De levensduur van humanoïde robots maximaliseren
Andrej Roskic | 10 oktober 2024
De uitdaging van onderhoud in humanoïde robots
Humanoïde robots vertegenwoordigen de voorhoede van de robotica en bieden unieke mogelijkheden en veelzijdigheid in verschillende sectoren, van magazijnen tot rampenbestrijding. Deze geavanceerde technologie brengt echter zijn eigen uitdagingen met zich mee, vooral op het gebied van onderhoud.
In tegenstelling tot eenvoudigere robotsystemen bevatten humanoïde robots veel gewrichten en bewegende onderdelen, waardoor de kans op slijtage en defecten toeneemt. Hoge onderhoudskosten en frequente stilstand kunnen hun inzet en algehele productiviteit aanzienlijk beïnvloeden. Innovaties zoals onderhoudsvrije componenten en geavanceerde materialen zijn daarom belangrijke oplossingen om de betrouwbaarheid en kosteneffectiviteit van humanoïde robots te garanderen.
Deze blog gaat in op de complexiteit van het onderhoud van humanoïde robots en onderzoekt hoe de vooruitgang in onderhoudsvrije technologieën deze uitdagingen kan helpen verminderen.
Complexiteit van het ontwerp van humanoïde robots
Humanoïde robots brengen veel unieke ontwerpuitdagingen met zich mee die niet vaak voorkomen bij andere robotsystemen. Een humanoïde robot bestaat uit tientallen, zo niet honderden gewrichten en bewegende onderdelen die samen moeten werken. Als ook maar één van deze onderdelen het begeeft, moet de hele robot offline voor onderhoud en reparatie. Vergeleken met een eenvoudigere oplossing zoals een portaal of robotarm, is er veel meer kans op slijtage en defecten aan onderdelen.
Een andere uitdaging voor ontwerpers is de verscheidenheid aan omgevingen waarin humanoïde robots worden gebruikt. Alles van magazijnen en winkelcentra tot bouw- en rampenlocaties kan gebruik maken van humanoïde robots. Dit betekent dat ontwerpers bij het ontwikkelen van een humanoïde robot rekening moeten houden met al deze potentiële gebruikssituaties en ervoor moeten zorgen dat de robot bestand is tegen elk van deze omgevingen.
Stilstand en reparatiekosten
Hoewel robots met veel langere intervallen kunnen werken dan mensen, hebben ze nog steeds downtime nodig voor opladen, onderhoud en andere updates. Hiervan is onderhoud het duurst. De budgetten voor humanoïde robots moeten daarom doorlopend onderhoud omvatten, vooral in industrieën waar slijtage waarschijnlijker is.
Voor standaard servicerobots bedragen de jaarlijkse onderhoudskosten ongeveer 10-20% van de aankoopprijs van de robot. Meer geavanceerde robots zoals humanoïden zullen extra kosten hebben als er een gespecialiseerde technicus nodig is om het onderhoud uit te voeren.
Met zelfs enkele van de meest betaalbare verwachte prijzen voor commerciële humanoïde robots tussen de €25 000 en €30 000, zou dit neerkomen op jaarlijkse onderhoudskosten van minstens €2 500, voordat eventuele extra kosten voor een gespecialiseerde technicus worden meegerekend. Voor robuustere industriële humanoïden kunnen deze onderhoudskosten variëren van €20 000 tot €100 000 per jaar voordat deze extra kosten worden meegerekend.
De onderhoudskosten voor humanoïde robots zijn niet alleen hoog, maar stilstand heeft ook invloed op de productieschema’s. Als stilstand niet adequaat wordt aangepakt, kan dit de productieprocessen beïnvloeden. Als de stilstandtijd niet goed is ingepast in het productieschema, is de kans groot dat er vertragingen optreden en dat de productiviteit tijdens ongeplande stilstand langere tijd verloren gaat.
Invloed van frequent onderhoud op de inzet van robots
De noodzaak voor frequent onderhoud aan humanoïde robots kan een grote impact hebben op de inzet, vooral in afgelegen of gevaarlijke omgevingen. Voor elk onderhoud aan een humanoïde robot moet er nog steeds een mens ter plaatse komen, wat in veel van de omgevingen waar humanoïde robots geschikt voor zijn moeilijk, zo niet ronduit gevaarlijk kan zijn. Dit kan van invloed zijn op de inzetplannen en ingenieurs dwingen ontwerpen te maken die het onderhoud van humanoïde robots minimaliseren of elimineren.
Voordelen van onderhoudsvrije componenten
Een van de beste oplossingen om de onderhoudsintervallen van humanoïde robots tot een minimum te beperken, is waar mogelijk gebruik te maken van onderhoudsvrije kunststof componenten. Deze componenten hoeven niet regelmatig opnieuw gesmeerd of onderhouden te worden, zijn bestand tegen de omstandigheden in bijna alle industriële omgevingen en gaan langer mee dan metalen alternatieven
Minder behoefte aan smering en vervanging van onderdelen
Tribologisch geoptimaliseerde kunststof onderdelen hebben vaste smeermiddelen die rechtstreeks in het materiaal van het onderdeel zijn ingebed om een consistente en betrouwbare smering te garanderen. Hierdoor hoeven onderdelen niet meer handmatig gesmeerd te worden en hoeven onderdelen die defect raken door een onjuiste smering minder vaak vervangen te worden.
Hogere uptime en productiviteit
Het gebruik van hoogwaardige kunststof componenten minimaliseert de hoeveelheid onderhoud die nodig is, waardoor ook de uptime toeneemt. Dit heeft een directe, positieve invloed op de totale productiviteit en zorgt ervoor dat de investering sneller wordt terugverdiend.
Lagere kosten op lange termijn
Een ander direct resultaat van minimaal onderhoud is de verlaging van de totale langetermijnkosten. Onderhoudsvrije componenten hoeven niet zo vaak vervangen te worden en vereisen geen regelmatig onderhoud, wat leidt tot enorm lagere kosten over de gehele levensduur van de robot.
Verbeterde betrouwbaarheid in verschillende omgevingen
Door het elimineren van vet met kunststof onderdelen worden prestaties in zware omstandigheden betrouwbaarder. Geoptimaliseerde kunststof onderdelen zijn bestand tegen vuil, stof en corrosie door het ontbreken van vet – ideaal voor omgevingen zoals bouwplaatsen, locaties waar gereageerd moet worden op rampen of magazijnen met grote hoeveelheden vuil en stof.
Kunststoffen kunnen ook worden ontworpen met speciale eigenschappen zoals FDA-conformiteit, ESD-compatibiliteit, weerstand tegen extreme temperaturen en nog veel meer.
igus® onderhoudsvrije oplossingen voor humanoïde robots
igus is een toonaangevende fabrikant van tribologisch geoptimaliseerde kunststof componenten, met bijna 60 jaar ervaring op dit gebied. Met vijf grote productlijnen die elk gebruik maken van deze kunststoffen, is er geen tekort aan productopties voor gebruik in humanoïde robots.
Zelfsmerende kunststoflagers voor gewrichten
De igubal® zelfuitlijnende lagers van gus blijken ideaal te zijn voor gebruik in de gewrichten van humanoïde robots. igubal lagers hebben dezelfde voordelen als de kunststof materialen die igus gebruikt, terwijl de kosten en het gewicht lager zijn dan bij metalen alternatieven.
igus biedt ook iglide glijlagers en draaikransen aan om de productlijn lagers af te ronden. iglide lagers zijn beschikbaar in FDA-conforme materialen zodat gebruik in hygiënische omgevingen of voedselproductietoepassingen mogelijk is. In een poging om milieuvriendelijker te werken, zijn de iglide lagers ook verkrijgbaar in PFAS-vrije en PTFE-vrije materialen.
iglide draaikransen worden aangeboden in verschillende maten, met optionele accessoires en functies zoals klemmen, hoekaanslagen, viltafdichtingen en nog veel meer.
Slijtvaste lineaire geleidingen & actuators voor soepele bewegingen
De uiterst nauwkeurige drylin® lineaire lagers en actuators bieden een soepele, stille werking bij een aantal verschillende railprofielen. De rails zijn verkrijgbaar in blank en hard geanodiseerd aluminium en in verschillende roestvrijstalen series.
Riemaangedreven en schroefaangedreven actuators zijn ook verkrijgbaar en kunnen eenvoudig worden gecombineerd met drylin motoren en motorcontrollers om een compleet en samenhangend systeem te creëren.
Dankzij miniatuur lineaire geleidingen en actuatoren kan drylin worden gebruikt in de kleinste installatieruimten, perfect voor compacte humanoïde robotontwerpen.
Duurzame kabelbeheersystemen
Kabels zijn noodzakelijk in elke robottoepassing en slecht beheerde kabels leiden alleen maar tot in de war raken, vroegtijdige slijtage en mogelijke breuk, waardoor kostbare ongeplande uitvaltijd ontstaat. Kabelhouders, zoals die van igus, lossen dit probleem op door kabels georganiseerd te houden en te beschermen tegen slijtage.
Kabelrupsen van igus zijn licht van gewicht, eenvoudig te installeren en hebben een levensduurgarantie tot vier jaar. De gladde contouren van onze kabelrupsen maken ze kabelvriendelijk en helpen vroegtijdige kabelslijtage te voorkomen. Net als bij Drylin-producten zijn er miniatuur kabelrupsen verkrijgbaar om kabels in extreem krappe installatieruimten te beheren.
De toekomst van onderhoudsvrije robotica
Opkomende technologieën voor zelfdiagnose van componenten
Het Industrial Internet of Things (IIoT) heeft een hoger niveau van connectiviteit in industriële toepassingen mogelijk gemaakt dan ooit tevoren. Het is nu mogelijk om onderdelen uit te rusten met sensoren die de conditie van het onderdeel kunnen bewaken (conditiebewaking), maar ook om zeer nauwkeurige schattingen te maken van de levensduur en te voorspellen wanneer onderhoud nodig zal zijn (voorspellend onderhoud).
igus levert lagers en kabelrupsen die geschikt zijn voor IIoT om de betrouwbaarheid verder te verbeteren en klanten gemoedsrust te geven door precies te weten hoe lang hun componenten meegaan en in welke conditie ze verkeren.
igus’ toewijding aan innovatie
Voortdurende innovatie is een hoeksteen van het werk bij igus. Met tientallen nieuwe producten en innovaties die elk jaar worden ontwikkeld, is er geen tekort aan innovatieve producten die toepassingen kunnen transformeren, vooral in de robotica.
Daarom heeft igus de RBTX marktplaats gecreëerd, een online marktplaats die robotica onderzoekers, fabrikanten, integratoren en andere industrieleiders samenbrengt. Het doel van RBTX is om automatisering toegankelijker te maken en te laten zien hoe effectief betaalbare en onderhoudsarme roboticaoplossingen kunnen zijn.
Conclusie
De toekomst van humanoïde robotica hangt af van het minimaliseren van onderhoudsvereisten om de betrouwbaarheid te verbeteren en de kosten te verlagen. Onderhoudsvrije kunststof componenten en opkomende zelfdiagnostische technologieën maken de weg vrij voor meer veerkrachtige en aanpasbare humanoïde robots. Door deze innovaties te omarmen kunnen industrieën de uptime maximaliseren, de productiviteit verbeteren en een sneller rendement op investering realiseren.
Naarmate de technologie zich blijft ontwikkelen, zullen onderhoudsvrije oplossingen een essentiële rol spelen bij het ontsluiten van het volledige potentieel van humanoïde robots, waardoor ze een meer haalbare optie worden voor een breed scala aan toepassingen.
Hebt u vragen over het gebruik van kabelrupsen in uw eigen toepassing? Neem contact op met een kabelrups expert of bel ons rechtstreeks op +31(0)346 353 932.
Voor meer informatie over kabelrupsen en lagers kunt u onze whitepapers bekijken op: