Robot UR16e produkowany przez firmę Universal Robots jest jednym z najbardziej zaawansowanych i uniwersalnych robotów współpracujących na rynku. Łączy w sobie wysoką nośność, precyzję i kompaktowe rozmiary, dzięki czemu znalazł zastosowanie w wielu branżach przemysłu, ze szczególnym uwzględnieniem sektora motoryzacyjnego. Jako cobot (robot współpracujący) został zaprojektowany tak, aby mógł bezpiecznie pracować w bezpośrednim sąsiedztwie człowieka, odciążając operatorów z ciężkich, powtarzalnych i ergonomicznie trudnych zadań, a jednocześnie pozostając elastycznym narzędziem, które można szybko przeprogramować i przenieść na inne stanowisko.
Konstrukcja, parametry techniczne i kluczowe cechy UR16e
UR16e należy do rodziny robotów serii e-Series Universal Robots, obejmującej również modele UR3e, UR5e i UR10e. W porównaniu do nich wyróżnia się przede wszystkim znacznie większą nośnością przy zachowaniu relatywnie niewielkich gabarytów i łatwości integracji. Jest przeznaczony do zadań wymagających przenoszenia cięższych elementów, montażu komponentów o większej masie, jak również do luzowania operatorów z pracy manualnej wymagającej dużej siły.
Najważniejsze parametry techniczne UR16e:
- Udźwig: do około 16 kg, co pozwala na obsługę cięższych detali, przyrządów oraz narzędzi końcowych (np. wielogniazdowe chwytaki, śrubokręty automatyczne, głowice pomiarowe).
- Zasięg roboczy: ok. 900 mm, co zapewnia dobre pokrycie przestrzeni roboczej przy kompaktowej wielkości ramienia.
- Masa własna robota: ok. 33 kg; robot jest stosunkowo lekki jak na swój udźwig, co ułatwia jego relokację i montaż na różnych konstrukcjach (stoły, ramy, mobilne wózki).
- Powtarzalność pozycjonowania: rzędu ±0,05 mm, co wystarcza do większości zadań montażowych, manipulacyjnych czy procesów kontrolnych w typowej produkcji przemysłowej.
- Liczba osi: 6 osi obrotowych, zapewniających dużą swobodę ruchu i możliwość ustawienia narzędzia w wielu orientacjach, nawet w ciasnych przestrzeniach.
- Zakresy ruchu w poszczególnych przegubach: zwykle ±360° lub więcej, co umożliwia projektowanie złożonych trajektorii, w tym obrotów wokół własnej osi.
- Zasilanie: standardowo 230 V AC, co pozwala na integrację z typową infrastrukturą elektryczną zakładów bez potrzeby budowy specjalnych zasilaczy dużej mocy.
- Interfejsy komunikacyjne: wejścia/wyjścia cyfrowe i analogowe, wsparcie dla protokołów przemysłowych (np. Modbus, Ethernet/IP, Profinet – w zależności od konfiguracji), co ułatwia włączenie robota do istniejących systemów sterowania.
UR16e jest wyposażony w zintegrowany system bezpieczeństwa, obejmujący m.in. ograniczanie siły i momentów, kontrolę prędkości oraz możliwość definiowania wirtualnych stref bezpieczeństwa. Dzięki temu może pracować we współpracy z człowiekiem, często bez konieczności stosowania pełnych, klasycznych wygrodzeń, oczywiście po odpowiedniej ocenie ryzyka i zastosowaniu wymaganych środków ochronnych. Zastosowanie serwomotorów o precyzyjnym sterowaniu, lekkich ale wytrzymałych materiałów konstrukcyjnych oraz nowoczesnych algorytmów sterowania sprawia, że ramię robota charakteryzuje się płynnymi ruchami i stosunkowo niskim zużyciem energii.
Jednym z kluczowych atutów UR16e jest łatwość programowania. Robot może być uczony poprzez ręczne prowadzenie – operator chwyta ramię i prowadzi je po żądanej trajektorii, a kontroler zapisuje punkty. Interfejs użytkownika oparty jest na panelu dotykowym z graficznym środowiskiem programistycznym, które bazuje na blokach funkcyjnych (tzw. programowanie blokowe). Dzięki temu nie tylko doświadczeni automatycy, ale również technicy i operatorzy linii mogą w stosunkowo krótkim czasie nauczyć się tworzyć i modyfikować programy robota.
Zastosowania UR16e w przemyśle motoryzacyjnym
Przemysł motoryzacyjny jest jednym z najbardziej zautomatyzowanych sektorów gospodarki, a roboty współpracujące, takie jak UR16e, coraz częściej uzupełniają klasyczne roboty przemysłowe o dużym zasięgu i wysokiej prędkości. UR16e wpisuje się w potrzebę elastycznej, zróżnicowanej produkcji, w której często zmieniają się warianty modeli, konfiguracje wyposażenia i parametry części. Dzięki swojej nośności i kompaktowej konstrukcji robot sprawdza się na wielu etapach procesu produkcyjnego samochodu i podzespołów.
Obsługa maszyn i gniazd obróbczych
W branży motoryzacyjnej występuje wiele zadań polegających na załadunku i rozładunku maszyn, takich jak centra obróbcze CNC, prasy, wtryskarki do tworzyw sztucznych, szlifierki czy honownice. UR16e, z uwagi na udźwig 16 kg, może obsługiwać stosunkowo ciężkie elementy, na przykład:
- korpusy przekładni,
- elementy układu zawieszenia,
- tuleje, obudowy łożysk, piasty,
- części aluminiowe i żeliwne o większych gabarytach.
Robot pobiera detal z palety lub przenośnika, podaje go do maszyny, odbiera po obróbce, może też przeprowadzić proste czynności kontrolne (np. pomiar długości czy średnicy przy pomocy czujników) oraz odłożyć element do odpowiedniego pojemnika. Często pełni rolę bufora między różnymi operacjami, zwiększając płynność przepływu produkcji. W przypadku krótkich serii lub częstych zmian modelowych elastyczność programowania UR16e staje się szczególnie cenna.
Montaż komponentów samochodowych
UR16e znajduje szerokie zastosowanie w montażu części i podzespołów, gdzie oprócz przenoszenia cięższych elementów potrzebna jest powtarzalność, precyzja i możliwość współpracy z pracownikami. Przykładowe operacje montażowe obejmują:
- montaż części układu hamulcowego i kierowniczego,
- integrację elementów deski rozdzielczej, foteli, paneli drzwiowych,
- dokładne pozycjonowanie elementów przed skręcaniem, klejeniem czy zgrzewaniem,
- przygotowanie i podawanie elementów na linie montażowe (tzw. feeding).
UR16e może współpracować z narzędziami takimi jak elektryczne wkrętaki, narzędzia do nitowania czy klejenia. Dzięki zintegrowanym wejściom/wyjściom i interfejsom komunikacyjnym, robot może sterować narzędziem, odbierać sygnały o dokręceniu śruby czy zakończeniu cyklu i reagować na nie w ramach programu. Umożliwia to automatyzację montażu o wysokim stopniu złożoności przy jednoczesnym zachowaniu ergonomii pracy dla ludzi.
Pakowanie, paletyzacja i logistyka wewnętrzna
W motoryzacji coraz większe znaczenie ma automatyzacja procesów logistycznych wewnątrz zakładu. UR16e jest wykorzystywany do:
- paletyzacji gotowych komponentów (np. hamulce, amortyzatory, zestawy montażowe),
- pakowania części w pojemniki transportowe i skrzynie,
- kompletacji zestawów (kitting) na linie montażowe,
- współpracy z wózkami AGV/AMR, gdzie robot zamontowany na mobilnej platformie obsługuje różne stacje na hali.
Wysoki udźwig pozwala na jednoczesne przenoszenie kilku elementów lub całych opakowań, co zwiększa efektywność operacji. Możliwość szybkiej rekonfiguracji wzorów paletyzacji (np. dla innych modeli części) zmniejsza czasy przezbrojeń i pozwala na ekonomiczną automatyzację krótszych serii produkcyjnych, co jest szczególnie istotne w nowoczesnych fabrykach produkujących wiele wariantów części dla różnych producentów samochodów.
Kontrola jakości i obsługa systemów testujących
UR16e bywa również stosowany w działach kontroli jakości i testowania komponentów motoryzacyjnych. Może on:
- manipulować częściami w sposób powtarzalny podczas testów funkcjonalnych, np. elementów elektrycznych,
- podstawiać detale pod skanery 3D, kamery wizyjne, czujniki kontaktowe,
- ustawiać części w złożonych pozycjach wymaganych przez procedury testowe, których wykonywanie ręczne byłoby uciążliwe i nieergonomiczne.
Dzięki integracji z systemami wizyjnymi robot może rozpoznawać orientację części, wykrywać nieprawidłowości, a także adaptować trajektorie do rzeczywistego położenia elementów. UR16e pomaga w ten sposób utrzymać wysoki poziom jakości, który jest niezbędny przy rosnących wymaganiach dotyczących bezpieczeństwa i niezawodności pojazdów.
Inne sektory przemysłu, w których UR16e znajduje zastosowanie
Choć UR16e jest często kojarzony z branżą motoryzacyjną, jego możliwości sprawiają, że jest chętnie wdrażany w wielu innych sektorach. Jako robot współpracujący może funkcjonować zarówno w dużych zakładach produkcyjnych, jak i w średnich oraz małych przedsiębiorstwach, które szukają elastycznej i skalowalnej automatyzacji.
Przemysł metalowy i maszynowy
W zakładach obróbki metalu UR16e znajduje zastosowanie głównie przy obsłudze cięższych detali oraz przy wymagających procesach manipulacyjnych. Przykłady zastosowań:
- załadunek i rozładunek automatów tokarskich, frezarek, centrów obróbczych,
- przenoszenie i pozycjonowanie półfabrykatów do spawania lub zgrzewania,
- obsługa pras krawędziowych i innych maszyn do plastycznej obróbki metalu,
- rozwijanie roli blachy, pobieranie wyciętych elementów z wykrawarek i laserów.
Wysoki udźwig robota umożliwia obsługę grubych płyt, odkuwek, odlewów czy większych komponentów konstrukcyjnych. Jednocześnie dzięki trybom współpracy z człowiekiem możliwe jest ustawienie robota w pobliżu stanowisk ręcznych, gdzie operator i UR16e dzielą się zadaniami – człowiek zajmuje się czynnościami wymagającymi oceny wzrokowej i doświadczenia, a robot realizuje powtarzalne operacje wymagające siły.
Przemysł elektroniczny i elektryczny
Choć mogłoby się wydawać, że wysoki udźwig nie jest priorytetem w branży elektronicznej, UR16e bywa wykorzystywany tam, gdzie części lub moduły są cięższe, np. w produkcji:
- obudów i szaf sterowniczych,
- podzespołów do infrastruktury energetycznej,
- modułów baterii i systemów zasilania (także dla elektromobilności),
- większych paneli i urządzeń przemysłowych.
Robot może przeprowadzać operacje montażowe, dokręcanie dużych złącz, pozycjonowanie modułów w obudowach, a także pakowanie gotowych urządzeń. W sektorze elektromobilności, gdzie powstają baterie do pojazdów elektrycznych i systemy ich zarządzania, UR16e wspiera zadania związane z manipulacją modułami ogniw, które są nie tylko ciężkie, ale często wymagają ostrożnego obchodzenia się z nimi.
Przemysł chemiczny, farmaceutyczny i kosmetyczny
W przemyśle chemicznym i farmaceutycznym roboty współpracujące zyskują coraz większe znaczenie, ponieważ pozwalają na automatyzację żmudnych procesów, przy jednoczesnym przestrzeganiu restrykcyjnych standardów higieny i bezpieczeństwa. UR16e może wykonywać m.in.:
- obsługę linii napełniających i pakujących (kartony, skrzynki, pojemniki),
- przenoszenie ciężkich opakowań zbiorczych, kanistrów, wiader, beczek,
- obsługę urządzeń laboratoryjnych w działach R&D lub kontroli jakości.
Dzięki kompaktowym rozmiarom i możliwości montażu na stojakach czy platformach, robot może pracować w pomieszczeniach o ograniczonej przestrzeni, a jego oprogramowanie pozwala łatwo dostosować zadania do zmieniających się wymagań produkcyjnych, np. częstych zmian rozmiaru i rodzaju opakowań.
Branża spożywcza i napojowa
W sektorze spożywczym UR16e wykorzystywany jest głównie do paletyzacji oraz przenoszenia opakowań zbiorczych, skrzynek, kartonów czy worków. Udźwig 16 kg pozwala na efektywną obsługę ciężkich ładunków, a zastosowanie odpowiednich chwytaków (np. próżniowych, mechanicznych, igłowych) pozwala dostosować system do różnych rodzajów opakowań. UR16e można spotkać przy:
- paletyzacji zgrzewek napojów, butelek, puszek,
- kompletowaniu zamówień (end-of-line),
- przenoszeniu ciężkich pojemników z produktami sypkimi czy płynnymi.
W połączeniu z czujnikami i systemami wizyjnymi robot może reagować na zmiany położenia produktów na przenośniku, automatycznie korygować trajektorie i zapewniać wysoką niezawodność procesu pakowania.
Producent UR16e – Universal Robots i koncepcja robotów współpracujących
UR16e jest dziełem duńskiej firmy Universal Robots, która uchodzi za jednego z pionierów i liderów rynku robotów współpracujących. Filozofia firmy opiera się na udostępnieniu technologii robotycznej szerokiemu gronu przedsiębiorstw – nie tylko dużym koncernom, lecz także małym i średnim firmom, dla których klasyczne roboty przemysłowe były często zbyt kosztowne i skomplikowane we wdrożeniu.
Universal Robots wprowadził na rynek rodzaj robota, który dzięki wbudowanym funkcjom bezpieczeństwa, prostocie obsługi i elastyczności może być wdrażany stopniowo, krok po kroku. Zastosowanie środowiska UR+ – platformy certyfikowanych akcesoriów, takich jak chwytaki, czujniki siły, kamery, narzędzia montażowe i oprogramowanie – umożliwia szybsze tworzenie kompletnych aplikacji, bez konieczności każdorazowego projektowania wszystkiego od podstaw. Inżynierowie i integratorzy mogą korzystać z gotowych komponentów, które są przetestowane pod kątem współpracy z robotami UR, co przyspiesza projekty i zmniejsza ryzyko błędów integracyjnych.
UR16e jest częścią serii e-Series, która wniosła do oferty producenta szereg udoskonaleń w zakresie bezpieczeństwa, dokładności sterowania, wygody programowania oraz integracji. Celem było umożliwienie realizacji bardziej wymagających zadań, m.in. w montażu precyzyjnym, testowaniu, obsłudze maszyn i procesach kontrolnych, przy jednoczesnym zachowaniu charakterystycznych dla Universal Robots cech: prostoty, elastyczności i kompaktowości.
Znaczenie gospodarcze UR16e i robotów współpracujących
Wprowadzenie robotów współpracujących, w tym UR16e, wywarło istotny wpływ na sposób, w jaki przedsiębiorstwa podchodzą do automatyzacji. Z punktu widzenia gospodarki oznacza to przyspieszenie cyfrowej transformacji przemysłu, wzrost produktywności i jakości, a także łagodzenie skutków niedoboru pracowników na rynku pracy.
Wsparcie dla małych i średnich przedsiębiorstw
Małe i średnie firmy przez długi czas miały ograniczony dostęp do zaawansowanej robotyzacji z powodu wysokich kosztów inwestycyjnych i skomplikowanej integracji. UR16e wraz z innymi robotami Universal Robots zmienił tę sytuację, oferując relatywnie niski próg wejścia. Korzyści dla MŚP obejmują:
- możliwość automatyzacji pojedynczych, krytycznych stanowisk bez konieczności tworzenia całkowicie nowych linii produkcyjnych,
- szybki zwrot z inwestycji dzięki skróceniu czasów cyklu, redukcji błędów i zmniejszeniu przestojów,
- łatwość przenoszenia robota do innych zadań w razie zmian w portfelu zamówień.
Elastyczność UR16e pozwala na adaptację do krótkich serii, produkcji jednostkowej i zróżnicowanych zamówień, co jest typowe dla wielu firm podwykonawczych, np. w sektorze motoryzacyjnym czy maszynowym.
Odpowiedź na niedobór siły roboczej i wyzwania demograficzne
W wielu krajach przemysł boryka się z niedoborem wykwalifikowanych pracowników, a wykonywanie powtarzalnych, ciężkich, często nieergonomicznych prac jest coraz mniej atrakcyjne. UR16e pełni istotną rolę w przejmowaniu zadań, które wiążą się z dźwiganiem, monotonią i ryzykiem kontuzji, co sprzyja poprawie warunków pracy. W ten sposób roboty współpracujące nie tyle zastępują ludzi, ile przejmują niepożądane zadania, umożliwiając pracownikom skupienie się na bardziej złożonych, kreatywnych czy nadzorczych czynnościach.
Dla gospodarki oznacza to zmniejszenie liczby zwolnień chorobowych wynikających z przeciążeń układu mięśniowo-szkieletowego, poprawę bezpieczeństwa pracy oraz wyższą satysfakcję pracowników. W dłuższej perspektywie sprzyja to utrzymaniu konkurencyjności zakładów produkcyjnych, które muszą rywalizować zarówno z innymi firmami krajowymi, jak i globalnymi.
Wpływ na produktywność i jakość
UR16e, dzięki wysokiej powtarzalności i precyzyjnemu sterowaniu, pozwala znacząco ograniczyć błędy wynikające z ludzkiego zmęczenia czy nieuwagi. Wzrost jakości przekłada się na mniejszą liczbę reklamacji, ograniczenie odpadów i przeróbek. W procesach wymagających dokładnego momentu dokręcania, pozycjonowania z dokładnością do dziesiątych części milimetra czy stałego nacisku, robot jest w stanie utrzymywać parametry procesu w wąskich granicach tolerancji przez długi czas.
W skali makro wpływa to na poprawę konkurencyjności branż takich jak motoryzacja, elektronika czy przemysł maszynowy, gdzie nawet niewielkie odchylenia jakościowe mogą generować wysokie koszty i wpływać na wizerunek marki. UR16e, jako element nowoczesnej automatyzacji, wspiera trend budowy fabryk zgodnych z koncepcją Industry 4.0, w których dane z robotów, maszyn i systemów IT są analizowane w czasie rzeczywistym, umożliwiając podejmowanie szybkich decyzji i optymalizację procesów.
Elastyczna automatyzacja a skracanie cyklu życia produktów
Cykl życia produktów, zwłaszcza w przemyśle motoryzacyjnym i elektronicznym, ulega systematycznemu skracaniu. Pojawianie się nowych modeli, wariantów i konfiguracji wymaga od zakładów produkcyjnych coraz większej elastyczności. Klasyczne linie z robotami o dużej wydajności, projektowane pod konkretny produkt, często okazują się mało elastyczne w obliczu zmian.
UR16e wspiera koncepcję elastycznej automatyzacji: robot może być stosunkowo szybko przeprogramowany, wyposażony w inne narzędzia i przeniesiony na nowe stanowisko. To pozwala na szybsze przezbrojenia linii i amortyzację inwestycji w robota na wielu różnych projektach. Dla przedsiębiorstw oznacza to możliwość reagowania na zmiany rynkowe bez konieczności ponoszenia ogromnych nakładów na nowe wyposażenie za każdym razem, gdy pojawia się nowy produkt lub wariant.
Bezpieczeństwo, integracja i rozwój technologiczny UR16e
Bezpieczna współpraca robota z człowiekiem wymaga nie tylko zaawansowanego sprzętu, ale także odpowiednich procedur projektowania stanowisk i oceny ryzyka. UR16e jest wyposażony w funkcje bezpieczeństwa zgodne z międzynarodowymi normami, jednak ostateczny sposób jego zastosowania zależy od integratora i użytkownika końcowego.
Funkcje bezpieczeństwa robota współpracującego
UR16e posiada zestaw wbudowanych funkcji bezpieczeństwa, które mogą obejmować m.in.:
- ograniczanie prędkości, siły i momentów na poszczególnych osiach,
- definiowanie stref pracy, których robot nie może przekroczyć,
- monitorowanie pozycji i prędkości w czasie rzeczywistym,
- zatrzymanie ochronne w przypadku wykrycia kolizji lub nadmiernych obciążeń.
Funkcje te są parametryzowane z poziomu kontrolera robota i pozwalają dostosować jego zachowanie do charakterystyki danego stanowiska. Przykładowo, gdy robot wykonuje drobne czynności w pobliżu człowieka, może pracować z mniejszą prędkością i ograniczoną siłą, natomiast w strefie, do której człowiek nie ma wstępu, może wykonywać ruchy szybciej, zwiększając wydajność.
Integracja z systemami wizyjnymi i czujnikami
UR16e często współpracuje z systemami wizyjnymi 2D i 3D, czujnikami siły/momentu czy skanerami bezpieczeństwa. Pozwala to na tworzenie zaawansowanych aplikacji adaptacyjnych, w których robot nie tylko odtwarza zaprogramowany ruch, ale potrafi reagować na zmiany w otoczeniu. Przykładowe zastosowania integracji:
- pobieranie części z pojemników w sposób losowy ułożonych (bin picking),
- korekty trajektorii na podstawie obrazu z kamery, np. przy montażu,
- kontrola jakości wizualna z automatycznym odrzucaniem wadliwych elementów.
W przypadku integracji z czujnikami siły robot może wykonywać zadania wymagające wyczucia, takie jak wciskanie, dopasowywanie, polerowanie czy szlifowanie, kontrolując na bieżąco siłę nacisku. Pozwala to na automatyzację procesów, które dawniej uchodziły za typowo manualne.
Rozwój oprogramowania i ekosystemu UR
Universal Robots stale rozwija oprogramowanie sterujące i narzędzia programistyczne, ułatwiając integrację UR16e z innymi systemami oraz zwiększając możliwości konfiguracji. Dostępne są pakiety SDK, interfejsy API oraz rozszerzenia umożliwiające komunikację z systemami MES/ERP, platformami chmurowymi czy aplikacjami do monitorowania produkcji.
W ekosystemie UR coraz ważniejszą rolę odgrywają również rozwiązania oparte na analizie danych i uczeniu maszynowym. Dane z pracy robota mogą być wykorzystywane do:
- monitorowania efektywności cykli,
- diagnostyki predykcyjnej i przewidywania awarii,
- optymalizacji trajektorii i sekwencji ruchów.
Integracja UR16e z systemami klasy Przemysł 4.0 pozwala firmom lepiej rozumieć procesy produkcyjne, szybciej reagować na zakłócenia i systematycznie zwiększać wydajność, co w skali globalnej ma wymierne znaczenie gospodarcze.
Perspektywy dalszego rozwoju zastosowań UR16e
Robot UR16e pokazuje, jak połączenie stosunkowo dużego udźwigu z kompaktową konstrukcją i współpracującym charakterem otwiera nowe możliwości automatyzacji w wielu branżach. W przyszłości można spodziewać się jeszcze szerszego wykorzystania tego typu robotów w połączeniu z mobilnymi platformami, systemami wizyjnymi o wysokiej rozdzielczości oraz zaawansowanymi algorytmami sztucznej inteligencji, co uczyni je jeszcze bardziej elastycznymi partnerami w produkcji.
Przemysł motoryzacyjny, jako sektor, który w szczególny sposób wykorzystuje zalety UR16e, będzie nadal napędzać rozwój aplikacji robotów współpracujących. Rozwój elektromobilności, rosnąca złożoność pojazdów i wymagania dotyczące bezpieczeństwa sprawiają, że potrzeba połączenia wysokiej jakości, elastyczności i konkurencyjnych kosztów produkcji będzie tylko rosła. UR16e, dzięki swoim parametrom i szerokiemu ekosystemowi wsparcia, pozostaje jednym z kluczowych narzędzi, które umożliwiają przedsiębiorstwom sprostanie tym wyzwaniom.
