Üretimde robot teknolojisinin evrimi ve geleceği

Endüstriyel işler genellikle ağır parçaları kaldırmak ve bir araya getirmek gibi aynı fiziksel görevleri tekrar tekrar yapmayı içerir. Bu tür manuel görevler riskli olabilir. 2023 yılında yalnızca Amerika Birleşik Devletleri'nde 5.283 ölümcül iş kazası rapor edilmiştir.

Ancak, akıllı endüstriyel robotların ve yapay zeka (AI) ve bilgisayar görüşü gibi teknolojilerin artan kullanımıyla, bu yüksek riskli görevlerin çoğu artık makineler tarafından yerine getiriliyor. Üretimdeki robotlar artık ağır malzemeleri kaldırabiliyor, ekipmanda sorun olup olmadığını kontrol edebiliyor ve fabrika katında güvenliği ve verimliliği artırmak için insanlarla birlikte çalışabiliyor.

Bu makalede, endüstriyel robotların fabrikaların çalışma şeklini nasıl değiştirdiğine ve daha güvenli ve daha üretken iş yerleri yaratmaya nasıl yardımcı olduğuna bir göz atacağız. Hadi başlayalım!

Endüstriyel robotlar nedir?

Endüstriyel robotlar, üretim görevlerine yardımcı olmak için özel olarak tasarlanmış akıllı makinelerdir. Özellikle, üretimdeki robotlar genellikle ya araba veya uçak parçaları gibi ağır ürün bileşenlerini kaldırmak ya da elektronik devreleri monte etmek veya ürünleri paketlemek gibi küçük, ayrıntılı görevleri çok hızlı bir şekilde yerine getirmek için üretilir. 

Terminatör veya I, Robot gibi bilim kurgu filmlerinde sıkça gördüğümüz insansı robotların aksine, endüstriyel robotlar genellikle sabittir ve tek bir robotik kol ile üretilir. Tipik olarak, bu robotik kol çeşitli yönlerde hareket edebilir ve imalatta kaynak, montaj veya malzeme taşıma gibi farklı işler için programlanabilir. 

Endüstriyel robotlar özellikle tekrarlanan işleri molaya ihtiyaç duymadan hızlı ve doğru bir şekilde yapmakta başarılıdır, bu da onları fabrikalarda ve depolarda kullanım için ideal kılar. Sonuç olarak, dünya genelinde fabrikalarda 4 milyondan fazla robot kullanılmaktadır. 

Endüstriyel robot türleri

Fabrikalardaki robotlar giderek yaygınlaşıyor ve çok çeşitli görevler üstleniyorlar. İşte bazı farklı endüstriyel robot türleri ve fabrika işlerini daha verimli ve güvenli hale getirmek için nasıl kullanıldıkları: 

• Kartezyen robotlar: Portal robotlar olarak da bilinen bu robotlar X, Y ve Z eksenleri boyunca üç kayar mafsal kullanarak düz çizgiler boyunca hareket eder. Basit tasarımları yüksek hassasiyet sağlar, bu da onları üretim ve otomasyon görevleri için ideal hale getirir.

• Mafsallı robotlar: Bu eklemli kollu robotlar, birden fazla döner eklem kullanarak bir insan kolunun hareketini taklit eder. Esneklik ve geniş bir hareket aralığı sunarlar ve genellikle montaj, boyama ve paketleme alanlarında kullanılırlar.

• Delta robotlar: Üçgen bir tabana bağlı üç hafif kola sahip olan delta robotlar, hız ve çeviklik için üretilmiştir. Özellikle paketleme endüstrisinde yüksek hızlı alma ve yerleştirme işlemleri için çok uygundurlar.

• Kutupsal robotlar: En eski endüstriyel robot türleri arasında yer alan kutupsal robotlar, küresel bir hareket aralığı sağlamak için döner ve doğrusal mafsalların bir kombinasyonunu kullanır. Geniş, çok yönlü erişim gerektiren görevler için kullanışlıdırlar.

• SCARA robotları: Seçici Uyum Montaj Robot Kolunun kısaltması olan SCARA robotlar iki döner mafsal ve bir doğrusal mafsal kullanır. Elektronik montaj ve gıda işleme gibi hızlı ve hassas yatay ve dikey hareketler gerektiren görevler için idealdirler.

Üretimde robot teknolojisinin tarihçesi

Endüstriyel robotların nasıl fark yarattığına dair spesifik örneklere geçmeden önce, üretimde robotların evrimine bir göz atalım ve endüstriyel robotiğin yıllar içinde nasıl değiştiğini daha iyi anlayalım:

• Erken imalat (Robotik öncesi dönem): Robotikten önce imalat tamamen el emeğine ve temel aletlere dayanıyordu. Sanayi Devrimi ile birlikte buhar gücü, makineler ve montaj hatları üretkenliği artırdı, ancak yine de birçok görev tekrarlı, tehlikeli veya emek yoğun olmaya devam etti.

• Endüstriyel robotların tanıtımı (1950'ler - 1980'ler): 1954 yılında George Devol ilk programlanabilir robot olan Unimate'i icat etti. 1961 yılına gelindiğinde General Motors bu robotu kalıp dökümü ve kaynak için kullanmaya başladı ve Unimate kullanılan ilk endüstriyel robot oldu. Bu, özellikle otomobil üretiminde tehlikeli ve tekrarlayan görevleri otomatikleştiren büyük bir değişime işaret ediyordu.

• Genişleme ve iyileştirme (1990'lar - 2000'ler): Robotlar daha hızlı, daha hassas ve daha uygun fiyatlı hale geldi. Kullanımları elektronik, ilaç ve gıda işleme gibi sektörlere doğru genişledi. Esnek otomasyon, robotların minimum yeniden programlama ile birden fazla görevi yerine getirmesini mümkün kıldı.

• İşbirlikçi robotların yükselişi (2010'lar - günümüz): İşbirlikçi robotlar veya cobot'lar, insanlarla birlikte güvenli bir şekilde çalışmak için ortaya çıktı. Yerleşik sensörler, yapay zeka ve kamera sistemleri ile çevrelerine uyum sağlayabilir ve karmaşık veya hassas görevlerde yardımcı olabilirler.

‍

İleriye baktığımızda, endüstriyel robotların daha da akıllı ve uyarlanabilir hale gelmesi muhtemeldir. Araştırmacılar ve mühendisler, robotların öğrenmesini, yeni durumlara uyum sağlamasını ve insanlarla destekleyici ve dinamik yollarla daha yakın işbirliği yapmasını sağlayan teknolojiler üzerinde aktif olarak çalışmaktadır.

Endüstriyel robotik örnekleri

Daha sonra, üretimdeki robotların gerçek dünyadaki örneklerini ve fabrika zemininde nasıl kullanıldıklarını inceleyeceğiz.

Uçak üretiminde endüstriyel robotlar

Uçak üretimi, özellikle Boeing 777 gibi büyük uçaklar için karmaşık ve hassas süreçler içerir. Örneğin, tek bir 777'nin montajı için 60.000'den fazla perçin gerekir. Geleneksel olarak bu görevde iki işçi çalışıyordu: biri perçin tabancasını kullanırken diğeri de bağlantı elemanını sabitlemek için panelin arkasında çelik bir çubuk tutuyordu. 

Bu tür görevler fiziksel olarak zorlayıcı olabilir ve kollarda, sırtta ve omuzlarda yaralanmalara yol açabilir. Buna ek olarak, uçak üretiminde hassasiyet kritik öneme sahiptir ve hataya çok az yer vardır.

Boeing bu tür iş akışlarını geliştirmek için endüstriyel robotları benimsemiştir. Şirket, Everett, Washington'daki 777 fabrikasında, gövde bölümlerinin delinmesini ve perçinlenmesini otomatikleştirmek için tasarlanmış bir robotik montaj süreci olan Gövde Otomatik Dik Yapı (FAUB) sistemini tanıttı.

‍

Bu robotlar programlandıktan sonra perçinler için on binlerce mükemmel delik açabilir. Sabit teçhizatlı eski düzenin aksine, FAUB robotları hareketlidir ve montaj hatları boyunca kılavuzlu araçlar üzerinde hareket edebilir. İşçiler gövde panellerini yerleştirdikten sonra, robotlar delme ve perçinleme işlemlerini üstlenerek hem hızı hem de doğruluğu artırıyor. Bu yaklaşım, üretimde daha akıllı, daha güvenli ve daha verimli çözümler için baskı yapmaya devam eden robotik endüstrisindeki son gelişmelerle uyumludur.

Endüstriyel robotlar ile gıda üretimi

Üretimde robotlar gıda sektöründe de yaygın olarak kullanılıyor. Örneğin Nestlé'nin Almanya'daki fabrikasında bebek maması üretimi tam otomatik bir paketleme hattıyla yönetiliyor. Robotlar, doldurulmuş ve mühürlenmiş gıda tepsilerinin sterilizasyon kasalarına taşınması ve daha sonra nakliye için paketlenmesi gibi görevleri yerine getiriyor. Bu da tüm operasyonu daha hızlı, daha güvenli ve daha güvenilir hale getiriyor.

Nestlé ayrıca tesislerindeki bakım sorunlarını izlemek için Boston Dynamics'in Spot' u gibi mobil robotlar kullanıyor. Sadece belirli alanlardaki sorunları tespit edebilen geleneksel sabit sensörlerin aksine, Spot fabrika içinde serbestçe hareket edebiliyor. Bu mobil, esnek otomasyon konsepti, robotik endüstrisinde giderek büyüyen bir trend.

Spot merdivenleri tırmanabilir, dar alanlarda gezinebilir ve düz olmayan zeminlerde çalışabilir. Motorlar ve kompresörler gibi fabrika makinelerinde ısı, gürültü veya diğer uyarı işaretlerini kontrol etmesine yardımcı olan özel sensörlerle donatılmıştır. Spot ayrıca sorunları erkenden kolayca yakalayabilir ve sorunları ciddileşmeden çözmeye yardımcı olur. 

‍

Endüstriyel robotların yardımıyla otomobil üretimi

Endüstriyel robotlar her zaman otomobil üretiminin önemli bir parçası olmuştur. Aslında, ABD'deki tüm endüstriyel robot kurulumlarının %33'ü otomotiv sektöründedir. 

Bunun ilginç bir örneği BMW'nin 2013 yılındaki Spartanburg fabrikasıdır. Bu tesiste, insanlar ve robotlar kapı montaj hattında güvenlik çitleri olmadan yan yana çalışarak, düzenli üretimde bu tür doğrudan insan-robot işbirliğini kullanan ilk BMW tesisi oldu.

BMW X3 modellerinin kapılarının içine ses ve nem yalıtımı yerleştirmek için dört robot kullanıldı. İşçiler önce yapışkan folyoyu yerleştirip hafifçe bastırıyor, ardından robotlar işi devralıyor ve silindir başlıkları kullanarak işi yüksek hassasiyetle tamamlıyordu.

Sistem tamamen otomatikti ve süreç sırasında uygulanan basıncı tam olarak ölçerek kalitenin sürekli izlenmesini sağlıyordu. Robotun çalışması kesintiye uğrarsa, bir insan işçi kolayca devreye girip görevi manuel olarak tamamlayabilir ve üretimin gecikmeden devam etmesini sağlayabilir.

‍

Üretimde robot teknolojisinin faydaları

Şimdi, üretimde robot kullanmanın bazı temel faydalarına daha yakından bakalım.

• Hassasiyet ve doğruluk: Endüstriyel robotlar yüksek düzeyde hassasiyet ve hız sağlar. Bazıları bir mikron hassasiyetle görevlerini yerine getirebilir.
  ‍
• Güvenilirlik: Arızasız 100.000 saate ulaşan kullanım ömürleri ile endüstriyel robotlar uzun süreler boyunca kesintisiz çalışabilir.
  ‍
• Gelişmiş işyeri güvenliği: Robotlar ayrıca dar alanlarda veya tehlikeli maddelerin etrafında çalışmak gibi tehlikeli görevlerin üstesinden gelerek yaralanma nedeniyle kaybedilen iş günlerinin %35'inin azaltılmasına yardımcı olur.

• Üretkenliği artırın: İnsanların aksine, robotların molalara, izin günlerine veya dinlenmeye ihtiyacı yoktur. Günün her saati çalışabilirler, bu da üretkenliği önemli ölçüde artırabilir. 

• Maliyet etkinliği: Bu robotları satın almak ve kurmak başlangıçta pahalı olsa da, zaman içinde önemli tasarruflar sağlarlar. İşçilik maliyetlerini düşürür, olası hataları azaltır ve yaralanmalarla ilgili masrafları azaltırlar.

• Ölçeklenebilirlik: Robotlar kurulduktan sonra, üreticiler fazladan işçi çalıştırmaya veya büyük değişiklikler yapmaya gerek kalmadan üretimi daha kolay artırabilir. Bu da üreticilerin artan talebe hızlı bir şekilde yanıt verebileceği ve değişen pazarda esnek kalabileceği anlamına gelir.

Üretimde robot teknolojisinin zorlukları ve sınırlamaları

Endüstriyel robotlar birçok avantaj sunarken, özellikle uzmanlık ve bakım açısından bazı zorlukları da beraberinde getirmektedir. Fabrikalardaki bu robotların programlanması, çalıştırılması ve bakımının yapılması için kalifiye profesyonellere ihtiyaç vardır. 

Günümüzde endüstride kullanılan birçok robot yapay zeka ve makine öğrenimi kullanıyor olsa da, arızaları önlemek için hala düzenli bakım gerektiriyorlar. Üreticilerden oluşan bir ekip bu bilgiye zaten sahip değilse, personeli eğitmek hem pahalı hem de zaman alıcı olabilir.

İlginç bir şekilde, bu zorlukların çözümü de Görme Yapay Zekası, daha spesifik olarak, görsel verileri anlamaya odaklanan bir yapay zeka dalı olan bilgisayar görüşü şeklinde geliyor. Örneğin, Ultralytics YOLO11 gibi bilgisayarla görme modelleri endüstriyel robotları tespit etmek ve izlemek için eğitilebilir. YOLO11 kullanarak bu robotları izlemekten elde edilen bilgiler, sorunları erken tespit etmek için kullanılabilir (kestirimci bakım olarak bilinir). Bu, uzman gözetimine olan ihtiyacı azaltır ve beklenmedik arızaları azaltır.

Bunun ötesinde, bilgisayarla görme gerçek zamanlı dijital ikizlerin oluşturulmasını da destekleyebilir. Dijital ikizler, üretim ortamından toplanan görsel veriler kullanılarak oluşturulan fiziksel makinelerin ve robotların sanal modelleridir. 

Dijital ikizler, üreticilerin ekipmanı gerçek zamanlı olarak izlemelerine, sorunları kesintiye neden olmadan önce belirlemelerine ve gerçek üretimi kesintiye uğratmadan süreç iyileştirmelerini test etmelerine olanak tanır. Bu teknoloji daha tutarlı performans sağlar, karar verme sürecini iyileştirir ve maliyetli arıza sürelerini azaltır.

Yapay zeka ve makine öğrenimi teknolojileri

Endüstriyel robotları kullanmanın zorluklarını tartışırken, birçoğunun artık yapay zeka ve makine öğrenimi ile desteklendiğini gördük. Peki bu gerçekte nasıl işliyor ve yapay zekanın robotikteki rolü nedir?

Geleneksel endüstriyel robotlar sabit, tekrarlayan görevlerle sınırlıdır. Önceden programlanmış talimatları takip ederler ve üretim hattındaki değişikliklere kolayca uyum sağlayamazlar. Bu da onları esneklik, hız ve doğruluğun önemli olduğu ortamlarda daha az verimli hale getirir. 

Yapay zeka olmadan, robotlar ürün kusurlarını gerçek zamanlı olarak tespit edemez veya malzeme veya konumlandırmadaki küçük değişikliklere uyum sağlayamaz, bu da genellikle daha yavaş süreçlere, daha fazla hataya ve artan arıza sürelerine yol açar. Üretimde yapay zeka, robotların basit, önceden programlanmış görevlerin ötesine geçmesine izin veriyor. 

Özellikle, üretimde makine öğrenimi ile robotlar çevrelerinden gelen verileri analiz edebilir, kalıpları tanıyabilir ve zaman içinde performanslarını artırabilir. Örneğin, görüş özellikli bir robot bir montaj hattındaki farklı nesneleri tanımlayabilir, hareketlerini gördüklerine göre ayarlayabilir ve hatta kusurları veya anormallikleri gerçek zamanlı olarak tespit edebilir. Perde arkasında, bilgisayar görüşü bu yeniliğin arkasındaki itici güçtür.

Tipik olarak, görüş özellikli bir robot, Ultralytics YOLO11 gibi bilgisayar görüş modellerini çalıştırmak için gerekli donanım altyapısıyla donatılmıştır. Kameralar ve bilgisayar görüşü ile entegre edildiğinde, bir robot altta yatan modelin yeteneklerini kazanır. YOLO11 söz konusu olduğunda bu, bir robotun nesne algılama, izleme ve segmentasyon gibi bilgisayarla görme görevlerini yerine getirebileceği anlamına gelir.

Nesnelerin İnternetinin (IoT) etkisi 

Endüstriyel robotlarla ilgili diğer birkaç kavram ise üretimde IoT ve uç bilişimdir. IoT, veri toplayan ve paylaşan (çoğunlukla internet üzerinden) bağlı cihazlardan oluşan bir ağı ifade eder. Öte yandan uç bilişim, verileri önce merkezi bir sunucuya göndermeye gerek kalmadan bir robot veya sensör gibi doğrudan kaynağında işler. 

Endüstriyel IoT (IIoT) cihazları büyük miktarda veri topladığında, analiz için buluttaki merkezi bir sisteme göndermek gecikmelere (gecikme olarak bilinir) neden olabilir ve işleri yavaşlatabilir. Ancak üreticiler IoT ile birlikte uç bilişim kullanarak verileri anında işleyebilir, gerçek zamanlı yanıtlar almayı ve otomasyonu güçlendirmeyi mümkün kılabilir. 

Yapay zeka ve IoT'nin üretimde birlikte çalışmasının açık bir örneği kestirimci bakımdır. Akıllı fabrikalarda, Endüstri 4.0'ın ana hedeflerinden biri, ekipman arızalarını gerçekleşmeden önce tahmin etmektir. 

Bunu başarmak için IIoT cihazlarının tamamen işlevsel ve güvenilir kalması gerekir. Bu cihazlar uç bilişim, yapay zeka ve bilgisayarlı görüşü bir araya getirerek kendi durumlarını sürekli izleyebilir, bakım veya şarj gerektiğinde bunu tespit edebilir ve gerekli eylemleri otomatik olarak tetikleyebilir. Bu, makinelerin sorunsuz çalışmasını sağlar, planlanmamış arıza sürelerini azaltır ve genel verimliliği artırır.

Otomasyon ve robotik üretim verimliliğini nasıl artırır?

Artık yapay zeka, bilgisayarla görme, IoT ve uç bilişim gibi teknolojileri daha iyi anladığımıza göre, bunların üretim otomasyonunu daha verimli hale getirmek için nasıl birlikte çalışabileceğini inceleyelim. 

Otomasyonun temel amacı süreçleri kolaylaştırmak ve onları daha hızlı, daha güvenilir ve insan hatasına daha az eğilimli hale getirmektir. Örneğin, akıllı telefonlar gibi tüketici elektroniği ürünlerinin montajını yapan bir fabrikayı ele alalım. Görüş özellikli robot kollar, küçük bileşenleri devre kartlarına hassas bir şekilde yerleştirme gibi hassas bir işin üstesinden gelebilir. 

Aynı zamanda, yapay zeka destekli görüntü sistemleri montajın her adımını inceleyerek yanlış hizalanmış parçalar veya hatalı lehim bağlantıları gibi kusurları gerçek zamanlı olarak tespit edebilir. Bu arada, IoT sensörleri hassas bileşenlerin kalitesini etkileyebilecek sıcaklık, toz ve titreşim gibi çevresel faktörleri izleyebilir. 

Uç bilişim sayesinde sistem bu verileri anında işleyebilir ve bulut tabanlı yanıtları beklemeden hattı duraklatmak veya bir robotu yeniden kalibre etmek gibi yerinde ayarlamalar yapabilir. Birlikte, otomatik üretim daha hızlı, daha doğru ve son derece uyarlanabilir bir üretim hattı oluşturabilir, bu da daha yüksek ürün kalitesi ve daha düşük işletme maliyetleri ile sonuçlanır.

Robotik, üretimin geleceğini nasıl dönüştürüyor?

Endüstriyel robotların geleceği, üretimde Vision AI ve IoT gibi teknolojilerin önemli bir rol oynamasıyla hızla ilerliyor. Bu araçlarla robotlar üzerinde çalıştıkları şeyi görebiliyor, kusurları tespit edebiliyor, ürün kalitesini kontrol edebiliyor ve sorunları meydana gelirken tahmin edebiliyor. Birçok üretici, operasyonlarını daha verimli ve tutarlı hale getirmek için bu sistemleri kullanmaya başladı bile.

Endüstriyel robotik pazarı istikrarlı bir şekilde büyümektedir ve bu büyüme robotikteki sürekli gelişmelerden, yetenekli mühendislere daha kolay erişimden ve simülasyon ve sanal testlerin kullanımından kaynaklanmaktadır. Bu gelişmeler, robotların gerçek dünyada kullanım için tasarlanmasını ve ince ayarlarının yapılmasını daha hızlı hale getirmektedir. Daha fazla fabrika dijital araçları ve otomasyonu benimsedikçe, daha esnek, güvenilir ve gelecekteki zorlukların üstesinden gelmeye hazır hale geliyorlar.

Yapay zeka hakkında daha fazlasını keşfetmek için topluluğumuza ve GitHub depomuza katılın. Perakendede yapay zeka ve tarımda bilgisayarla görme hakkında bilgi edinmek için çözüm sayfalarımıza göz atın. Lisanslama seçenek lerimizi keşfedin ve bilgisayarla görü ile geliştirmeye bugün başlayın!