16.9. RFID-tekniikka. Kari Hänninen, Finn-ID Oy. Konenäkö. Harri Ahlroth, Oy Delta-Enteprise Ltd.

Transkriptio

1 Luento-ohjelma 8.9. Kurssin esittely ja johdanto. Kappaleiden tunnistus ja idenfiointi RFID-tekniikka. Kari Hänninen, Finn-ID Oy. Konenäkö. Harri Ahlroth, Oy Delta-Enteprise Ltd Ohjelmoitavat logiikat ja niiden soveltaminen kappaletavara-automaatiossa I. Ohjelmoitavan logiikan rakenne, toiminta ja ohjelmointi. IEC standardi. Mika Strömman Ohjelmoitavat logiikat ja niiden soveltaminen kappaletavara-automaatiossa II. Automaatio-ohjelmointi. IEC standardi. PC-pohjaiset valvomot. Mika Strömman Tiedonsiirto. Väylät ja lähiverkot. Järjestelmien integrointi. Jukka Peltola Kappaleiden kuljetus ja varastointi. Erilaiset kuljettimet, varastot, ja vihivaunujärjestelmät Automaattivarastot ja niiden ohjausjärjestelmät. Simuloinnin käyttö varastojen mitoituksessa ja ohjauksen suunnittelussa. Ahti Rossi, Pesmel Oy Teollisuusrobotit ja niiden soveltaminen NC-koneet ja FM-järjestelmät. Tuotantosolut. Tuotannonohjaus Elektroniikkatuotannon automaatio. Juha Kemiläinen Automaatiosovelluksen suunnittelu ja projektin läpivienti.yhteenveto. Mika Strömman. 1

2 Luennon sisältö Teollisuusrobotti peruskäsitteitä Robotin ohjausjärjestelmä Robotti osana tuotantosolua Robottien ohjelmointi Robottijärjestelmän suunnittelu Robottijärjestelmän kannattavuus Tilastoja Suomen Robotiikkayhdistys 2

3 Robotti historiaa v tsekkiläisen Karel Capekin näytelmässä (= kone, joka tekee ihmisen työtä, tsekinkielen sanan merkitys on liittynyt alunperin maaorjiin ja työntekoon). Suosittu teema myöhemmin Science Fictionissa, mm. Isaac Asimov on kehitellyt robotti-käsitettä ja robotiikan peruslakeja. Teollisuusrobotit Industrial Robots Ensimmäinen kaupallinen teollisuusrobotti oli Unimation 1960-luvun alussa (Joseph F. Engelberger). Liikkuvat robotit Mobile Robots, Robot Vehicles, etc. Palvelurobotit Service Robots 3

4 Teollisuusrobotin määritelmä IFR:n (International Federation of Robotics) hyväksymä määritelmä: Automaattisesti ohjattu, uudelleenohjelmoitava, monikäyttöinen käsittelylaite, jolla on kolme tai useampia uudelleenohjelmoitavia akseleita (vapausasteita), jotka voidaan sijoittaa kiinteästi paikalleen tai liikkuviksi teollisuuden automaatiosovelluksissa 4

5 Teollisuusrobottien käyttökohteet Kappaleiden lähisiirrot Purku lavoilta tai paleteilta. Lavojen tai palettien täyttö. Kappaleen asettaminen kiinnittimeen tai koneeseen. Kappaleen ottaminen kiinnittimestä tai koneesta. Kappaleiden prosessointi Maalaus Hitsaus Hionta jne. Tuotteiden osa- tai loppukokoonpano Tuotteiden pakkaus 5

6 Kinematiikka Kinemaattinen ketju, liikevarsisto: nivelet ja niitä yhdistävät liikevarret (joints and links). Vapausaste (degree of freedom, dof): kiertoliike, suoraviivainen liike. Robottijärjestelmään lisätään usein robotin (liikevarsiston) ulkoisia vapausasteita esimerkiksi työkappaleen siirtoon tai pyöritykseen. Sama ohjain voi koordinoida kaikkien vapausasteiden liikkeiden suoritusta. Vapausasteen ohjaus: pisteohjaus, servo-ohjaus Suora kinematiikka: robotin tarttujan tai työkalun asema työavaruudessa lasketaan kinemaattisen ketjun eri vapausasteiden asemien ja kinemaattisen ketjun (liikevarsiston) tunnetun geometrian avulla. Käänteinen kinematiikka: Robotin tarttujan tai työkalun asema työavaruudessa on annettu. Tehtävänä on ratkaista vapausasteiden asemat eli kinemaattisen ketjun (liikevarsiston) konfiguraatio. Ratkaisu ei aina ole yksikäsitteinen, jos dof > 3. Erikoispisteet on otettava huomioon ohjelmoinnissa ja ohjauksessa. 6

7 RAKENTEET Yleisempien robottityyppien rakenne-esimerkkejä 1/3 Nimitys pääakselin mukaan Rakenne Kinemaattinen kaavio Työalue Suorakulmainen robotti Sylinterirobotti Lähde: ISO

8 RAKENTEET Portaalirobotti Lähde: Krupp MaK Maschinenbau GmbH 8

9 RAKENTEET Yleisempien robottityyppien rakenne-esimerkkejä 2/3 Nimitys pääakselin mukaan Rakenne Kinemaattinen kaavio Työalue Napakoordinaatistorobotti Scara-robotti Lähde: ISO

10 RAKENTEET SCARA-robotti Scara = Selective Compliance Assembly Robot Arm (tiettyyn suuntaan joustava kokoonpanorobottikäsivarsi) Lähde: Adept Technology Inc 10

11 RAKENTEET Yleisempien robottityyppien rakenne-esimerkkejä 3/3 Nimitys pääakselin mukaan Rakenne Kinemaattinen kaavio Työalue Kiertyvänivelinen robotti Rinnakkaisrakenteinen robotti Lähde: ISO

12 RAKENTEET Kiertyvänivelinen teollisuusrobotti 12

13 RAKENTEET Tyypillinen sivultapäin esitetty robotin työaluekuva 13

14 RAKENTEET Teollisuusrobotti ja tavallisimmat komponentit Lähde: ABB 14

15 Robottien toimilaitteet Pneumaattiset + Nopeatoimisuus, + Edullinen hinta, - Servo-ohjauksien toteuttaminen vaikeaa. Hydrauliset + Käytetään erityisesti suurilla kuormilla (hyvä teho/paino-suhde), - Laitteiden korkea hinta, mm. erillinen hydrauliikkakoneikko, - Hydrauliikkaan liittyvät ympäristöongelmat. Sähköiset + Hydrauliikkaan verrattuna edullisempi hinta ja siisteys, + Sähkökäyttöjen säädettävyys on hyvä, servo-ohjaukset ovat helposti toteutettavissa. 15

16 Robottien anturointi Sisäinen anturointi nivelten paikan ja nopeuden mittaukseen Nopeusanturina esim: - takogeneraattori - optinen enkooderi (inkrementaalinen) Paikka-anturina esim: - optinen enkooderi - resolveri tai synkro - potentiometri Ulkoinen anturointi työkohteen ja ympäristön havaitsemiseen Suuri joukko erilaisia mahdollisia antureita riippuen työtehtävän ja työympäristön asettamista vaatimuksista mm. erilaiset kosketus- ja voimaanturit, lähestymisanturit, (hitsauksen) railonseuranta-anturit, konenäköön perustuvat anturit yms. 16

17 PAIKOITUS JA RATAOHJAUS Liikeohjauksen suoritus Yhden nivelen paikkasäätö: 17

18 Tuote-esimerkki ulkoisen anturin liittämisestä robotin ohjausjärjestelmään (hitsauksen railonseuranta, ABB WeldGuide) PC:ssä olevaa ohjelmistoa käytetään hitsaustehtävän opetuksessa ja ohjelmoinnissa robotille (WeldGuide Operating Manual, ABB, 2006). 18

19 Robotin tarkkuus Tavoitepiste x,y,z robotin sovellusohjelmassa. Robotin ohjausjärjestelmä ohjaa robotin tavoitepisteeseen. Suoritetaan useita toistoja. Asemointitarkkuus = maksimipoikkeama tavoitepisteestä. Toistotarkkuus = suurin havaittu poikkeama kahden eri toiston välillä. Toistotarkkuus < Asemointitarkkuus (Toistotarkkuus on parempi) Tarkkuudet eivät ole vakioita, vaan ne riippuvat mm: kuormasta, työavaruuden alueesta, liikenopeudesta, jos kysymyksessä on ajaminen (rata)pisteen kautta. 19

20 Robotin tarkkuus kirjoittava teollisuusrobotti (lähde: wikimedia) An industrial robot, which writes down the bible on rolls of paper. The machine draws the calligraphic lines with high precision. Like a monk in the scriptorium it creates step by step the text. 20

21 ROBOTTIEN OHJAUS JA SÄÄTÖ Ohjausjärjestelmän tavallinen koostumus Keskusyksikkö Massamuisti ohjelmien (toiminta-sekvenssien) tallennusta varten Käsiohjain (liitäntä) operointia, ohjelmointia varten Liitännät ulkoisia tietokoneita varten Nivelkohtaiset servotoimilaitteet Teholähteet, jotka muuttavat sähkönsyötön järjestelmälle ja laitteille sopivaksi 21

22 ROBOTTIEN OHJAUS JA SÄÄTÖ Ohjausjärjestelmän piirteitä ja toimintoja Ohjelmien tulkinta liikekäskyiksi Toimilaitteiden takaisinkytketty ohjaus (servo-ohjaus) Toimintaympäristön havainnointi antureiden avulla Muualla tehdyn ohjelman ymmärtäminen Robotin sisäisen toiminnan tarkkailu eli itsediagnostiikka 22

23 ROBOTTIOHJAUKSEN TEHTÄVÄT 1/2 Liikeohjauksen tehtävät: Toimilaitteiden ohjaaminen paikka-ohjearvoon myös haluttu liiketila säilyttäen (servotehtävä) Liikkeet ohjelmien ajon, ohjelmoinnin ja opetuksen aikana Ohjelmointiin ja opetukseen liittyvät tehtävät: Liikeratojen muodostaminen käsiohjaimen avulla (tai muualla luotujen robottiohjelmien hyväksyminen) Liikkeiden yksinkertainen hidastaminen robottiohjelmistojen testausvaiheessa Loogisten rakenteiden muodostaminen robottiohjelmaan sekä aistimien vaikutuksen huomioon ottaminen Ohjelmien muuttaminen eli editointi Ohjelmien talletus ja lataaminen 23

24 ROBOTTIOHJAUKSEN TEHTÄVÄT 2/2 Ohjelmien toisto ja liikkeiden suoritus: Robottiohjelmien tulkinta tavallisesti käskyrivi kerrallaan Liikkeiden lisäksi aistimien (ympäristön) vaikutus liikeratoihin ja vaiheiden suoritusjärjestykseen Turvallisuustoimintojen toteuttaminan: Hätäpysäytys ja väärien liikkeiden estäminen Diagnostiikka huoltoa varten Robotin toiminnan alustaminen esimerkiksi sähköhäiriön jälkeen Testaus Apuna huoltotehtävissä ja käyttöönotossa: Osittainen robotin toiminta huoltotehtäviä varten - esimerkiksi jarrut on saatava auki käsivarren liikuttamiseksi moottoreita käyttämättä 24

25 Robotti osana tuotantosolua Seuraavassa on esimerkinomaisesti luonnehdittu: soluohjauksen erilaiset toiminnot soluohjaukseen liittyviä erilaisia laitteita ja järjestelmiä tiedonsiirtotapoja eri laitteiden ja järjestelmien välillä soluohjauksen ja robotin välistä tyypillistä tiedonvaihtoa kolme esimerkkiä tuotantosoluista tai järjestelmistä, joissa robotti on yhtenä laitteena 25

26 SOLUOHJAUKSET Soluohjauksen sisältämiä toimintoja Solun tilan ylläpito ja näyttö sekä ohjauksen perustoiminnot (käyntiin, seis, kuittaus, käsiohjaus) Kirjanpito järjestelmän puskureissa tai varastossa olevista tuotteista Tuotanto-ohjelman mukainen töiden valinta, ohjaus ja töiden valvonta Tuote- tai työkohtaisten käsittelytietojen ylläpito ja välitys laitteille (parametrinen ohjaus) Robottiohjelmien ylläpito ja välitys laitteille (massamuistiohjelmistot) Testitulosten talletus Tapahtumahistorian keruu ja tilastointi Vikatilannetuki ja selitykset käyttäjille Jäljitettävyyskirjanpito 26

27 SOLUOHJAUKSET Tyypillisiä soluohjaukseen liittyviä laitteita Robotin ohjaimet Ohjelmoitavat logiikat Viivakoodin luku- ja tulostuslaitteet Saattomuistien luku- ja kirjoituslaitteet Tuotannon ohjauksen tietokonelaitteet Muut tietokonelaitteet (esim. näkö-järjestelmät, vihivaunujärjestelmät) 27

28 SOLUOHJAUKSET Tiedonvaihtotapoja järjestelmien välillä jaetut tiedostot jaettuihin tiedostoihin perustuvat yhteiset tietokannat jaettu kyselypohjainen tietokanta (SQL-kannat) sanomien lähetys tai sarjamuotoiset verkkoyhteydet (esim. socket-yhteydet) oliorajapinnat (esim. RPC tai DCOM) 28

29 SOLUOHJAUKSET Soluohjauksen tyypillisiä komentoja robotille Numerorekisterin tai muuttujan luku ja kirjoitus Paikkarekisterin luku ja kirjoitus Analogiasignaalien luku ja kirjoitus Robottiohjelman lataus robotin muistiin Robottiohjelman käynnistys ja pysäytys Robotin virheilmoitusten havainnointi 29

30 SOLUOHJAUKSET Pakkauslinja 30

31 SOLUOHJAUKSET Lähettämövarasto 31

32 SOLUOHJAUKSET Soluohjauksen päänäyttö 32

33 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Ohjelmoinnin tärkeimmät tehtävät Laaditaan toimintajärjestys ja logiikka robottikäsivarren liikkeille sovelluksessa tarvittavien työkalun liikkeiden toteuttamiseksi Tahdistetaan käsivarren liikkeet ympäristön signaaleihin (muut laitteet) tai välitetään muihin laitteisiin tarvittavia tietoja Määritellään robotin toiminta virhetilanteissa 33

34 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Johdattamalla ohjelmoinnin vaikeudet Muuttamisen hankaluus; yleensä ohjelma täytyy ohjelmoida alusta lähtien uudestaan, kun siihen halutaan muutos Magneettinauhoja oli hankala arkistoida ja käsitellä nyt puolijohdemuistien ja kovalevyjen aikana ongelma olisi paljon helpompi Ohjelmista on vaikea saada aivan tarkkoja 34

35 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Opettamalla ohjelmointi Liikeratojen määrityksen nopeuttaminen Kirjoittamalla uutta robottiohjelmaa päätteen avulla, kun käsivarsi suorittaa toista ohjelmaa Käyttämällä runsaasti suhteellisia asemia, jotka lasketaan muutamista käsivarrella opetetuista asemista Kirjoittamalla ohjelmat tekstitiedostoina erillisessä toimistotietokoneessa mahdollisimman valmiiksi ja siirtämällä ne robotin ohjausjärjestelmään 35

36 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Opettamalla ohjelmointi Esimerkki VAL -ohjelmointikielestä Käsky APPRO haku- -asema, SPEED 30.0 MOVES hakuasema CLOSEI Merkitys 10 cm päähän hakuasemasta oikeaan asentoon nivelinterpolaatiolla seuraava liike 30 mm/s nopeudella suoraviivaisesti hakuasemaan työkalu suljetaan välittömästi 36

37 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Opettamalla ohjelmointi Tyypillisen teollisuusrobotin peruskäskykanta Liiketavan valinta eli lineaarinen, ympyrä- tai nivelinterpolaatio Liikekäsky Liikekäsky suhteellisesti muunnettuun pisteeseen, mutta parametrina annetun aseman asennossa Liikeradan siirto kolmessa ulottuvuudessa Tehtäväkoordinaatiston siirto kuudessa vapausasteessa Etsintäliike eli pysähtyminen ulkoisen anturin tilan muuttuessa odotetusti Liikenopeuden ohjaus ulkoisella anturilla Ulkoisten antureiden avulla laskettujen korjausliikkeiden lisäys nimelliseen liikerataan Työkalukoordinaatistoliikkeet Lavaus säännöllisessä muodossa tai lavan purkaus vastaavasti Ehto, toistoja silmukkarakenteet Binäärisignaalien luku ja kirjoitus Analogisten signaaleiden luku ja kirjoitus 37

38 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Opettamalla ohjelmointi Ulkoisiin järjestelmiin liittyviä käskyjä Kuljettimella liikkuvan kappaleen seuraaminen pulssianturin avulla eli robotin liikkeiden kytkeminen kuljettimen liikkeeseen Näköjärjestelmän hyväksikäyttö kappaleen poimimisessa Liikeratojen korjausmahdollisuudet ulkoisten antureiden avulla pyritään yleiseen aistinliitäntään ja palvelemaan aistimien tarpeita yhteisillä robotin liikkeisiin vaikuttavilla funktioilla Kaarihitsauslaitteen ohjaus ja vaaputuksen avulla toteutettu railonseuranta Pistehitsausprosessin ohjaus 38

39 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Mallipohjainen etäohjelmointi Robottien mallipohjainen ohjelmointi (off-line) tarkoittaa robotin ohjelmointia ilman tuotantorobottia, tuotannon ulkopuolisessa tietokoneessa käyttäen 3D graafista käyttöliittymää ja robotin ja sen oheislaitteiden simulointimalleja sekä hyödyntäen valmistettavan tuotteen suunnittelun 3D-muototietoa. 39

40 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Mallipohjainen etäohjelmointi, etäohjelmointityöasema Lähde: Orion yhtymä Oyj Normet 40

41 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Mallipohjainen ohjelmointi, käyttöliittymä 41

42 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Mallipohjainen etäohjelmointi, ohjelma siirretty robotille Lähde: Orion yhtymä Oyj Normet 42

43 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Mallipohjainen ohjelmointi hyödyntää tuotteen 3D muototietoa Lähde: Orion yhtymä Oyj Normet 43

44 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Mallipohjaisen ohjelmoinnin soveltuvuus Mallipohjainen ohjelmointi sopii kun Tuotanto on asiakasohjautuvaa Pienet tuotantosarjat Tuotteiden elinkaaret ovat lyhyet Valmistusprosessi edellyttää robotilta suurta määrää paikoitus (opetus) pisteitä, kuten hitsaus, leikkaus, jäysteytys, kiillotus, hionta, maalaus, pinnoitus, työstö jne. Robotteja ei voi ohjelmoida tuotannossa esimerkiksi turvallisuusriskin takia: valimot, ampumatarvike-teollisuus, ydinvoimalaitokset jne. Tuotesuunnittelu käyttää 3D CAD -järjestelmiä oheislaitteiden sijoitteluun 44

45 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Mallipohjainen ohjelmointi, suunnittelun työkaluja Suunnittelua varten on mallipohjaisissa etäohjelmointiohjelmistoissa 3D CAD -moduuli Kinemaattisten mekanismien suunnittelumoduuli Robotti- ja oheislaitekirjastot Layout-moduuli robottien ja oheislaitteiden sijoitteluun 45

46 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Mallipohjainen ohjelmointi, robottikirjastot Yleisimmät robottimallit ja postprosessorit on kirjastoitu 46

47 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Mallipohjainen ohjelmointi, oheislaitekirjasto Robotin tarttuja ja työkalukirjasto: pistehitsauspihdit. Hitsauspihdin malli sisältää sen toiminnan kannalta oleelliset parametrit. 47

48 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Mallipohjaisen ohjelmoinnin päätyövaiheet Uuden tuotemallin sisäänluku etäohjelmointijärjestelmään ja tuotemallin sijoitus simulointisoluun Yleiskielinen tai robottimerkkikohtainen ohjelmointi - Paikoituspisteiden generointi - Ohjelmakäskyjen kirjoitus sisältäen paikoitus-, ehto-, I/O- ja muut käskyt (mm. hitsauskäskyt) Ohjelmien verifiointi (tarkastus) simuloimalla Ohjelman käännös (jos yleiskielinen) merkkikohtaiselle kielelle Valmiin ohjelman siirto tuotantoon 48

49 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Mallipohjainen ohjelmointi, ohjelmien verifiointi eli simulointi 49

50 ROBOTTIEN OHJELMOINTI Mallipohjainen ohjelmointi, törmäystarkastelu 50

51 ESISUUNNITTELU JA SUUNNITTELU Robottijärjestelmän alkusuunnittelu, lähtötilanteen analysointi Kappaleiden tila Kappaleiden siirrot Oheislaitteiden sijoittelu Työvaiheiden looginen eteneminen Liittymät muuhun tuotantoympäristöön Miehitys Ympäristöolosuhteet 51

52 ESISUUNNITTELU JA SUUNNITTELU Robottijärjestelmän alkusuunnittelu, oheislaitteiden ja robotin käytön suunnittelu Sopivien käsittely- ja syöttölaitteiden suunnittelu (tarttujat, kiinnittimet, paletit, kuljetusalustat ym.) Joustava ja varma kiinnitintekniikka Layoutin tarkentaminen Tuotanto- ja oheislaitteiden suunnittelu (työstöyksiköt,kuljetinradat) Turvajärjestelmä Kunnossapito ja huolto Laitteiden yhteensopivuus Virta- / jännitevaihtelujen eliminointi 52

53 ROBOTTIJÄRJESTELMÄN KANNATTAVUUS Robottijärjestelmän investointikustannuksia Suunnittelukustannukset Järjestelmän hankintakustannus Asennus- ja käyttöönottokustannukset Työvälineiden ja oheislaitteiden hankintakustannukset Muut kustannukset 53

54 ROBOTTIJÄRJESTELMÄN KANNATTAVUUS Robottiprojektin kustannusrakenne Toimitus HARDWARE 50% mekaniikka ja laitteisto SOFTWARE 30% suunnittelu, ohjelmointi ja asennus Asiakas 5% koulutus 5% projektinjohto 10% käyttöönotto 54

55 Kommentit edelliseen arvioon Arvio on otettu vuonna 1999 julkaistusta Robotiikkayhdistyksen koulutusmateriaalista. Tuosta ajankohdasta tähän päivään teollisuusrobottien yksikköhinnat ovat suhteellisesti ja absoluuttisestikin laskeneet, joten mekaniikan ja laitteiston suhteellinen osuus investoinnin kustannuksista on pienentynyt. 55

56 ROBOTTIJÄRJESTELMÄN KANNATTAVUUS Robottijärjestelmän käyttökustannuksia Välittömät palkkakustannukset Välilliset palkkakustannukset Energia-, aine- ja tarvikekustannukset Koulutuskustannukset Huolto- ja kunnossapitokustannukset 56

57 ROBOTTIJÄRJESTELMÄN KANNATTAVUUS Robottijärjestelmän säästöt Materiaalikustannukset pienenevät Materiaalien käsittelykustannukset pienenevät Palkkakustannukset pienenevät Keskeneräisen tuotanto vähenee Vältetään virheelliset kappaleet ja niiden korjaaminen Laitteistojen käyttöaste paranee Tilan tarve vähenee Valmisvarasto pienenee 57

58 ROBOTTIJÄRJESTELMÄN TEHOKAS KÄYTTÖ Käyttöönoton jälkeen huomioitavia asioita Puhdistus ja huoltotoimet Määräaikaishuollot Uusien ohjelmien ohjelmointi Jatkuva seuranta Häiriö- ja poikkeamaraportointi Häiriöiden analysointi Kehitys- ja koulutussuunnitelmat Kehitystoimenpiteet 58

59 Esimerkki kannattavuuden arvioinnista Numeerisen työstökoneen kappaleenkäsittelyn robotisointi (toistuva sarjatuotanto) Tilanne kone on 2-vuorokäytössä, sarjakoko on 100 kpl keskimääräinen kappaleaika koneella on 6 min sarjan läpimenoaika 1,2 * 100 * 6 / 60 = 12 tuntia (kerroin 1,2: elpyminen + muut apuajat) asetuksia 1 / päivä (1 tunti) vuorokautiset käyttötunnit ,2 * 100 * 6 / 60 = 13 tuntia Investointi robotti oheislaitteineen mk koulutus layout ym käyttöönotto 10 päivää * 13 * Yhteensä mk 59

60 Esimerkki kannattavuuden arvioinnista Säästöt läpimenoaika 100 * 6 / 60 = 10 tuntia (ei elpymistaukoja) asetuksia 2 / päivä vuorokautiset käyttötunnit ,8 * 8 = 20,4 tuntia (80 % yötunneista miehittämättöminä) lisääntynyt kapasiteetti 20,4 13 = 7,4 tuntia / vrk em. kapasiteetin hankinta yrityksen ulkopuolelta 200 mk / tunti säästö vuositasolla 210 * 7,4 * 200 = mk käyttäjä vapautuu muihin työtehtäviin 8 tuntia / päivä säästö vuositasolla 210 * 8 * 80 = mk investoinnista koituva vuosisäästö yhteensä = mk Takaisinmaksuaika / = 2,3 vuotta Taloudellinen pitoaika 8 vuotta investoinnin sisäinen korko > 40 % 60

61 Kommentit edelliseen laskelmaan Laskelma on otettu vuonna 1999 julkaistusta Robotiikkayhdistyksen koulutusmateriaalista (laskelma oli tehty markoissa). Tuosta ajankohdasta tähän päivään teollisuusrobottien yksikköhinnat ovat suhteellisesti ja absoluuttisestikin laskeneet, joten robotti-investoinnit ovat tulleet entistä paremmin kannattaviksi. 61

62 Teollisuusrobottien hintakehitys (lähde: IFR World Robotics 2006) 62

63 SOVELLUSESIMERKKEJÄ Robotisoitu särmäyskone 63

64 SOVELLUSESIMERKKEJÄ TIG-hitsausasema 64

65 SOVELLUSESIMERKKEJÄ Robottilavausasema 65

66 LIIKKUVAT ROBOTIT JA NIIDEN TEKNOLOGIA Liikkuvien robottien sovellusalueita Kuljetukset Rakentaminen Palontorjunta- ja pelastustehtävät Kaivokset Maa- ja metsätalous Vedenalaiset tehtävät Vartiointi Siivous Satelliittien kokoonpano- ja huoltotehtävät 66

67 PALVELUROBOTIIKKA Esimerkki. Hako-Werke Acromatic 750, autonominen siivousrobotti 67

68 Uusia käyttötapoja robotiikalle: vuorovaikutteinen robotiikka Vuorovaikutteisen robotiikan turvallisuus uusi kirja Suomen Robotiikkayhdistyksen julkaisusarjassa Tieteiskirjallisuuden ja -elokuvien esittämien visioiden pohjalta odotamme robotista kumppania etenkin toistuviin ja raskaisiin töihin. Tämä visio tulevaisuuden robotista on toteutumassa, kun monia tarvittavia tekniikoita on tulossa lähivuosina markkinoille. Keskeinen vuorovaikutteiseen robotiikkaan liittyvä puute on ollut yhteistyön turvallisuus. Robotin ja ihmisen tuloksekas työskentely yhteistyökumppaneina on ollut turvallisuuden näkökulmasta vain harvoin mahdollista. Ihmiset ja robotit on vielä pääsääntöisesti pitänyt erottaa toisistaan kömpelöillä aidoilla ja turvalaitteilla. Tulossa olevat turvaohjaimet, robotin voiman tarkka hallinta ja monet uudet anturitekniikat antavat lupauksia uusista ihmisen ja robotin yhteistyön mahdollisuuksista. Insinöörikunnan haasteena on löytää uusia sovelluskohteita, joissa vuorovaikutteisen robotiikan mahdollisuudet voidaan tehokkaasti hyödyntää. Tämä kirja kertoo vuorovaikutteisen robotiikan, ihmisen ja robotin yhteistyön sekä turvatekniikan toteutuskeinoista ja kehityksestä teollisessa mpäristössämme. Uusimmat alan turvastandardit ja niiden sovellukset on käsitelty kirjassa esimerkkien avulla. Kirjan ovat kirjoittaneet VTT:n ja TTY:n robotti- ja turvallisuustekniikan asiantuntijat turvajärjestelmien voima ( 68

69 Uusia robotiikkasovelluksia on viime vuosina otettu käyttöön mm. lääketieteessä 69

70 Robottien soveltaminen tilastojen valossa Perinteisten teollisuusrobottien soveltamista eri teollisuuden aloille on tilastoitu IFR:n (International Federation of Robotics) toimesta maakohtaisesti. Suomessa Robotiikkayhdistys on kerännyt vastaavia tietoja kotimaan osalta. IFR on tilastoinut myös palvelurobottien sovellusten kehittymistä 70

71 Uudet robotti-installaatiot vuosittain (lähde: IFR World Robotics 2010) (Pystyakselin luvut ovat tuhansia kappaleita vuoden 2009 myynti oli noin robottia) 71

72 Uusien installaatioiden jakautuminen eri teollisuusaloille (lähde: IFR World Robotics 2010) 72

73 Ammattikäyttöön tarkoitettujen palvelurobottien sovelluskohteet (lähde: IFR World Robotics 2010) 73

74 Henkilökohtaiset palvelurobotit (lähde: IFR World Robotics 2010) 74

75 Teollisuusrobottien lukumäärät maailmanlaajuisesti (lähde: IFR World Robotics 2009) Huom! Japanin luvut eivät välttämättä ole suoraan vertailukelpoisia, johtuen siellä käytetystä väljemmästä robotin määritelmästä. 75

76 Suomeen asennettujen teollisuusrobottien lukumäärän kehitys vuosina Huom! korjattu luku 2007 on 358 ja arvio vuodelle 2008 on

77 Suomen teollisuusrobotit toimialoittain 77

78 Suomen teollisuusrobotit sovellusaloittain 78

79 Uudet robotti-installaatiot Suomessa vuosina 2008 ja 2009 Suomen Robotiikkayhdistyksen keräämien tilastojen mukaan luvut olivat: 2008: 331 kpl 2009: 276 kpl 79

80 Suomen Robotiikkayhdistyksen Drinkkirobotti Robotiikkayhdistys vuokraa Drinkkirobottia erilaisiin tilaisuuksiin. Ks. yhdistyksen verkkosivut 80