin rakenteiden avulla vahingoittamaan ihmistä. Rakennetta voidaan parantaa esimerkiksi rajoittamalla nivelten liikeratoja, ettei ihmisen ruumiinosia voi puristua robotin omien osien väliin tai muita ulkopuolisia osia vasten. Välttämällä teräviä reunoja ja asentamalla pehmusteita robottiin voidaan kasvattaa robotin passiivista turvallisuutta. Myös kohdassa 3.2 mainittujen vapaiden iskujen varalta robotin rakenne täytyy suunnitella siten, ettei sen ulokkeiden liike-energiat kasva liian suuriksi. (ISO/TS 15066: ) Aktiiviset turvallisuuden suunnittelukeinot ovat robotin ohjaukseen liittyviä asioita. Robotin liikeratojen ja nopeuksien tulee olla sellaisia, etteivät liike-energia ja törmäyksien kohde aiheuta liian suuria riskejä. Myös robotin aiheuttamia puristuksien ja vääntömomenttien tulee olla sellaisia, etteivät ne aiheuta vaaraa robotin kanssa toimivalle ihmiselle. Yhteistyörobotti voi myös pyrkiä hahmottamaan ympäristöään ja sen mukaan rajoittamaan omaa toimintaansa. (ISO/TS 15066: )

19 14 4. HARJOITUSTYÖ Tässä työssä on pyritty esittämään yhteistyörobotiikan keskeisimpiä piirteitä ja niiden perusteella on luotu yhteistyörobotteja käsittelevä harjoitustyö. Yhteistyöroboteista pyritään selventämään harjoitustyön avulla mitkä ovat niiden olennaisimmat piirteet ja mitkä ovat yhteistyörobotiikan merkittävimmät erot perinteiseen teollisuusrobotiikkaan verrattuna. Myös yhteistyörobottien käytännöntoimintaa pyritään tuomaan esiin tällä harjoituksella toteuttamalla yksinkertainen ohjelmointiharjoitus oikealla yhteistyörobotilla. Työn pohjalta tehty harjoitustyö koostuu kahdesta eri osuudesta. Ensimmäisessä teoriapainotteisessa osuudessa opiskelijat menevät laitoksen robottilaboratorioon, missä heidän on tarkoitus tutkia laboratoriossa olevaa yhteistyörobottia ja selvittää vastaukset työohjeessa annettuihin kysymyksiin. Löydettyään vastaukset kysymyksiinsä opiskelijat luovat yksinkertaisen pick and place- tyyppisen ohjelman laboratorion yhteistyörobotilla. Ohjelmointi tulee suorittaa käsin opettamalla ja käytännönosuudella opiskelijoille pyritään hahmottamaan, millaiseen toimintaan yhteistyörobotti käytännössä pystyy. Harjoitustyön ohje on lisätty liitteeksi tähän työhön. 4.1 Teoriaosuus Teoriaosuuden aikana opiskelijoiden tulee pohtia joko yksin tai ryhmässä yhteistyörobotiikalle ominaisia piirteitä. Tavoitteena on, että opiskelijat ymmärtäisivät tässä työssä mainitut yhteistyörobotiikan erityispiirteet, kuten standardien määrittelemät yhteistyörobotiikan yhteistyötavat, käytännön sovellukset ja perimmäiset erot perinteisiin teollisuusrobotteihin. Kysymykset on esitetty niin, että opiskelijat joutuvat tutkimaan työtä varten asetettua yhteistyörobottia ja tekemään sen toiminnasta ja rakenteesta johtopäätöksiä. 4.2 Pick and place- harjoitus Harjoitus sisältää myös käytännönosuuden, missä opiskelijat pääsevät käyttämään oikeaa yhteistyörobottia. Käytännönosuuden tarkoituksena on päästää opiskelijat näkemään, kuinka yhteistyörobottia on mahdollista ohjelmoida ja erityisesti demonstroida kuinka

20 15 helppoa yhteistyörobottien ohjelmointi käytännössä on. Ohjelmointityö on yksinkertainen pick and place-tyyppinen liike, missä robotti käsketään liikkumaan tiettyyn pisteeseen, tarttumaan kappaleeseen kiinni ja siirtämään kappale johonkin toiseen pisteeseen. Tämä ohjelma on tarkoitus toteuttaa yhteistyörobottien mahdollistamalla käsin opetuksella, missä opiskelija omin käsin asettelee robotin haluttuun asentoon ja lopuksi tallentaa tämän asennon. Luomalla useita asentoja ja yhdistelemällä näitä saadaan lopuksi muodostettua kokonainen liikesarja, missä robotti suorittaa halutut tehtävät. Käytännönosuutta varten on luotu ohjeet, kuinka laboratorion yhteistyörobottia tulisi käsitellä ja kuinka laitteiston ohjelmointi käytännössä tapahtuu. Ohjeilla pyritään varmistamaan, etteivät opiskelijat käytä laitteistoa väärin ja mahdollisesti riko robottikalustoa. Toisaalta työn tarkoituksena ei ole, että opiskelijat keksivät itse, kuinka robottia ohjelmoidaan vaan työn tavoitteena on demonstroida, kuinka yhteistyörobotteja ohjelmoidaan.

21 16 5. YHTEENVETO Yhteistyörobotit ovat kehittyneet nopeasti viimeisen 20 vuoden aikana suhteellisen yksinkertaisista nostolaitteista täyteen yhteistyöhön kykeneviin robottikäsiin, jotka pystyvät toimimaan täysin itsenäisesti ihmisen läsnä ollessa. Tämän kehityksen on mahdollistanut teollisuuden uudet tarpeet joustavammalle tuotannolle, jossa tuotteiden muunneltavuus, tuotantolinjojen nopea muokattavuus ja parantunut ergonomia on havaittu tärkeiksi piirteiksi. Toisaalta tekniikan kehittyminen ja tätä kautta robottien parantunut turvallisuus ovat ylipäätänsä mahdollistaneet yhteistyörobottien olemassaolon. Koska turvallisuus on robotiikan tärkeimpiä osa-aloja, niin myös yhteistyörobotit joutuvat toimimaan tarkasti eri standardien mukaisesti. Standardit määrittelevät selkeät raamit, miten yhteistyörobotit toimivat ja millaisia ominaisuuksia näillä saa olla. Standardien yhteistyön eri yhteistyötoimintatavat on määritelty robottien aiheuttavien riskien perusteella ja sopiva yhteistyön tapa valitaan näiden riskien perusteella. Yhteistyörobottimarkkinoille odotetaan voimakasta kasvua lähitulevaisuudessa ja yhteistyörobotit päätyvätkin nykyään sekä pienempien, että suurempien yritysten tuotantolinjoille. Erityisesti yhteistyörobotit erottuvat perinteisistä teollisuusroboteista niiden joustavuuden takia ja miten niiden avulla on onnistuttu automatisoimaan töitä, joiden automatisointi perinteisellä teollisuusrobotilla olisi ollut liian haastavaa tai kallista. Työtä varten tehdyssä harjoitustyössä on pyritty tuomaan esiin näitä yhteistyörobotiikan keskeisimpiä piirteitä ja tutustuttamaan opiskelijat yhteistyörobotiikan käytännön toimintaan ohjelmointiharjoituksen avulla. Harjoitustyössä on painotus yhteistyörobottien turvallisuuteen ja siitä määrääviin standardeihin, mutta harjoitustyöllä pyritään myös luomaan omien pohdintojen perusteella kokonaiskuva alasta.

22 17 LÄHTEET Bernier Catherine Case Study: Universal Robots in Volkswagen Facilities, Robotiq, web page. Available (accessed ): Study-Universal-Robots-in-Volkswagen-Facilities. Bjoern, M. (2014). Industrial Safety Requirements for Collaborative Robots and Applications, ABB Corporate Research, esitelmä, 46 p. Bélanger-Barrette Mathieu What is an Average Price for a Collaborative Robot?, Robotiq, web page. Available (accessed ): Bélanger-Barrette, M. Fanuc's First Collaborative Robot: CR-35iA, web page. Available (accessed ): Campeau-Lecours, A., Foucault, S., Laliberte, T., Mayer-St-Onge, B. & Gosselin, C. (2016). A Cable-Suspended Intelligent Crane Assist Device for the Intuitive Manipulation of Large Payloads, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol. 21(4), pp Company News: Universal Robots Keeps Delivering High Double-Digit Growth (2017). in: Newstex Trade & Industry Blogs, Newstex, Chatham, Ergonomic glass handling, SCAGLIA INDEVA s.p.a., web page. Available (accessed ): Fast-Berglund, Å, Palmkvist, F., Nyqvist, P., Ekered, S., Åkerman, M., Chalmers University of Technology, Department of Product and Production Development, Production Systems, Chalmers tekniska högskola & Institutionen för produkt- och produktionsutveckling, Produktionssystem (2016). Evaluating Cobots for Final Assembly, Procedia CIRP, Vol. 44 pp The Future of Work: Employment's winners and losers (2016). Management Today, pp. 40. Innovative human-robot cooperation in BMW Group Production, BMW Group, web page. Available (accessed ): ISO/TS 15066:2016 (2016). Robots and robotic devices Collaborative robots, Suomen Standardisoimisliitto SFS ry,

23 18 Kirschner, D., Velik, R., Yahyanejad, S., Brandstötter, M. & Hofbaur, M. (2016). YuMi, come and play with me! a collaborative robot for piecing together a tangram puzzle, Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics), pp Knight Will Smart Robots Can Now Work Right Next to Auto Workers, MIT Technology Review, web page. Available (accessed ): Lawton, J. (2016). Collaborative ROBOTS, INTECH, Vol. 63(5), pp. 12. LBR iiwa, KUKA AG, web page. Available (accessed ): Ostergaard, E.H. (2012). Lightweight robot for everybody, IEEE Robotics and Automation Magazine, Vol. 19(4), pp Peshkin, M.A., Colgate, J.E., Wannasuphoprasit, W., Moore, C.A., Gillespie, R.B. & Akella, P. (2001). Cobot architecture, IEEE Transactions on Robotics and Automation, Vol. 17(4), pp Peshkin, M. & Colgate, J.E. (1999). Cobots, Industrial Robot: An International Journal, Vol. 26(5), pp Pittman, K. A History of Collaborative Robots: From Intelligent Lift Assists to Cobots, engineering.com:, web page. Available (accessed ): ing.com/advancedmanufacturing/articleid/13540/a-history-of-collaborative-robots- From-Intelligent-Lift-Assists-to-Cobots.aspx. Pittman, K. INFOGRAPHIC: A Brief History of Collaborative Robots, Engineering.com, web page. Available (accessed ): SFS-EN ISO (2011). Robots and robotic devices. Safety requirements for industrial robots. Part 1: Robots, Suomen Standardisoimisliitto SFS ry, SFS-EN ISO (2011). Robots and robotic devices. Safety requirements for industrial robots. Part 2: Robot systems and integration, Suomen Standardisoimisliitto SFS ry, YuMi, ABB, web page. Available (accessed ):

24 19 LIITE A Harjoitustyön ohje Harjoitustyön esittely Tässä harjoitustyössä tavoitteena on tutustua yhteistyörobottien toimintaan, mahdollisuuksiin, rajoitteisiin ja eroihin perinteisiin teollisuusrobotteihin verrattuna. Harjoitustyössä tutustutaan kone- ja tuotantotekniikan laboratorion robottilaboratorion yhteistyörobottikalustoon, joita opiskelijat pääsevät tutkimaan ja ohjelmoimaan. Harjoitustyö koostuu kahdesta osasta, joista ensimmäisessä tarkoituksena on tutkia yhteistyörobottia ja tehtyjen havaintojen perusteella vastata tässä ohjeessa annettuihin kysymyksiin. Toisessa osassa tutustutaan yhteistyörobotin toimintaan käytännössä ja luodaan yhteistyörobotille yksikertainen pick and place-tyyppinen kappaleenpoimintaohjelma, joka toteutetaan käsin opettamalla. OSA 1. Yhteistyörobotin tarkastelu Tässä osuudessa pyritään selventämään yhteistyörobotiikan perusteita ja eroja perinteisiin teollisuusrobotteihin, tutkimalla yhteistyörobotin rakennetta ja tekemällä siitä johtopäätöksiä. Tätä osuutta varten menkää ryhmässä kone- ja tuotantotekniikan laboratorion robottilaboratorioon konetalossa ja etsikää luokasta UR5-yhteistyörobotti (kuva 1). Tutkikaa robotin rakennetta ja vastatkaa alla oleviin kysymyksiin. Kuva 1. UR5-yhteistyörobotti

25 20 Miten tarkasteltava robotti eroaa perinteisestä teollisuusrobotista? Tarkastele robottia turvallisuuden näkökulmasta. Millaisia riskejä robotin käyttäminen voi aiheuttaa? Miten tarkasteltava yhteistyörobotti huolehtii riskien minimoinnista? Millaisiin sovelluksiin tarkasteltava yhteistyörobotti voisi parhaiten sopia? Mieti olisiko tehokkaampaa käyttää perinteistä teollisuusrobottia. Arvioi mitä yhteistyörobotiikan standardin ISO/TS yhteistyötapaa tarkasteltava robotti vastaa ja syitä miksi tarkasteltava yhteistyörobotti kuuluu mielestäsi valittuun spesifikaation? Suunnittele case-esimerkki, missä yhteistyörobotti on lisätty osaksi tuotantoa. Perustele miksi yhteistyörobotin käyttö olisi tähän paras vaihtoehto. Miksi parempi kuin pelkkä ihminen tai perinteinen teollisuusrobotti? OSA 2. Pick and place- ohjelma käsin opettamalla Tässä osassa tehtävänä on luoda yhteistyörobotille ohjelma, joka suorittaa pick and placetyyppisen kappaleenpoimintaoperaation. Ohjelmaa varten tarvittavat robotin asennot opetetaan robotille asettamalla robotti haluttuihin asentoihin käsin ja lopuksi nämä asennot yhdistetään yhdeksi kokonaiseksi liikesarjaksi. Tällä harjoituksella pyritään esittämään, millaista yhteistyörobotin ohjelmointi käytännössä on ja miten käsin opettamisen mahdollisuus helpottaa robotin ohjelmointia. Ohjelman on tarkoitus liikuttaa robotin työkalu ensin haluttuun pisteeseen, mistä robotti voi nostaa kappaleen ilmaan. Seuraavaksi robotin työkalun on tarkoitus siirtyä hieman sivummalle ja asettaa kappale uudelle paikalle. Seuraavat ohjeet ovat UR5-yhteistyörobotille: 1. Jos robotti ei ole valmiiksi päällä, niin käynnistäkää järjestelmä painamalla ohjausyksikön virtanäppäintä. 2. Siirtykää ohjausyksikössä ohjelmointitilaan. 3. Vapauttakaa robotti käsiohjaustilaan painamalla ohjausyksikön taustapuolella olevaa nappia pohjassa ja liikuttakaa käsin robotti haluttuun asentoon. 4. Lisää Program->Structure-valikosta Move-käsky ohjelmaan. Mene Program->Command ja valitse vasemmalta listasta Waypoint Move-komennon alta. Aseta nykyinen asento Waypointiksi.

26 21 5. Lisää Program->Structure->Wizard kohdasta gripperille uusi tila ja muokkaa sen ominaisuuksia Program->Command-välilehdestä. 5. Toista kohdat 3, 4. ja 5. jokaiselle eri asennolle lisäämällä uusia Move-komentoja, asettamalla näille uudet Waypointit ja ohjelmoimalla työkalun aukeamaan ja sulkeutumaan. 6. Lopuksi voit suorittaa ohjelman painamalla Play-näppäintä näkymän alalaidassa. Ennen ohjelman suorittamista järjestelmä pyytää ajamaan robotin alkuasentoon, joten paina auto-näppäintä pohjassa tämän suorittamiseksi. Tämän jälkeen robotti suorittaa ohjelman. 7. Ohjelman suoritus pysähtyy, kun painetaan ohjausyksikön Stop-painiketta tai hätäseiskytkintä. 8. Videoikaa robotin liikesarja ja ottakaa valokuva ohjelmakoodista. Vinkkejä: - Älä aja robottia ensimmäisellä testiajolla täydellä nopeudella! Voit säätää robotin nopeutta näkymän alalaidassa olevasta liukukytkimestä. - Aseta työkalun puristusvoima pienemmäksi. - Haluttu paikka kappaleen nostolle tai pudotukselle kannattaa aina paikantaa ensin XY-suunnassa omalla liikkeellään ja sen jälkeen siirtyä Z-suunnassa, jolloin kappale liikkuu vain ylös tai alas.