Robot współpracujący UR5e firmy Universal Robots stał się jednym z najważniejszych rozwiązań automatyki w nowoczesnym przemyśle montażowym. Łączy relatywnie niewielkie rozmiary, dużą elastyczność programowania oraz możliwość bezpośredniej współpracy z człowiekiem, dzięki czemu otworzył dostęp do robotyzacji również dla małych i średnich przedsiębiorstw. W przeciwieństwie do klasycznych robotów przemysłowych, UR5e nie musi być zawsze odgrodzony od operatora ciężkimi barierami i klatkami bezpieczeństwa, co znacząco obniża koszt i złożoność wdrożenia, a jednocześnie zwiększa ergonomię stanowisk i komfort pracy ludzi.
Zastosowania robota UR5e w przemyśle montażowym i innych branżach
Podstawowym obszarem, w którym UR5e zdobył bardzo dużą popularność, jest przemysł montażowy – zarówno w dużych fabrykach, jak i w zakładach zatrudniających kilkadziesiąt osób. Dzięki udźwigowi 5 kg i zasięgowi 850 mm robot ten idealnie nadaje się do typowych operacji manipulacyjnych przy stanowiskach ręcznych, gdzie dotychczas całość pracy wykonywali operatorzy.
Typowe operacje montażowe
UR5e znajduje zastosowanie w szeregu standardowych zadań, w których liczy się powtarzalność i precyzyjne pozycjonowanie elementów. Do najpopularniejszych operacji należą:
- skręcanie śrub i wkrętów przy pomocy elektrycznych wkrętarek zintegrowanych z chwytakiem robota,
- nakładanie uszczelek, pierścieni, podkładek i innych małych komponentów,
- precyzyjne pozycjonowanie podzespołów w przyrządach montażowych,
- spinanie złączy elektrycznych, zatrzasków i konektorów,
- obsługa prostych pras montażowych i nitownic,
- przenoszenie części pomiędzy kolejnymi stacjami linii produkcyjnej.
W wielu przedsiębiorstwach robot UR5e pracuje ramię w ramię z człowiekiem: operator zajmuje się zadaniami wymagającymi oceny wzrokowej, wyobraźni przestrzennej lub doświadczenia, a robot wykonuje najbardziej powtarzalne i męczące czynności. Takie hybrydowe stanowiska przyczyniają się do zmniejszenia liczby błędów montażowych, ograniczenia odpadów produkcyjnych oraz odciążenia pracowników od monotonnych zadań.
Elektronika i produkcja precyzyjna
W branży elektronicznej UR5e wykorzystuje się m.in. do:
- montażu płytek PCB w obudowach,
- delikatnego wkładania złącz i modułów do precyzyjnie dopasowanych gniazd,
- obsługi testerów funkcjonalnych i ICT,
- pakowania gotowych urządzeń do opakowań jednostkowych,
- aplikacji klejów i past przewodzących po zdefiniowanych trajektoriach.
W tego typu zastosowaniach szczególnie ważna jest wysoka powtarzalność robota oraz możliwość integracji z systemami wizyjnymi. UR5e może korzystać z kamer 2D i 3D, które korygują położenie chwytanego elementu, kompensując drobne odchyłki położenia z powodu tolerancji produkcyjnych lub nieidealnego ustawienia podajników.
Motoryzacja i branża lotnicza
W sektorze motoryzacyjnym UR5e z reguły wykonuje zadania pomocnicze, tam gdzie nie są potrzebne bardzo duże udźwigi ani dalekie zasięgi. Można go spotkać przy:
- montażu modułów wnętrza pojazdu (kokpity, panele drzwiowe, elementy konsoli środkowej),
- przygotowywaniu zestawów części (kitting) dla głównych linii montażowych,
- nakładaniu mas uszczelniających i klejów w niewielkich ilościach,
- kontroli jakości przy użyciu kamer oraz czujników siły i momentu.
W lotnictwie, gdzie rozmiary części bywają większe, UR5e oraz jego „krewni” o większym udźwigu (UR10e, UR20) wykorzystuje się do obsługi przyrządów montażowych, wiercenia i znakowania detali, a także do zadań inspekcyjnych. Kooperacyjny charakter robota ułatwia jego włączenie w ręczne procesy, które tradycyjnie wymagają dużego udziału wykwalifikowanej siły roboczej.
Logistyka, pakowanie i paletyzacja
Chociaż UR5e nie jest typowym robotem paletyzującym, w wielu firmach pełni funkcję stanowiska do pakowania i prostych operacji logistycznych. W zakładach produkcyjnych wykorzystuje się go do:
- pakowania wyrobów do kartonów lub tacek transportowych,
- etykietowania i nanoszenia oznaczeń na opakowanie,
- obsługi maszyn pakujących typu flow-pack czy kartoniarek,
- sortowania elementów w zależności od typu lub wyniku kontroli jakości.
W magazynach i centrach dystrybucyjnych UR5e bywa montowany na mobilnych robotach AGV/AMR, tworząc elastyczne systemy, które mogą samodzielnie przemieszczać się między regałami i stanowiskami kompletacji. Tego typu rozwiązania są szczególnie atrakcyjne w branży e‑commerce, gdzie liczy się możliwość szybkiej rekonfiguracji procesów.
Branża medyczna, farmaceutyczna i laboratoriów badawczych
Ze względu na kompaktową budowę oraz możliwość pracy w trybie współpracy z człowiekiem, UR5e często stosuje się w środowiskach o podwyższonych wymaganiach czystości. Przykładowe zastosowania obejmują:
- obsługę analizatorów laboratoryjnych i centrów badawczych,
- dawkowanie próbek do probówek lub płytek typu microplate,
- pakowanie leków i suplementów diety,
- manipulację delikatnymi narzędziami chirurgicznymi.
W takich aplikacjach istotne jest nie tylko bezpieczeństwo, ale też powtarzalność, odporność na środki dezynfekujące i łatwość integracji z oprogramowaniem istniejących urządzeń laboratoryjnych. UR5e, dzięki otwartemu interfejsowi komunikacyjnemu, dobrze wpisuje się w te potrzeby.
Małe i średnie przedsiębiorstwa
UR5e stał się symbolem demokratyzacji robotyki w segmencie MŚP. Z uwagi na stosunkowo prostą instalację, brak konieczności budowy dużych cel ogrodzonych wygrodzeniami oraz intuicyjne programowanie z użyciem panelu dotykowego, robot ten często wdrażany jest tam, gdzie dotychczas automatyzacja była uznawana za zbyt drogą lub skomplikowaną.
Małe firmy korzystają z UR5e m.in. do:
- podawania detali do obrabiarek CNC (tokarek, frezarek, centrów obróbczych),
- prostych operacji spawania i lutowania,
- cięcia i gięcia lekkich profili lub przewodów,
- obsługi pras krawędziowych i wykrawarek,
- powtarzalnego testowania produktów przy użyciu czujników pomiarowych.
Tego typu wdrożenia często rozpoczynają się od pojedynczego stanowiska, a po osiągnięciu zwrotu z inwestycji firma rozbudowuje park maszynowy o kolejne roboty, unifikując programy i osprzęt (chwytaki, przyssawki, moduły wkręcające).
Dane techniczne, producent i ekosystem techniczny UR5e
Seria „e‑Series”, do której należy UR5e, została wprowadzona jako rozwinięcie wcześniejszych modeli Universal Robots, oferując lepszą ergonomię, nowszą elektronikę i wbudowany czujnik momentu/siły. Sama konstrukcja robota opiera się na sześciu osiowych przegubach, pozwalających na realizację złożonych trajektorii i programów montażowych.
Kluczowe parametry techniczne UR5e
Parametry UR5e są zbalansowane w taki sposób, aby robot był wystarczająco silny i szybki do typowych zadań montażowych, a jednocześnie kompaktowy i bezpieczny. Do najważniejszych danych technicznych należą:
- udźwig: 5 kg – pozwala na manipulację większością typowych detali, narzędzi i chwytaków stosowanych w montażu,
- zasięg: ok. 850 mm – umożliwia obsługę typowego stołu roboczego oraz jednej lub dwóch maszyn ustawionych w zasięgu ramienia,
- masa własna robota: ok. 20,6 kg – stosunkowo niewielka w porównaniu z tradycyjnymi robotami przemysłowymi, ułatwia montaż np. na stołach lub w lekkich konstrukcjach,
- powtarzalność pozycjonowania: rzędu ±0,03 mm – wystarczająca do większości procesów montażowych i precyzyjnych manipulacji,
- liczba osi: 6, napędzanych serwomotorami, z wbudowanymi enkoderami,
- zakresy ruchu poszczególnych przegubów: zazwyczaj ponad ±360° dla większości osi,
- maksymalna prędkość końcówki roboczej: do 1 m/s (zależnie od ustawień bezpieczeństwa),
- wbudowany czujnik siły/momentu w przegubie nadgarstka – umożliwia realizację zadań wymagających kontroli siły docisku i wykrywania kolizji.
Parametry te sprawiają, że UR5e jest kompromisem pomiędzy mniejszym modelem UR3e a większym UR10e. Dzięki temu wielu integratorów traktuje go jako „domyślny” wybór dla stanowisk, w których wielkość części nie jest ekstremalnie mała ani bardzo duża.
Producent – Universal Robots
UR5e jest produktem duńskiej firmy Universal Robots, założonej w 2005 roku w Odense. Przedsiębiorstwo to jako jedno z pierwszych na świecie skupiło się na rozwijaniu robotów współpracujących, które miały być proste we wdrożeniu i bezpieczniejsze w interakcji z człowiekiem niż klasyczne manipulatory przemysłowe.
Universal Robots wprowadziło na rynek kilka linii produktowych, z których najbardziej znane to:
- UR3e – mały robot stołowy o udźwigu 3 kg,
- UR5e – model średni, 5 kg udźwigu,
- UR10e – większy zasięg i udźwig 12,5 kg (w nowszej wersji),
- UR16e – robot o większym udźwigu do cięższych operacji,
- UR20 – nowszy model wysokowydajny o dużym zasięgu i udźwigu.
Universal Robots stworzyło również platformę UR+ – swoisty ekosystem certyfikowanych akcesoriów, chwytaków, czujników, skanerów, śrubokrętów automatycznych i oprogramowania. Dzięki temu UR5e może być szybko doposażony w gotowe moduły, które są już przetestowane i kompatybilne z kontrolerem robota. Ogranicza to czas projektowania i integracji, co jest szczególnie cenne dla mniejszych firm z ograniczonym zespołem inżynierskim.
Programowanie i interfejs użytkownika
Jedną z kluczowych cech UR5e jest względnie proste programowanie. Operator ma do dyspozycji panel dotykowy z interfejsem graficznym PolyScope. Programy buduje się z bloków funkcyjnych, a wiele trajektorii można „nauczyć” robota przez ręczne prowadzenie – użytkownik chwyta ramię, przesuwa w odpowiednie miejsca, a system zapisuje kolejne punkty.
Oprócz programowania z poziomu panela, UR5e oferuje:
- język skryptowy URScript, pozwalający tworzyć bardziej zaawansowane funkcje,
- interfejsy komunikacyjne (Ethernet, Modbus, Profinet i inne) do integracji z PLC i systemami nadrzędnymi,
- SDK i API, dzięki którym możliwe jest sterowanie robotem z aplikacji zewnętrznych, np. w środowisku Python, C++ czy z poziomu systemów MES/ERP.
Ta otwartość na integrację ułatwia wdrażanie UR5e w złożonych liniach produkcyjnych, w których robot musi współpracować z czujnikami wizyjnymi, systemami śledzenia produkcji czy zaawansowanymi analizami danych.
Bezpieczeństwo i praca w trybie współpracy
Robot UR5e został zaprojektowany z myślą o bezpieczniejszej interakcji z człowiekiem. Zastosowano w nim zestaw funkcji bezpieczeństwa, które pozwalają ograniczyć:
- maksymalną prędkość ruchu ramienia,
- siłę i moment działające na końcówkę roboczą,
- obszar roboczy poprzez definiowanie stref wirtualnych,
- reakcję na kolizję – robot może wykryć uderzenie i zatrzymać się.
Konfiguracja parametrów bezpieczeństwa odbywa się z poziomu interfejsu robota i może być powiązana z systemami zewnętrznymi, np. kurtynami świetlnymi. W praktyce umożliwia to stosowanie UR5e w wielu przypadkach bez pełnych wygrodzeń – po odpowiednim oszacowaniu ryzyka zgodnie z normami bezpieczeństwa. Dzięki temu proces instalacji jest prostszy, a praca operatora wygodniejsza, co ma szczególne znaczenie w środowisku montażowni, gdzie ludzie i roboty muszą współdzielić przestrzeń.
Osprzęt i narzędzia końcowe
UR5e wykorzystuje standardowy interfejs mechaniczny na przegubie końcowym, pozwalający na montaż szerokiej gamy narzędzi końcowych:
- chwytaków pneumatycznych i elektrycznych – do standardowych operacji pick‑and‑place,
- przyssawek próżniowych – do manipulowania kartonami, blisterami, elementami z tworzyw,
- wkrętarek automatycznych – dla operacji montażu śrubowego,
- palników spawalniczych, głowic lutowniczych, dysz klejowych,
- głowic pomiarowych i sond kontrolnych,
- modułów wizyjnych montowanych na nadgarstku robota.
Dostępność tak szerokiej gamy akcesoriów znacząco skraca czas, który byłby potrzebny do samodzielnego projektowania przyrządów, a także pozwala na łatwe przezbrojenie stanowiska w ciągu jednego dnia produkcyjnego – np. rano robot montuje moduły elektroniczne, a po krótkiej zmianie chwytaka i programu po południu zajmuje się pakowaniem gotowych produktów.
Znaczenie gospodarcze UR5e i ciekawostki związane z robotem
Rozwój robotów współpracujących, wśród których UR5e jest jednym z najbardziej rozpoznawalnych modeli, wywarł zauważalny wpływ na strukturę automatyzacji w skali globalnej. Szczególne znaczenie ma to dla krajów, które walczą z rosnącymi kosztami pracy, brakiem wykwalifikowanych pracowników oraz presją na skracanie serii produkcyjnych.
Wpływ na produktywność i koszty pracy
Wdrożenie UR5e w typowym zakładzie montażowym umożliwia:
- zwiększenie wydajności stanowiska o kilkanaście do kilkudziesięciu procent, szczególnie tam, gdzie dotąd występowały przestoje lub monotonne czynności spowalniały pracę operatora,
- obniżenie kosztu jednostkowego wytworzenia produktu dzięki redukcji liczby błędów i odpadów,
- przeniesienie części pracowników na zadania o wyższej wartości dodanej, np. kontrolę jakości, utrzymanie ruchu, optymalizację procesów.
W wielu przypadkach zwrot z inwestycji (ROI) w UR5e uzyskuje się w czasie od 6 do 24 miesięcy, zależnie od charakteru procesu, liczby zmian oraz poziomu wykorzystania robota. Ta relatywnie krótka perspektywa zwrotu sprawia, że nawet konserwatywne przedsiębiorstwa chętnie rozważają robotyzację z wykorzystaniem cobotów.
Wsparcie dla reshoringu i skracania łańcuchów dostaw
Automatyzacja z udziałem robotów współpracujących wpływa również na zjawisko tzw. reshoringu, czyli przenoszenia produkcji z powrotem do krajów o wyższych kosztach pracy. Możliwość zastąpienia części prostej pracy ludzkiej robotami pozwala utrzymać konkurencyjność kosztową, jednocześnie zyskując korzyści wynikające z bliskości rynku zbytu, krótszych czasów dostaw i większej kontroli nad jakością.
UR5e odgrywa w tym procesie ważną rolę, ponieważ:
- nie wymaga ogromnych nakładów inwestycyjnych,
- może być szybko przenoszony między liniami lub zakładami,
- łatwo dostosowuje się do krótszych serii produkcyjnych, typowych dla lokalnych rynków.
Dzięki temu firmy mogą utrzymywać część produkcji bliżej klienta końcowego, nawet jeśli koszty pracy w danym kraju są wyższe niż w lokalizacjach offshore.
Wpływ na rynek pracy i kompetencje pracowników
Rozprzestrzenienie UR5e i podobnych robotów współpracujących zmienia profil kompetencji wymaganych na rynku pracy. Z jednej strony niektóre proste stanowiska montażowe ulegają automatyzacji, z drugiej – rośnie zapotrzebowanie na osoby, które potrafią:
- konfigurować i programować roboty,
- diagnozować problemy i modyfikować programy,
- projektować osprzęt chwytający i oprzyrządowanie stanowisk.
W odpowiedzi na te zmiany wiele uczelni technicznych i szkół zawodowych wprowadza do swoich programów nauczania zajęcia z robotyki współpracującej, często właśnie z użyciem UR5e jako platformy dydaktycznej. Robot ten dzięki intuicyjnemu interfejsowi i bogatej dokumentacji jest wygodnym narzędziem do nauki podstaw automatyzacji.
UR5e w małych seriach i produkcji zróżnicowanej
Jedną z najważniejszych cech, które wyróżniają UR5e na tle tradycyjnych robotów, jest opłacalność stosowania go w produkcji małoseryjnej i zróżnicowanej. W klasycznym podejściu automatyzacja linii montażowej wiąże się z wysokimi kosztami przyrządów, programowania i integracji, co ma sens tylko przy bardzo dużych wolumenach produkcji.
UR5e, dzięki możliwości szybkiego przezbrajania i stosunkowo prostemu programowaniu, jest atrakcyjny również przy krótkich seriach. Programy można zapisywać, kopiować między robotami, modyfikować bez konieczności ingerencji w skomplikowany kod sterowników PLC. W praktyce pozwala to:
- tworzyć elastyczne „mikrolinie” produkcyjne obsługiwane przez kilka robotów i kilku operatorów,
- dostosowywać sekwencje montażu do indywidualnych zamówień klientów,
- wdrażać nowy produkt w ciągu dni zamiast tygodni.
Takie podejście wpisuje się w koncepcję Przemysł 4.0, gdzie liczy się elastyczność, zdolność do szybkiej zmiany asortymentu oraz intensywne wykorzystanie danych produkcyjnych do optymalizacji procesów.
Integracja z systemami pomiarowymi i kontrolą jakości
UR5e coraz częściej wykorzystywany jest również jako mobilna „ręka pomiarowa” w systemach kontroli jakości. Dzięki wysokiej powtarzalności i możliwości integracji z czujnikami siły, kamerami 3D oraz głowicami pomiarowymi, robot ten wykonuje zadania takie jak:
- automatyczny pomiar wymiarów detali za pomocą sond stykowych,
- skanowanie powierzchni w celu wykrycia defektów,
- testowanie przycisków, przełączników i paneli dotykowych z zadaną siłą,
- powtarzalne testy wytrzymałościowe, w których konieczne jest wielokrotne przykładanie obciążenia w tym samym punkcie.
W odróżnieniu od klasycznych współrzędnościowych maszyn pomiarowych, UR5e może pracować bezpośrednio przy linii produkcyjnej, a jego program można łatwo dostosować do nowych typów części. Zmniejsza to czas przenoszenia detali do laboratoriów pomiarowych i pozwala szybciej wykryć odchylenia od specyfikacji.
Interesujące realizacje i nietypowe zastosowania
Choć głównym polem zastosowań UR5e pozostaje przemysł montażowy, w praktyce spotyka się szereg mniej standardowych rozwiązań, w których ten robot odgrywa kluczową rolę. Do ciekawszych przykładów należą:
- obsługa drukarek 3D i systemów addytywnych – robot pobiera wydrukowane elementy i umieszcza je w pojemnikach lub na kolejnych stanowiskach obróbki,
- współpraca z maszynami do obróbki drewna – np. podawanie listew i paneli do frezarek CNC czy szlifierek,
- automatyczna obsługa kamer filmowych i sprzętu oświetleniowego na planach zdjęciowych, gdzie UR5e realizuje płynne, powtarzalne ruchy kamery,
- aplikacje w branży spożywczej – pakowanie gotowych dań, przekąsek czy wyrobów cukierniczych, po uprzednim dostosowaniu robota i narzędzi do wymogów higienicznych.
Tego typu realizacje pokazują, że UR5e jest nie tylko precyzyjnym robotem montażowym, ale także uniwersalną platformą do automatyzacji zadań w wielu różnych sektorach gospodarki.
Znaczenie UR5e dla strategii automatyzacji w przedsiębiorstwach
Robot UR5e pełni w wielu firmach rolę „pierwszego kroku” w stronę szerzej zakrojonej automatyzacji. Relatywnie niski próg wejścia i możliwość szybkiego zwrotu z inwestycji powodują, że to właśnie od niego zaczynają się projekty modernizacji zakładów. Po udanym wdrożeniu jednego stanowiska przedsiębiorstwa często:
- rozszerzają robotyzację na kolejne linie i wydziały,
- wdrażają systemy monitorowania danych z robotów w czasie rzeczywistym,
- inwestują w szkolenia pracowników z zakresu programowania i konserwacji cobotów.
UR5e stanowi więc nie tylko konkretny środek produkcji, ale też impuls do szerszych zmian organizacyjnych i technologicznych. Ułatwia wprowadzanie kultury ciągłego doskonalenia, opartej na analizie danych i świadomym projektowaniu procesów. Dla wielu zakładów jest to kluczowy krok w budowie przewagi konkurencyjnej na coraz bardziej wymagającym rynku.
Połączenie współpracy człowieka i maszyny, elastyczności konfiguracji, dostępności w dużej liczbie krajów oraz rozbudowanego ekosystemu narzędzi sprawia, że UR5e pozostaje jednym z najczęściej wybieranych cobotów w procesach montażowych i złożeniach wieloelementowych. Jego znaczenie wykracza daleko poza jedną branżę – to narzędzie, które realnie zmienia sposób myślenia o automatyzacji, wprowadzając ją do firm, które jeszcze niedawno nie rozważały żadnej formy robotyzacji.
