"Kennisopbouw rond processen is ook voor KMO's cruciaal"

Karel Kellens (KU Leuven) over robotica en end-of-arm tooling

Een piekfijn uitgekiend robotproject is pas piekfijn als ook aan de end-of-arm tooling is gedacht. We willen de bedrijven niet te eten geven die zich tevergeefs het hoofd braken over deze uitdagende tak van de industriële robotica. Karel Kellens weet er als één van de bezielers van Acrogrip alles over. Deze industriële proeftuin helpt bedrijven onder meer om hun producten beter te manipuleren.

Wie is Karel Kellens?
Mechatronica is zowat de rode draad door de carrière van Karel Kellens. Op zich is dat niet zo verwonderlijk, want vader en grootvader baatten vroeger een eigen garage uit. Techniek werd hem dus wat met de spreekwoordelijke paplepel ingegeven. Na de Industriële wetenschappen (IW) in het middelbaar onderwijs, volgde de logische doorstroming naar de opleiding tot Industrieel ingenieur in het hoger onderwijs. Na een eerste werkervaring bij het Nederlandse VIRO Engineering met opdrachten bij ASML en Philips Applied Technologies weerklonk de roep uit academische kringen, meer bepaald vanuit de KU Leuven.

"Ik verrichte voor mijn promotiewerk tussen 2008 en 2013 onderzoek naar de energie-efficiëntie en het herontwerp van productiemachines. Op zich was ik mijn onderzoek aan de KU Leuven niet begonnen met ambities voor een academische carrière op lange termijn, maar gaandeweg manifesteerden zich toch interessante opportuniteiten. Zo ben ik in de robotica terechtgekomen, waarbij ik me vooral op de mechatronische kant richt zoals de end-of-arm tooling en de lay-out van robotsystemen. Dat ik over ervaring in een bedrijf beschik, helpt me wel om de uitdagingen van bedrijven correct in te schatten. Het belang van budgetten, robuustheid, gebruiksvriendelijkheid, TRL-niveau's en dergelijke is me dus zeker niet vreemd, omdat ik ze zelf heb ervaren."

Belangrijkste evoluties in robotica

Karel Kellens: "De instapkost voor industriële robotica wordt steeds toegankelijker en komt op een niveau dat de meeste bedrijven het zich kunnen permitteren. Twintig of dertig jaar geleden was industriële robotica beperkt tot massaproductie voor de grote productielijnen, zoals in de automobielsector. De lijnen werden gebouwd om soms miljoenen keer dezelfde beweging of bewerking uit te voeren. Vandaag zien we dat industriële robots ook steeds vaker ingezet kunnen worden voor kleine productieseries, soms zelf met enkelstuks."

"De flexibiliteit is met andere woorden sterk gegroeid, met tooling die meerdere producten aankan en met drastisch ingekorte omsteltijden. Daarnaast zijn ook de producten zelf veranderd, met een evolutie van rigide naar eerder flexibele producten. Denk hierbij aan vervormbare producten of de eigenheid van voedingsproducten. Bedrijven willen deze producten met een zekere nauwkeurigheid behandelen om ze klaar te maken voor het verwerken in de rest van hun proces. Een moderne eerder ongestructureerde omgeving automatiseren is een pak complexer dan de gestructureerde omgeving die we vroeger gewoon waren. Daarom denk ik ook dat de robot de mens niet volledig zal vervangen: ik zie het eerder als een samenwerking die een beter resultaat geeft dan de pure optelsom van beide."

End-of-arm tooling — Bedrijven leverden vroeger één stuk in een roboticaproject: of enkel de robot, of enkel de grijper, of enkel het visiesysteem. Vandaag zien we dat leveranciers en integratoren veel meer de totaaloplossing willen aanbieden, omdat ze merkten dat klanten vaak vastliepen op de end-of-arm tooling

Technologie is rijp, KMO-markt moet volgen

Karel Kellens: "Als we de markt van industriële robots bekijken, zien we positieve evoluties. Vroeger had je als het ware slechts enkele kwaliteitsmerken en een resem merken van mindere kwaliteit. Vandaag is de keuze eerder tussen goede merken en zeer goede merken. De markt is niet alleen kwalitatiever, maar ook breder geworden met een aantal nieuwe spelers die de markt op een gezonde agressieve manier benaderden. Dat heeft de gevestigde waarden ook gedwongen om in sommige verhalen mee te gaan, met de cobot als meest duidelijke voorbeeld."

"Vandaag zien we dat heel wat kmo's – zonder te veralgemenen – eigenlijk nog aan automatisering moeten beginnen. Ze doen tot op heden nog veel handelingen manueel. Zij moeten dus vaak nog een groot deel kennis opbouwen rond automatiseren. Het risico is dat ze voor die kennisopbouw een beroep moeten doen op een externe firma, waardoor ze meteen ook onderworpen kunnen worden aan de goodwill van die laatste. Bedrijven moeten erover waken dat ze hun zelfstandigheid kunnen bewaren, dat ze zelf veranderingen kunnen doorvoeren of bepaalde zaken kunnen herprogrammeren. Kleine en middelgrote ondernemingen blinken uit in de kennis over hun product, maar aan de proceskant staan ze vaak nog (te) zwak. Bij de integratoren is het net omgekeerd. We moeten dus streven naar een optimalisering van beide pijlers, zodat een partnerschap ontstaat tussen beide in plaats van een afhankelijkheidsrelatie."

"Vandaag zien we dat heel wat kmo's eigenlijk nog aan automatisering moeten beginnen. Ze doen tot op heden nog veel handelingen manueel"

Professor Karel Kellens is één van de bezielers van Acrogrip, een industriële proeftuin binnen de Robotica-onderzoeksgroep van KU Leuven en Flanders Make. In de proeftuin kunnen bedrijven terecht voor tests op de robotperiferie (o.a. grijpers, camera's, sensoren …) nodig voor het manipuleren van producten

Onderzoekscentrum Acrogrip

Professor Karel Kellens is één van de bezielers van Acrogrip, een industriële proeftuin binnen de onderzoeksgroep Robotica van KU Leuven en Flanders Make, die zich richt op de robotperiferie (o.a. grijpers, camera's, sensoren …) nodig voor het manipuleren van producten. De doelgroep van dit project omvat eindgebruikers en integratoren uit verschillende sectoren zoals onder andere de maakindustrie, de voedingssector en de logistieke/distributiesector, waarbij speciale aandacht besteed wordt aan de inzetbaarheid en snelle valorisatie van de projectresultaten binnen kmo's en niet-O&O-intensieve ondernemingen. Daarnaast zijn de resultaten ook bruikbaar voor grotere ondernemingen en eenvoudig bruikbaar voor andere sectoren zoals bijvoorbeeld de agricultuur, recyclage en zorgsector. Maar waarom is er nood aan een dergelijk centrum?

Karel Kellens: "De grotere nood aan flexibiliteit door de grotere productenvariatie heeft uiteraard ook een belangrijke impact op de robotperiferie. Dat zien we ook duidelijk in de markt van de technologieaanbieders. Bedrijven leverden vroeger één stuk in een roboticaproject: of enkel de robot, of enkel de grijper, of enkel het visiesysteem. Vandaag zien we dat leveranciers en integratoren veel meer de totaaloplossing willen aanbieden, omdat ze merkten dat klanten vaak vastliepen op de end-of-arm tooling."

"Acrogrip wil gebruikers helpen om de juiste grijpoplossing uit te dokteren. We werken daarvoor samen met een breed palet van technologieleveranciers, integratoren en eindgebruikers. Als eindgebruikers vastlopen tijdens hun automatiseringstraject, gebeurt het wel eens dat ze sommige mogelijkheden over het hoofd zien. Als hun integrator bijvoorbeeld enkel met een vast merk werkt, sluit je al een groot deel van de mogelijkheden in de markt uit. Onze benadering is merkonafhankelijk, wij hoeven geen rekening te houden met dergelijke commerciële belangen. We kunnen meestal ook net wat meer tijd besteden aan het onderzoeken van een mogelijke oplossing."

"Die oplossingen kunnen uiteindelijk zeer divers zijn. Slimme vingers, gecombineerde grijpers of een aanpassing van de aanvoersystemen: er zijn zoveel mogelijkheden om een systeem te verbeteren. We beschikken over veel expertise in alle gebieden van de robotica: grijpers, computervisie, padplanning, random bin picking, veiligheid, mens/robot-samenwerking, etc. Dat laat ons vaak toe om een totaaloplossing te creëren. Maar het is niet zo dat wij een compleet afgewerkte installatie afleveren. We bezorgen onze inzichten aan de gebruiker, maar het is uiteindelijk aan hen om, al dan niet samen met hun integrator, de oplossing verder uit te werken en te implementeren. Geïnteresseerde bedrijven zijn steeds welkom zijn in onze proeftuin via www.acrogrip.be."

Richting de hybride grijpers?

Karel Kellens: "Een markante evolutie in de grijperwereld is de shift van rigide grijpers richting meer flexibele oplossingen. De soft grippers staan aan de andere kant van het spectrum. Zij passen zich aan de vorm van het product aan, maar een uitdaging hier is vaak nog de nauwkeurigheid en de beperkte payload. Daarom wordt nu reikhalzend uitgekeken naar hybride systemen, waarbij het beste uit beide werelden gecombineerd wordt. De stijfheid van de grijper kan hier gevarieerd worden in de tijd door een aantal triggers aan te leggen. De grijper wordt dus flexibel tijdens het grijpen, maar neemt de eigenschappen aan van een rigide grijper als dat mogelijk en wenselijk is. Zo wordt de snelheid en nauwkeurigheid van het proces toch enigszins behouden. Momenteel zien we zelfs interessante onderzoeken lopen naar softe grijpers die zonder logica en sensoren maar op een puur mechanische manier getriggerd worden. Het is maar een kwestie van tijd voor dit soort toepassingen ook in de industrie ingang zullen vinden."

"Het is reikhalzend uitkijken naar hybride systemen die flexibiliteit bieden tussen rigide grijpers en soft grippers"

Hybride grijpers — Een markante evolutie in de grijperwereld is de shift van rigide grijpers richting meer flexibele oplossingen