Cobot: de robotarm die naast je werkt
Een cobot is een robotarm die is ontworpen om direct naast of samen met een mens te werken, zonder het hek of de kooi die je bij traditionele fabrieksrobots vaak ziet. De naam is een samentrekking van "collaborative robot", oftewel samenwerkende robot. Waar een klassieke industriële robot met hoge snelheid en kracht beweegt en gevaarlijk is zolang er een mens in de buurt komt, is een cobot juist gebouwd om die nabijheid aan te kunnen: hij voelt wanneer hij ergens tegenaan botst en stopt of remt dan automatisch af.
Denk aan een cobot als een collega die nooit moe wordt, maar wel voorzichtig is. Op een assemblagelijn kan een cobot bijvoorbeeld constant hetzelfde schroefje vastdraaien of een onderdeel oppakken en aanreiken, terwijl de mens ernaast het fijnere, variabelere werk doet, zoals het controleren van kwaliteit of het monteren van een lastig onderdeel. Ze staan letterlijk schouder aan schouder, zonder afscheiding, en dat is precies wat een cobot onderscheidt van de robots die je normaal achter glas of hekwerk in een autofabriek ziet.
Wat is het precies?
Technisch gezien is een cobot een robotarm, meestal met vier tot zeven scharnierende gewrichten, vergelijkbaar met een menselijke arm. Het verschil met een traditionele industriële robot zit niet zozeer in de vorm, maar in de sensoren en de besturingssoftware eromheen.
Het belangrijkste onderdeel is de krachtsensor, ook wel koppelsensor genoemd. Die zit vaak in elk gewricht van de arm en meet voortdurend hoeveel weerstand de robot ondervindt. Botst de arm tegen iets aan, een doos, een tafel, of een mens, dan merkt de robot dat direct en stopt hij, of vermindert hij zijn kracht, voordat er letsel kan ontstaan.
Er bestaan volgens de internationale veiligheidsnorm ISO/TS 15066 uit 2016 vier manieren waarop een robot "samenwerkend" kan zijn. De eerste is de safety-rated monitored stop: de robot stopt volledig zodra een mens te dichtbij komt. De tweede is hand guiding: een operator kan de arm letterlijk fysiek vastpakken en verplaatsen om hem een nieuwe beweging aan te leren. De derde is speed and separation monitoring: de robot vertraagt naarmate een mens dichterbij komt en versnelt weer als die afstand toeneemt. De vierde, en meest kenmerkende voor wat de meeste mensen een "cobot" noemen, is power and force limiting (PFL): de robot mag continu in de buurt van of in contact met een mens werken, zolang de kracht en druk die hij daarbij uitoefent onder vastgestelde, biomechanisch veilige grenzen blijft.
Die norm, ISO/TS 15066, is een aanvulling op de bredere robotveiligheidsnorm ISO 10218 en beschrijft precies hoeveel newton kracht of hoeveel druk per vierkante centimeter nog acceptabel is op verschillende delen van het menselijk lichaam, van vingers tot borstkas. Een fabriek die een cobot inzet, moet ondanks deze norm nog steeds een eigen risicobeoordeling van de specifieke werkplek uitvoeren: het "cobot"-label alleen garandeert geen veiligheid, de combinatie van robot, gereedschap (bijvoorbeeld een grijper) en taak bepaalt dat.
Wat wil men ermee bereiken?
De belofte van de cobot is toegankelijke automatisering. Traditionele industriële robots zijn krachtig en snel, maar ook duur, log en vereisen dure veiligheidskooien, sensoren en een aparte, afgeschermde werkruimte. Dat is te verantwoorden voor een grote autofabriek die duizenden identieke auto's per jaar bouwt, maar niet voor een klein of middelgroot bedrijf dat regelmatig van product wisselt.
Cobots zijn ontworpen om dat drempel te verlagen. Ze zijn relatief compact, kunnen vaak op een tafel of kar worden gezet, hebben geen dure omheining nodig en zijn in veel gevallen te herprogrammeren door simpelweg de arm met de hand naar de gewenste posities te bewegen in plaats van ingewikkelde code te schrijven. Daarmee richt de cobot zich vooral op repetitief, fysiek belastend of eentonig werk, zoals schroeven, oppakken en neerzetten, of kwaliteitscontrole, zodat mensen zich kunnen richten op taken die meer beoordelingsvermogen of handigheid vereisen.
Een tweede, minder besproken doelstelling is het compenseren van personeelstekorten en het verminderen van fysieke belasting bij werknemers, met name in landen met een krimpende beroepsbevolking. De robot vervangt in de praktijk zelden een volledige baan; vaker neemt hij een deelhandeling over binnen een taak die een mens blijft uitvoeren.
Voorbeelden uit de praktijk
Universal Robots uit Odense, Denemarken, wordt algemeen gezien als de partij die de cobot-markt vanaf 2008 in beweging bracht met de lancering van de UR5, een van de eerste commercieel succesvolle cobots. Het bedrijf, opgericht in 2005, breidde de reeks later uit met modellen als de UR3, UR10, UR16 en de recentere UR20 en UR30, met een oplopend hefvermogen.
Rethink Robotics, opgericht door MIT-hoogleraar Rodney Brooks, bracht in 2012 Baxter uit: een tweearmige robot met een schermpje als "gezicht" dat oogcontact simuleerde om voorspelbaarder over te komen voor mensen in de buurt. Later volgde de eenarmige Sawyer. Ondanks de pioniersrol van Rethink Robotics kon het bedrijf de concurrentie, met name van Universal Robots, niet aan en sloot het in oktober 2018 de deuren, een voorbeeld van hoe snel deze markt is geconsolideerd.
ABB introduceerde in 2015 de YuMi, een tweearmige cobot die vooral bedoeld is voor precisiewerk zoals de assemblage van kleine elektronica-onderdelen. KUKA ontwikkelde de LBR iiwa (intelligent industrial work assistant), een lichtgewicht arm met koppelsensoren in elk gewricht. En de Duitse start-up Franka Emika, later omgedoopt tot Franka Robotics, werd vooral bekend in onderzoeksinstellingen dankzij de Panda-robotarm, die relatief betaalbaar is en een open softwareinterface heeft, waardoor universiteiten er wereldwijd onderzoek mee doen. Rond 2022-2023 maakte het bedrijf een financiële herstructurering door, wat laat zien dat ook cobot-makers zelf in een concurrerende, kapitaalintensieve markt opereren.
Hoe ver is de techniek?
Cobots zijn geen toekomstmuziek meer: het zijn producten die je vandaag kunt bestellen en die in duizenden fabrieken wereldwijd draaien, van grote automotive-toeleveranciers tot kleine metaalbewerkingsbedrijven. De basistechnologie, krachtsensoren, veilige stopmechanismen en eenvoudige programmeerinterfaces, is volwassen en gestandaardiseerd sinds de publicatie van ISO/TS 15066 in 2016.
Toch blijven er duidelijke beperkingen. Cobots zijn, juist omdát ze veilig moeten zijn zonder afscherming, doorgaans trager en hebben ze minder hefvermogen dan traditionele industriële robots. Een cobot die met volle kracht en snelheid zou bewegen, zou het hele idee van veilige samenwerking ondermijnen. Dat maakt ze ongeschikt voor taken waarbij snelheid of grote gewichten cruciaal zijn, tenzij de fabriek alsnog voor extra afscherming kiest, wat het voordeel van een cobot deels teniet doet.
Ook de integratie blijft een obstakel: de robotarm zelf is vaak niet meer dan de helft van de kosten. Grijpers, sensoren, montage en software-integratie op maat van de specifieke taak vragen expertise en tijd. Daarnaast blijft een gedegen risicobeoordeling per werkplek verplicht, ook al draagt het product het label "cobot". Volgens jaarlijkse rapportages van de International Federation of Robotics (IFR) groeit de cobot-markt de afgelopen jaren sneller dan die van traditionele industriële robots, maar cobots vormen nog altijd een minderheid van het totale, wereldwijd geïnstalleerde aantal industriële robots, ruwweg in de orde van een tiende, al variëren exacte percentages per jaar en per bron.
Wie werken eraan?
Het concept cobot werd al in 1996 bedacht door J. Edward Colgate en Michael Peshkin, twee hoogleraren werktuigbouwkunde aan Northwestern University in de Verenigde Staten. Hun oorspronkelijke idee was overigens geen zelfstandig bewegende robot, maar een apparaat dat een mens helpt om bewegingen te begeleiden en af te remmen, wat inmiddels ver af staat van de autonome armen die we vandaag cobots noemen.
Op de huidige markt is Universal Robots (Denemarken) de bekendste naam en marktleider in aantallen verkochte cobots. Daarnaast zijn grote, van oudsher traditionele robotbouwers ingestapt: ABB (met wortels in Zwitserland en Zweden), het Duitse KUKA, en het Japanse FANUC, dat een eigen CR-serie cobots voert. In Duitsland ontwikkelt Franka Robotics (voorheen Franka Emika) de onderzoeksgerichte Panda-arm. Ook Zuid-Korea en Taiwan spelen een rol: Doosan Robotics en Techman Robot behoren tot de grotere internationale aanbieders. Op onderzoeksgebied blijven universiteiten wereldwijd, waaronder de bakermat Northwestern University, betrokken bij het verder verfijnen van veilige mens-robotinteractie.