Cobot (Kolaboratif robot) nedir? Gelecekte bizi cobot adına neler bekliyor?

Endüstri 4.0 ile daha çok yaygınlaşan robot teknolojisi üretim süreçlerine yapmış olduğu katkı sebebiyle artan bir taleple birçok sektörde hızla büyümeye devam ediyor. Bu kapsamda İnsan-Robot İş birliği (MRC- Man-Robot Collaboration), iş süreçlerinin daha esnek ve katma değer yaratımına açık olmasını sağlayarak kaliteyi artıran ve üretim hacmini güvenli bir şekilde genişleten bir kavram olarak ortaya çıkıyor.

İnsan-Robot iş birliğinde insan, üretim sürecini planlayarak kontrol ederken robotlar bu planlama sonucunda gerek duyulan fiziksel aktiviteleri gerçekleştiriyor. İki tarafın da birbiriyle uyumlu ve birbirini tamamlayıcı bir şekilde çalışma prensibine dayanan MRC (İnsan-Robot İş birliği) konsepti ile zorlu işler en etkin ve maliyeti düşük bir şekilde gerçekleştirilmeye çalışılıyor. Yazımızda bu iş birliğin olmazsa olmazı cobotları diğer bir deyişle kolaraboratif robotları ele alıyoruz.

Cobot nedir?

Basitçe Cobot veya kolaboratif robotları, ortak çalışılan bir alanda insanlarla yan yana etkileşime girerek güvenli bir şekilde çalışabilmeyi sağlayan robotlar olarak tanımlayabiliriz. Universal Robots tarafından yaklaşık 13 yıl önce icat edilen cobot; gelişmiş özellik ve ileri teknolojisiyle tüm sektör ve üretim proseslerinde sürekli tekrar eden, manuel yapılan, zorlu ya da riskli işler için kalite ve verimliliği artırmak, iş güvenliği ve sağlığını sağlamak için çalışanlarla herhangi bir güvenlik bariyeri olmadan yan yana çalışabilen endüstriyel robot koludur.

İlk kez 1999’da ortaya çıkan Cobot kelimesi, iş birliği ve robot kelimelerinin birleşmesinden oluştu. Cobot’un robottan en önemli farkı, insanlarla etkileşim halinde olması. İş birliğine dayalı (kolaboratif) çalışan yüksek hassasiyete sahip cobotlar, esnek konumlandırma, güvenli kullanım, hızlı kurulum, uygun maliyet, kolay programlama ve entegrasyon, hafif ve kompakt yapısı, az alan kaplaması, düşük enerji tüketimi, 360° dönüş kabiliyeti gibi özelliklere sahip.

Cobotların temel özellikleri nelerdir?

Payload (Yük taşıma kapasitesi): Yük, robotun taşıyabileceği ağırlıktır. Tüm robotların belirli bir yükü vardır ve bu uç efektörün veya robot aracının ağırlığı olmadan hesaplanır.

Robot ağırlığı: Robotun ağırlığı, robotun yerini kolayca değiştirip değiştiremeyeceğinizi veya bunun için bir forklifte ihtiyacınız olup olmayacağını gösterir. Bazı atölyelerde robot, farklı görevleri yerine getirmek için neredeyse sürekli olarak yeniden konumlandırılır.

Repeatability (Tekrarlanabilirlik): Robotun belirli bir başlangıç pozisyonundan, fiziksel bir noktaya bir noktaya, her defasında aynı yük ile ne kadar hata payı ile eriştiğini ifade etmektedir.

Safety (Emniyet): Üreticiler robotlarını güvenlik seviyelerine göre değerlendirirler. Bu yüzden her zaman ISO/TS 15066 gibi sertifikalara uygun bir performans değerlendirilmesi tamamlanmalıdır.

Ease of Programming (Programlama Kolaylığı): Bu özelliği ölçmek zordur. Bazı ara yüzler ve yöntemler bazı insanlar için daha kolay ve diğerleri için daha zordur, bu nedenle bu özellik her zaman biraz kişiye göre değişen bir özellik olarak değerlendirilebilir.

Reach (Ulaşım menzili): Robotun menzili, robotun bileği tarafından ulaşılabilen mesafenin ölçüsüdür. Bu ölçüm, robotun tabanından alınır.

Cobotlar neden önemli, endüstriyel robotlardan farkları neler?

Cobotlar endüstriyel robotların (Üç veya daha fazla aksta programlanabilen ve otomasyon teknolojisinde kullanım için sabit bir yere takılarak veya hareketli olarak kullanılabilen, otomatik olarak kontrol edilebilen, serbest olarak programlanabilen çok amaçlı manipülatör) bir nevi ileri bir sürümü olarak da görülüyor bu yüzden endüstriyel robotların zayıf yönlerini barındırmıyorlar.

Bunlara örnek olarak endüstriyel robotların kurulumunun zorluğu ve yüksek programlama uzmanlığı gerektirmesinin aksine kolaboratif robotların hızlı kurulum ve herkesin programlayabileceği seviyede bir kolaylık vaat etmesi örnek olarak verilebilir. Endüstriyel robotlar montajı ve özelliklerinden dolayı sabit kullanıma uygun iken cobotlar esnek kullanım ve kolay konumlandırma özelliğine sahip.

Bir başka önemli fark ise endüstriyel robotlar geniş çalışma alanına ihtiyaç duyarken cobotlar yapısı gereği az alan kaplar. Bu iki robotun arasındaki belki de en önemli fark endüstriyel robotların çalıştırılırken etrafında güvenlik çiti gibi bir güvenlik elemanına ihtiyaç duyulmasına karşın cobotların insanla yan yana çalışabilme özelliğini söylemek sanırım yanlış olmaz.

Endüstriyel robotların verimli bir şekilde kullanılabilmesi için ilave ekipmanlar gerekirken cobotlar düşük toplam sahip olma maliyetiyle hızlı yatırım geri dönüşü de vaat etmekte. Aşağıdaki görsel de bu iki robotun farklarını rahatça görebilmekteyiz.

Cobotların sektördeki yeri ve geleceği

Cobotların adı son günlerde sık sık kulaklarımıza gelmeye başladı ve ilerleyen süreçte daha da fazla duyacağımız kesin desek sanırım yanılmış olmayız bu durumu Universal Robots Türkiye ve MEA Ülke Müdürü Kandan Özgür Gök, “IFR’nin öngörüsüne göre, 2022 yılında yaklaşık 235 bin cobot endüstride kurulacak ve işbaşına geçecek. Bu da yıllık bazda yüzde 70’lik bir büyüme anlamına geliyor” sözleri ile de destekleyebiliriz.

Sektörü yakından takip eden herkes ABB, FANUC, Universal Robots, OMRON gibi birçok şirketin cobotları yaptığını görebilir. Bu yatırımlara örnek olarak şunları verebiliriz:

FANUC Teknik Müdürü Murat Kısa, “Kolaboratif ailesinde şu anda beş farklı modelimiz bulunmaktadır. Altıncı model olan CR-14iA/L çok yakın zamanda satışa sunulacak. 4kg’den 35 kg’ye kadar taşıma kapasitesi olan geniş bir yelpazemiz mevcuttur. Şu an müşterilerimize piyasadaki en geniş kolaboratif ürün gamını sunmaktayız.” Murat Kısa’nın bu sözlerinden hem FANUC’ un yeni yatırımlarını hem de piyasadaki en geniş sözüyle rekabetin ne kadar üst seviyede ve değerli olduğunu da yorumlayabiliriz.

Yine ABB Robotik ve İmalat Otomasyonu İş Kolu Başkanı Sami Atiya"Yeni kobot portföyümüz pazardaki en geniş yelpazesiyle, hem işyerlerini dönüştürebilme, hem de müşterilerimizin yeni operasyonel performans ve büyüme düzeylerine ulaşmalarına yardımcı olabilme potansiyeline sahiptir. Bu ürün grubunun kullanımı ve konfigürasyonu kolaydır. Sadece üretim değil, ekonominin birçok yeni sektöründeki her boyuttaki işletmenin global çevrim içi servis uzmanları ağımız tarafından desteklenen robotlarla ilk defa buluşabilmesini sağlıyoruz.’’ şeklinde konuştu.

Einpresswire’ın haberi üzerinden rakamlar ile konuşacak olursak küresel işbirlikçi robot pazarının 2020'de yaklaşık 674,9 milyon ABD doları değerindeyken cobot satış hacminin 18.600 adet olarak gerçekleştiğini söyleyebiliriz. Piyasa değeri, 2019'un bir önceki yılına göre -% 9 düşüşle önemli bir düşüş yaşadı fakat Ani düşüşe rağmen, küresel cobot pazarının gelecekte 2025 yılına kadar +% 28 YBBO(Yıllık Bileşik Büyüme oranı) ile devam etmesi bekleniyor.

Büyümeye atfedilen temel pazar eğilimleri ve etmenleri ise şunları içerir:

Robotik ve otomasyon için artan talep
Düşük sermaye yatırımı ve cobotların sunduğu yüksek yatırım getirisi
Cobot uygulamalarının genişletilmesi
Devlet desteğinin artırılması
5G, endüstriyel IoT, vb. Gibi yeni dijital endüstriyel teknolojilerin benimsenmesi

Cobot fiyatları ve çeşitleri nelerdir?

Cobot piyasası yukarıda verilen bilgilerden de anlaşılabileceği üzere çok geniş bir şirket profiline sahip. Bu nedenle cobotların fiyatlarına ortalama bir değer söylemek zor fakat bu linke tıklayarak çeşitli cobotların fiyatlarına ulaşabilirsiniz. Cobotların çeşitleri için ise yarıçap, taşıma kapasitesi, taban alanı ve ağırlık gibi parametreler göze çarpıyor. Aşağıda buna örnek olarak Universal Robot’un cobot çeşitleri verilmiştir.

Kolaboratif çalışma metotları nelerdir?

Konvansiyonel robotların varlığı endüstriyel ortamlarda yeni değil. Ancak kolaboratif robot ekipmanlarının varlığı için aynı şeyi söylemek zor. Kolaboratif çalışma, aslında tek başına bir ekipmanı değil, spesifik olmayan genel bir çalışma şeklini ifade ediyor. Yazının önceki kısımlarında da bahsedilen ISO/TS 15066 dokümanına göre, kolaboratif çalışmalar 4 metot ile gösterilebilir. Bu metotlar aşağıdaki gibi listelenebilir.

– Emniyetli izlemeli duruş (Safety-rated monitored stop): Bu metotta, operatör, robot ile etkileşime girmek için ve herhangi bir görevi gerçekleştirmek için (parça yüklemek, takmak, vb.) kolaboratif çalışma alanına girmeden önce robotun hareketleri emniyetli izlemeli duruş özelliği ile durdurulur.

– Elle yönlendirme (Hand guiding): Bu mettotta, operatör hareket komutlarını robota aktarmak için elle kumanda edilen bir cihaz kullanır. Operatörün kolaboratif çalışma alanına girmesi için robotun emniyetli izlemeli duruşa geçmiş olması gerekmektedir. İşlem manuel şekilde, robotun uç iş aletine yakın bir noktaya yerleştirilmiş olan yönlendirme cihazının hareket ettirilmesiyle yapılır.

– Hız ve mesafe izleme (Speed and separation monitoring): Bu mettotta, robot sistemi ve operatör aynı anda kolaboratif çalışma alanında hareket halindedir. Risk azaltımı, çalışmanın her anında, bu ikili arasında asgari bir koruyucu ayrım mesafesi bırakılarak sağlanır. Bu ayrımın algılanabilmesi için, tabii ki robot ekipmanına ek olarak algılayıcı emniyet ekipmanları kullanılır.

– Güç ve kuvvet sınırlama (Power and force limiting): Önceki üç metotta, robot hareket halindeyken çalışanın robota belli bir mesafeden fazla yaklaşması mümkün değildi. Dolayısıyla çalışma şekli gereği robot – insan teması / çarpışması mümkün değildi. Bu metotta, çalışanla robot aynı anda aynı alanda birbirlerine yakın mesafelerde hareket halindeler. Dolayısıyla artık tehlikeli olabilecek temas / çarpışma ihtimalinden bahsetmek mümkün. Bu nedenle de diğer 3 uygulamada konvansiyonel robot donanımı kullanılabilirken bu metotta olası bir çarpışmanın etkisini azaltmak için, fiziksel dış yapısı özel olarak tasarlanmış ve kuvvet algılama sensörleri bulunan kolaboratif robot donanımı (cobot) kullanılmaktadır.