Naarmate het aantal robotica-installaties wereldwijd toeneemt, groeit ook de behoefte aan stroom, snelle datatransmissie en connectiviteit (TE Connectivity)

Volgens het World Robotics 2021 Report van de International Federation of Robotics (IFR) zal de huidige groei van industriële robotica naar verwachting in 2022 en 2023 aanhouden, met meer dan 500.000 geïnstalleerde eenheden per jaar wereldwijd tegen 2024. Neemt Azië terug de hoofdmoot in? Wait and see. Hier volgen vijf belangrijke trends en technologieën op het gebied van robotica die de toepassing van industriële robots bevorderen en industrieën over de hele wereld vormgeven. Tijdens de industriële automatiseringsbeurs Indumation.be 2022 komen deze trends bij robotbouwers en integratoren ongetwijfeld aan bod.

Trend 1: Dataverkeer met hoge snelheid

De vooruitgang van Industrie 4.0 is gebaseerd op de mogelijkheid om enorme hoeveelheden gegevens om te zetten in inzichten en intelligentie. Hiervoor moeten fabrikanten en OEM's op het gebied van robotica bepalen wat de beste manieren zijn om de mogelijkheden voor datatransmissie op de fabrieksvloer te vergroten (inclusief de keuze tussen bekabelde en draadloze datatransmissie).

Draadloze technologie (Wifi en 5G) biedt echter mogelijk niet de duurzaamheid en betrouwbaarheid die nodig is in de fabriek. Tevens kan de verbinding worden beïnvloed door elektromagnetische en radio-interferentie. Daarom vertrouwen fabrikanten graag nog op bekabelde verbindingen. Robuuste RJ45 industriële connectoren zijn al jaren een steunpilaar, maar nieuwe aanbiedingen in hybride, single-pair ethernet (SPE) maken het mogelijk om highspeeddata en meer vermogen via 1 enkele kabel en verbinding te verzenden.

Bekabelde technologie voor datatransmissie in de robotica biedt veilige, realtime communicatie, die een robot nodig heeft om onmiddellijk aan de lopende band te kunnen reageren. In de toekomst zal er plaats zijn voor zowel draadloze als bekabelde technologie, ook voor toepassingen waar beide nodig zijn.

Trend 2: Miniaturisatie

Het verpakken van meer mogelijkheden in steeds kleinere componenten heeft geleid tot ongelooflijke innovaties en efficiëntieverbeteringen in de industriële productie. Vooral door de toename van mobiele robots (AGV's en AMR's) en cobots is miniaturisering een belangrijk element geworden in het ontwerp van elk element van het industriële roboticapakket: van relais en sensoren tot printplaten en connectoren. De inspectierobot voor leidingen (beeld hierboven) meet in zijn kleinste versie 174 x 230 x 115 mm.

Kleinere en lichtere relais en een lager energieverbruik zijn essentieel in het tijdperk van Industrie 4.0. Dat geldt ook voor compacte, lichte printplaten. Maar kleinere apparaten betekenen een hogere dichtheid, waardoor warmteafvoer van cruciaal belang wordt.

In deze vroege dagen van IoT vereist compacte interconnectiviteit tussen apparaten, componenten, besturingssystemen en de cloud oplossingen, die afgestemd zijn op de toepassing en die zorgen voor de naadloze realtime communicatie om machinelearning en kunstmatige intelligentie te stimuleren.

Trend 3: Modulaire en mobiele connectiviteit

In de slimme productiewereld van de nabije toekomst zal de productie verlopen via een gemodulariseerd systeem van werkstations en productiecellen, in plaats van via statische assemblagelijnen. Om aan de vraag naar maatwerk te voldoen, wenden fabrikanten zich tot flexibele en aanpasbare AGV's en AMR's. In combinatie met cobots kunnen ze een productielijn mogelijk maken waarin verschillende taken in verschillende cellen worden uitgevoerd. Of ze resulteren in robots die naargelang de behoefte tussen werkstations kunnen pivoteren.

De interconnectiviteit tussen apparaten maakt het allemaal mogelijk, maar is afhankelijk van een betrouwbare stroom van realtime communicatie. Een modulair ontwerp is per definitie flexibel. Daarom moeten de connectiviteitsoplossingen net zo overdraagbaar zijn als het productiesysteem zelf. De huidige modulaire connectoren zijn ontworpen voor veilige en betrouwbare input-/outputverbindingen. Veel connectoren zijn uitgerust met een uniek vergrendelingssysteem dat voorkomt dat de connectoren per ongeluk loskomen of verkeerd worden gekoppeld, of dat nu door schokken of door trillingen wordt veroorzaakt. De beste connectoren zijn compact, bestaan uit één stuk en hebben voorgespannen contacten, zodat ze ruimtebesparend en snel te installeren zijn en technici meer ontwerpflexibiliteit bieden.

Trend 4: Stevige en robuuste connectiviteit

In de fabriek vinden elke seconde tientallen complexe processen plaats. Eén verbroken verbinding kan een productielijn tot stilstand brengen. Stevige en robuuste connectiviteitsoplossingen zijn dus een must.

Klanten verwachten dat ‘robuuste’ connectoren mechanisch stevig en duurzaam zijn,  waardoor ze bestand zijn tegen compromisloze trillingen, schokken, elektromagnetische interferentie en stof van de industriële omgeving. Fabrikanten willen er zelfs niet aan denken om een las- of lijmrobot tussentijds te moeten stilleggen.  

Uiteraard is een stabiele dataconnectiviteit van cruciaal belang. Met de toenemende hoeveelheid en het groeiend volume gegevens die tussen apparaten, sensoren en componenten worden verzonden, hebben fabrikanten verbindingen nodig die de constante stroom van gegevensoverdracht op hoge snelheid continu aankunnen.

Trend 5: Hybrid Single-Pair Ethernet (SPE)

In een industrie die prat gaat op efficiëntie, is single-pair ethernet duidelijk aantrekkelijk. SPE vereist slechts één kabelpaar in plaats van vier. Door het aantal benodigde draden terug te brengen van acht naar twee verlaagt de SPE-technologie de kosten. Tevens wordt de ontwerpflexibiliteit verhoogd en de betrouwbaarheid geoptimaliseerd. Met de komst van hybride SPE kunnen fabrikanten bovendien gegevens en voeding via één kabel en connector verzenden, wat nog meer plaatsoptimalisatie mogelijk maakt.

Dankzij de SPE-standaard voor hybride interfaces kunnen fabrikanten met vertrouwen investeren in de overgang naar SPE en apparaten op veldniveau eenvoudiger aansluiten op het netwerk. Binnen het industriële netwerk biedt SPE de infrastructuur om gegevens naadloos tussen alle apparaten en sensoren in het netwerk naar de cloud te verzenden. Binnen de robots en cobots zelf maakt SPE het eenvoudiger om steeds grotere hoeveelheden data en elektriciteit van de basis van de robot naar het uiteinde van de arm en grijper te trekken, zonder verlies van stroom, signaal of data.