Yhteistoimintarobotiikan hyödyntäminen kokoonpanoteollisuudessa

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin kokoonpanoteollisuuden yritykselle. Työn tarkoituksena oli tutkia yhteistoimintarobotiikan hyödyntämistä yrityksen tuotannossa ja mihin kohteisiin sitä tulisi käyttää. Tavoitteena oli perehtyä ihmisen ja robotin yhteistyön vaatimuksiin tehokkuuden ja turvallisuuden osalta ja miten tällainen kokonaisuus tulisi suunnitella.

Ratkaisua ongelmaan etsittiin konstruktiivisen tutkimuksen pohjalta. Ensin kerättiin tarpeeksi laaja teoriapohja. Siinä käytiin läpi, miten yhteistoimintarobottisolukohde tulisi valita, mitä vaatimuksia tällaisen automatiikan tuominen vaatii yritykseltä sekä miten kohde suunnitellaan ja turvallistetaan. Siitä muodostuneilla työkaluilla valittiin paras mahdollinen kohde yrityksen tuotannosta tarkempaan tarkasteluun.

Valitun kohteen raja-arvojen pohjalta suunniteltiin yhteistoimintarobottisolu, jonka tehokkuutta ja turvallisuutta arvioitiin simulointimallilla, tasapainotusanalyysilla ja proof-of-consept testauksella. Proof-of-consept testauksessa rakennettiin suunniteltua solua vastaava laitteisto, jota käytiin koeajamassa yrityksen tuotannossa. Simuloinnissa suunniteltua laitteistoa ajettiin virtuaalisessa yhteistyössä työntekijän kanssa.

Työn tuloksina selvisi, että yrityksen tuotantoon voidaan investoida kannattavasti yhteistoimintarobotiikkaa ja sen käyttäminen on turvallista työntekijälle, kunhan riskikartoitus tehdään monitahoisesti ja kattavasti. Asetettu tahtiaika solulle saavutettiin ja riskikartoituksessa solu arvioitiin turvalliseksi tietyillä muutoksilla. Työkaluista ja asetetusta tahtiajasta johtuen, solu tulee tarvitsemaan turvalaserskannerin avulla toteutetut hidastukset robottikäsivarrelle, jotta tarpeeksi korkea turvataso saavutetaan. Solun takaisinmaksuaika jäi liian pitkäksi, mutta koska solun vuotuiseksi käyttöasteeksi laskettiin noin 50 prosenttia, voidaan rinnalle ottaa toinen tuote. Tällöin takaisinmaksuaika on hyväksyttävällä tasolla.

Projektissa saavutettiin asetetut tavoitteet ja yritys sai paljon tietoa automaatioprojekteista sekä sellaisen investoinnista. Opinnäytetyötä voidaan hyödyntää myös muissa yhteistoimintarobotiikkaprojekteissa ja sitä tulisi käyttää ohjeena ja tarkistustyökaluna. Jatkoprojektissa voisi tekijä keskittyä syvemmin henkisien riskien kartoittamiseen. Koneen ja ihmisen yhteistyö tuo esille uusia kuormitustyyppejä, joita ei teollisuudessa ole laaja-alaisesti huomioitu.