Průmyslové roboty – dokonalý průvodce

Průmysloví roboti označují typ robota používaného výhradně jako výrobní roboti. Jsou automatizovaní a programovatelní s možností pohybu ve třech nebo více osách. Stručně řečeno, mají robotická ramena, která se mohou otáčet dokola. Mezi typické práce, kterých se tito průmysloví roboti podílejí, patří mimo jiné svařování, lakování jiných strojů, montáž, balení a označování.

Od roku 2020 je po celém světě v různých průmyslových odvětvích v provozu asi 1.64 milionu robotů. Historie průmyslových robotů sahá až do roku 1937, kdy první známou formou robota bylo zařízení podobné jeřábu, které bylo sestaveno z dílů Meccano a poháněno motorem.
Odhaduje se, že do roku 2030Průmyslové roboty převezmou od lidí více než 20 milionů pracovních míst. Robotické výrobní společnosti tvrdě pracují na nových inovacích, aby se tento sen stal skutečností.

Co je průmyslový robot?

Zdroj: Pixabay
Průmyslový robot je programovatelné mechanické zařízení s robotickým ramenem, které lze použít místo člověka k provádění úkolů, které by mohly být považovány za příliš riskantní nebo příliš opakované, ale s mnohem vyšší úrovní přesnosti. Jsou to složitě navržené stroje s pohyblivými částmi, z nichž každý je vyroben tak, aby parfémoval jedinečnou funkci.
Přestože náklady na výrobu průmyslového robota byly vysoké, jejich použití oproti lidem má větší výhodu, protože eliminují potřebu platit mzdy zaměstnancům. Navíc se neunavují, což znamená, že mohou jednou za čas běžet celé dny mezi sezónami údržby.

Typy průmyslových robotů

Jak již bylo zmíněno, průmyslové roboty jsou navrženy pro specifické role. Robot naprogramovaný k ovládání svařování nezvládnu to malba nebo balení. Tyto variace funkcí pomáhají rozdělit průmyslové roboty do různých typů. Od této chvíle lze průmyslové roboty rozdělit na hlavní typy, které zahrnují následující.

Kloubové roboty

Zdroj: Pinterest
Kloubové roboty jsou nejběžnějším typem průmyslových robotů. Mají a tovární robotické rameno navržený ve formě lidské paže spojené v kloubu otočným kloubem. Články v rameni jsou spojeny dohromady pomocí otočných kloubů, které se obvykle pohybují od dvou do deseti.
Klouby poskytují volnost pohybu a umožňují ramenům robota otáčet se v libovolném směru bez zaklapnutí. Stručně řečeno, kloubová robotická ramena mají šest kloubů, což je činí nejflexibilnějšími ze všech průmyslových robotů. To je důvod, proč jsou nejpoužívanější.

Klady

• Díky vysoké rychlosti je ideální pro průmyslové práce, které vyžadují rychlost při zachování vysoké přesnosti.

• Zabírá omezené množství podlahové plochy.

• Zarovnání více rovin je mnohem jednodušší ve srovnání s jinými typy.

• Jsou vysoce flexibilní díky mnoha osám, které paži poskytují volnost pohybu v jakémkoli směru.

• Kloubová robotická ramena zvládnou mnoho úkolů nad rámec základních funkcí, pro které byly navrženy. To z nich dělá nejlepší sázku na zefektivnění výrobních procesů.

Nevýhody

• Nejsou tak jednoduché, když na to přijde. Vyžadují speciální řídicí jednotku robota.

• Jejich programování je velmi složité a občas je může spustit pouze někdo, kdo má s jejich operacemi dobré zkušenosti.

• Je v tom spousta sofistikované kinematiky.

• Náklady na průmyslový robot jsou příliš vysoké, zejména na jeho výrobu.

Průmyslové aplikace

• Balení potravin

• Jedná se o robotické svařovací rameno

• Manipulace s materiálem

• Obsluha strojů

• Řezání oceli

• Aplikace kování a slévárenství

• Automobilová montáž

• Výroba ocelových mostů.

Kartézští roboti

Zdroj: Pinterest
Kartézští roboti, nazývaní také přímočarí/portáloví roboti, jsou průmyslové typy robotů s obdélníkovou konfigurací. Dodávají se se třemi prizmatickými klouby, které zajišťují lineární pohyb, který je prováděn při posouvání po třech kolmých osách. Jindy jsou vybaveni zápěstím, které umožňuje rotační pohyb. Kartézští roboti jsou široce používáni výrobci průmyslové automatizace, zejména kvůli své jednoduchosti a flexibilitě, díky čemuž jsou ideální pro specifické úkoly.

Klady

• Nabízí vysokou přesnost polohování.

• Jeho jednoduchost značně usnadňuje ovládání. Každý, kdo má základní znalosti o tom, jak pracují, to může nastavit.

• Programování je mnohem jednodušší.

• Je vysoce přizpůsobitelný, takže je ideálním strojem, když chcete přejít na jiné úkoly.

• Zvládne velké zatížení.

• Výroba jednoho je mnohem levnější.

Nevýhody

• Vzhledem ke své velikosti a rozsahu pohybů vyžaduje velkou provozní a instalační plochu.

• Jakkoli je jednoduchý na ovládání, jeho montáž je příliš složitá.

• Může se pohybovat pouze jedním směrem.

Průmyslové aplikace

• Nakládání a vykládání těžkých břemen.

• Vyberte a umístěte operace robota.

• Sestavení a podsestava.

• Manipulace s materiálem.

• Aplikace lepidla.

• Manipulace s jaderným materiálem.

Roboti SCARA

SCARA je zkratka pro Selective Compliance Assembly Robot Arm a je to průmyslový robot s pracovní obálkou ve tvaru koblihy. Robotické rameno SCARA má dva paralelní klouby, které zajišťují shodu na jednom místě. Jeho rotační posuvy jsou vertikálně umístěny s koncovým efektorem připevněným k ramenu, které se pohybuje horizontálně.
A Robot SCARA se specializuje na boční pohyby, a proto se většinou používají jako montážní robot. Ve srovnání s cylindrickými a kartézskými roboty jsou roboty SCARA mnohem rychlejší a mají snazší integraci.

Klady

• Jsou ideální pro rychlý a opakovaný pohyb z bodu do bodu, ideální pro použití jako roboty na montážní lince automobilů.

• Má velký pracovní prostor.

• Jsou vysoce přesné.

Nevýhody

• Robot SCARA potřebuje speciální řídicí jednotku průmyslového robota.

• Omezuje se pouze na rovinné plochy díky svému designu a tvaru.

• Programování offline je náročné.

Průmyslové aplikace

• Montážní aplikace.

• Manipulace s polovodičovými destičkami.

• Biomediální aplikace.

• Balení a označování.

• Jedná se o paletizační robotické rameno.

• Načítání stroje.

Roboty Delta

Roboty Delta jsou vyrobeny z paralelních kloubových vazeb, které jsou spojeny společnou základnou. Také nazývané roboty Parallel Link, jejich ovládání je mnohem jednodušší, protože každý kloub je umístěn ve vztahu ke koncovému efektoru. To dává Delta roboti vysoká rychlost pohybu, díky čemuž jsou ideální pro druh práce, která zahrnuje velkoobjemovou výrobu.
Roboty Delta mají kopulovitý obal, což je konstrukce, která snižuje hmotnost uvnitř ramen, což je v konečném důsledku důvodem jejich vysoké rychlosti. Používají se většinou pro automatizaci pick-and-place. Jsou naprogramovány tak, aby pracovaly v dokonalé synchronizaci s ostatními stroji a využily tak rychlost; jinak by bylo katastrofou, kdyby něco jako dopravní pás podávající materiály robotovi bylo o zlomek pomalejší.

Klady

• Jsou to vysokorychlostní stroje. Typický robot Delta je díky své konstrukci o 30 % rychlejší než robot SCARA.

• Mají vysokou provozní přesnost i přes jejich vysoké rychlosti.

• Mají vysokou produktivitu. Mohou zpracovat až 3 díly za sekundu.

• Jsou bezpečnější možností pro opakující se a vysokorychlostní práce, které mohou být pro člověka nebezpečné.

Nevýhody

• Mají mnoho pohyblivých částí, které jsou příliš složité.

• Vyžaduje vyhrazený ovladač robota.

Průmyslové aplikace

• Potravinářský průmysl.

• Farmaceutický průmysl.

• Elektronický průmysl.

• Automobilový průmysl.

• Zarovnání optických vláken.

Polární roboti

Zdroj: blog.technavio.com
Roboty Polar jsou vyrobeny z otočného kloubu, který spojuje rameno se základnou a dvou rotačních kloubů plus jednoho lineárního kloubu. Díky své kulové pracovní obálce se polární roboti nazývají také sféričtí roboti. Dalším jedinečným konstrukčním prvkem těchto robotů je jejich centrálně otočná hřídel a výsuvné, otočné robotické rameno. Má také a konfigurace dělové věže která při provozu pokrývá velmi velký objem prostoru.

Klady

• Mají široký dosah a umožňují otáčení o 360 stupňů.

• Mohou být také schopni dosáhnout na předměty přímo nad nimi a pod nimi.

• Zvládnou velký objem práce.

• Vyžadují velmi malou podlahovou plochu.

Nevýhody

• Na předměty nad ním sice dosáhne, ale vertikální dosah je omezený a bez ovladače to sám nezvládne.

• Má velmi nízkou přesnost a nedaří se mu tak dobře, pokud jde o opakující se úkoly.

• Vyžaduje velmi propracovaný systém ovládání.

• Pomalu se od něj ustupuje.

Průmyslové aplikace

• Manipulace se sklem.

• Odlévání pod tlakem.

• Skládání a vykládání.

• Kování.

• Svařovací robot.

• Manipulace s materiálem.

• Vstřikování.

Válcové roboty

Zdroj: industrial-electronics.com
Válcové roboty mají na svých základnách jeden rotační kloub a další prizmatický kloub spojující inkousty. Mají válcový pracovní prostor, odtud jejich název, který je dodáván s otočnou hřídelí a vysouvacím robotickým ramenem, které se pohybuje vertikálně. Tento jedinečný pohyb umožňuje robotům vertikální i horizontální pohyby.
Rameno je také navrženo tak, aby umožnilo robotu dosáhnout těsných pracovních obálek bez ztráty rychlosti nebo opakovatelnosti. Válcové roboty jsou díky své pokročilosti ideální pro úkoly, které zahrnují vybírání materiálů ze země vybrat a umístit robotickou ruku.

Klady

• Jednoduše se ovládají a instalují.

• Ke spuštění vyžadují minimální montáž.

• Bez problémů dosáhnou všude kolem.

• Vyžadují velmi malou podlahovou plochu.

• Zvládnou velké zatížení.

Nevýhody

• Mají nízkou úroveň přesnosti.

• Staly se zastaralými příliš rychle.

Průmyslové aplikace

• Doprava LCD panelů.

• Robotické montážní systémy.

• Aplikace nátěrů.

• Odlévání pod tlakem.

• Aplikace slévárenství a kování.

• 
  Strojní nakládání a vykládání.
  

Coboti

Zdroj: Pinterest
Dnes se používá novější verze průmyslových robotů, která zde stojí za zmínku. Kolaborativní roboti jsou průmyslové roboty, které mohou pracovat po boku lidí, aniž by potřebovaly přísné bezpečnostní bariéry. Mají zaoblený design a jsou vybaveny speciálními senzory, které jim dávají možnost vždy vědět, kde se lidé nacházejí, a poskytnout jim tak prostor pro pomoc pracovníkům.

Klady

• Jsou schopni pracovat bok po boku s lidskými pracovníky, což zvyšuje jejich efektivitu

• Lze je snadno přeměnit, což znamená, že je lze rychle přesunout na jinou práci.

• Jejich stavba stojí mnohem méně ve srovnání s jinými typy robotů

Nevýhody

• Jsou velmi pomalé, protože rychlost byla obětována lidské bezpečnosti.

• Mají nízkou nosnost, opět kvůli bezpečnostním problémům.

Průmyslové aplikace

• Obsluha strojů.

• Montáž pohyblivých částí.

• Obal.

• Systémy vidění.

Jak fungují robotická ramena?

Robotická ramena jsou navržena na základě lidské paže a fungují téměř stejným způsobem. Jak a robotická paže práce závisí na úkolu, pro který byl navržen. Obecně však existuje specifický způsob fungování všech robotických paží. Všechny závisí na kloubech pro pohyb a jsou vybaveny dalšími funkcemi, které to umožňují, například senzory.
Abychom získali lepší přehled o tom, jak fungují, musíme znát části průmyslových robotů, které tvoří robotické rameno. Patří mezi ně následující:

řadiče

Zdroj: Pinterest
Řídicí jednotky průmyslových robotů jsou mozkem robota. Jsou to procesory, které nesou spustitelný program, který určuje pohyby, které robotické rameno dělá. Mohou být buď automaticky naprogramovány, nebo umožňují manuální ovládání kvalifikovaným technikem. Místy mají podobu obrovských počítačových systémů a chvílemi jsou redukovány na jednoduchý joystick.

Zbraně

Toto je část, která dělá skutečnou práci. Skládá se ze tří hlavních částí: ramene, lokte a zápěstí, stejně jako u lidí. Všechny tyto tři části jsou navzájem propojeny osy a klouby řízeno centrálním procesorem, správcem. Každá část se musí pohybovat ve vztahu k druhé, aby bylo dosaženo účinnosti.

Koncový efektor

Zdroj: Pinterest
Toto je část, která plní funkce ruky. Nejčastěji A koncový efektor robota se skládá ze dvou drápů, které drží předměty automatickým zavíráním a otevíráním. Některé se mohou otáčet a dělat manévrovací pohyby, když drží nebo pohybují předměty.

Pohony

Zdroj: Pinterest
Jedná se o motory mezi klouby, které řídí manévry a pohyby ramen robota. Obvykle používají řemeny, které jsou replikami těch, které se nacházejí v motorech automobilů.

Proč potřebujete robotické paže?

Zdroj: Pinterest
Společnosti zabývající se průmyslovou robotikou byly v posledních dvou desetiletích na vzestupu a jak postupuje čas, postupuje i technologický pokrok ve světě robotů. Brzy budeme mít roboty, kteří budou vykonávat veškerou práci kolem nás. Jakkoli způsobují narušení, pokud jde o lidskou práci, nelze popřít, že roboti výrazně usnadnili život.
Níže jsou uvedeny některé výhody použití průmyslová robotická ramena.

Zlepšená bezpečnost pracovníků

Stavební práce jsou náročné na práci a zahrnují mnoho těžkých strojů, které mohou představovat nebezpečí pro lidské pracovníky. Vystavení se škodlivým chemikáliím může mít také škodlivý dopad na lidské zdraví. Průmyslová robotická ramena toto riziko výrazně snížila, protože mohou pracovat za jakýchkoli podmínek, protože se jedná o neživé stroje. Zvládnou opakovanou práci, aniž by na vteřinu ztratili pozornost.

Snížené náklady

Přestože počáteční náklady na pořízení robota mohou být vysoké, dlouhodobé výhody jsou obrovské. Kromě odstranění potřeby platů, volna a dalších narůstajících výhod nejsou roboti náchylní k chybám. Ztráty, které továrny utrpěly v důsledku ničení strojů a výrobků z lidské nedbalosti, jsou minulostí.

Zvýšená produktivita

To, co dříve trvalo dosáhnout dní, lze nyní dosáhnout během několika hodin. Ta věc s lidskou prací je náchylná k vyhoření a odpočinek je nezbytný. Jediný způsob, jak udržet výrobu v chodu 24 hodin, jsou směny. Na druhou stranu roboti mohou běžet celé dny bez jediné přestávky. An inteligentní montážní pracovní buňka může dát práci ekvivalentní 4 lidem pracujícím současně.

Lepší kvalita produktu

Lidé nemohou napodobit přesnost a preciznost obsaženou v robotech, kteří jsou součástí výrobního procesu. Roboty používané ve výrobě jsou naváděny laserově ostrými naváděcími technologiemi, což znamená, že každý řez a měření, které provedou, je za vynaložené peníze. Kloubové roboty, jsou například ztělesněním přesnosti ve světě robotů. Lepší přesnost se promítá do produktů s vyšší kvalitou.

Spolehlivost

Odvětví, která používají roboty ve výrobě zaznamenaly exponenciální nárůst produkce. Dokud budou pravidelně servisovány, budou pokračovat v konzistentní práci bez ohledu na to, jak drsné mohou být podmínky. Totéž nelze říci o lidských zaměstnancích náchylných k nemocem a únavě, což v konečném důsledku ovlivňuje jejich výkon.

Jaká odvětví používají průmyslové roboty?

Zdroj: Pixabay
Mnoho výrobců přešlo nebo je v procesu plné automatizace jejich výrobního procesu. Důvodů je mnoho, ale hlavní je, že roboti jsou spolehliví, snižují náklady na vyplácení mezd a šetří peníze, které lze přesměrovat na jiné věci. Následují některá odvětví, která využívají aplikace robotického ramene v jejich výrobních procesech.

Automobilový průmysl

Robotika v automobilové výrobě byla mezi prvními, která byla přijata, pokud jde o průmyslovou robotiku. Zatím nenajdete žádnou automobilku, která by na více než 75 % své produkce nezaměstnávala roboty na výrobu automobilů. The automobilový průmysl představuje asi 30 % celkových instalací průmyslových robotických ramen. Nejčastěji používaným robotem výrobců automobilů je ABB IRB 6640, který je vhodný pro svařování rámů automobilů na místo.

Letecký průmysl

Stejně jako automobilový průmysl, i výroba letadel vyžaduje hodně robotické síly. Poptávka po letecké dopravě na celém světě roste a pro uspokojení této poptávky je potřeba vyrábět více letadel rychleji než dříve. Průmyslové roboty jsou odpovědí na tuto potřebu, protože jsou rychlejší a lze je naprogramovat tak, aby zvládly jakýkoli druh úkolu. Aplikace jako lakování motorových dílů, těsnění, vrtání a svařování jsou některé z věcí, které zvládají automatizované stroje.

Elektronický průmysl

Elektronika je součástí našich životů a neobejdeme se bez ní. Jejich výroba zahrnuje spoustu komponent, jejichž montáž může člověk snadno ztratit. Průmyslové roboty jsou nyní intenzivně využívány v výroba elektroniky protože jsou zběhlejší v zacházení s drobnými a citlivými částmi elektrických spotřebičů. Použití robotů pro čisté prostory například výrazně zlepšilo kvalitu elektroniky, protože zabraňují kontaktu prachu s vnitřními díly během montáže.

Potravinářský průmysl

Balení potravin je nyní řešeno výhradně roboty. Někde je dokonce součástí požadavků využít služeb robotů v citlivé práci, kterou je balení a skladování, výhody používání robotů při zpracování potravin je menší pravděpodobnost kontaminace, protože roboty jsou přesné a rychlé. Vkládání jídla do správných porcí a velikostí se také stalo charakteristickým znakem robotické zpracování potravin.

Lékařský a farmaceutický průmysl

Třídění, stáčení, dávkování a kontrola léků je nyní doménou průmyslových robotů. Roboti jsou nyní naprogramováni tak, aby změřili přesné množství drogy na posledním miligramu. Roboti v lékařském a farmaceutickém průmyslu usnadnily manipulaci s drogami lepším způsobem, který zabraňuje nadměrnému plýtvání a kontaminaci.
Jemné lékařské přístroje, jako jsou chirurgické nástroje, jsou nyní vyráběny v přesných velikostech podle potřeby lékařské roboty které mění svět. Když jsou lékařské nástroje kompromitovány, je pro lékaře těžší léčit své pacienty správně.

Kolik stojí robotické rameno?

Zdroj: Pixabay
Roboti v minulosti stáli mnohem více než nyní. Hromadná výroba umožnila trochu snížit ceny, ale stále jsou na horní hranici rozpočtu. Na současném trhu je průměrná cena průmyslového robota asi 25,000 400,000 USD, ale může vzrůst až na více než XNUMX XNUMX USD v závislosti na modelu a velikosti.
Cena robotického ramene také obvykle stoupá, když přidáváte další periferie a další funkce. Doplňky specifické pro aplikaci, jako jsou kolizní senzory a bezpečnostní klece, které jsou nutností, mohou zdvojnásobit počáteční cenu celého stroje.
Jako zainteresovaný kupující si můžete vybrat buď zbrusu nového robota, nebo levné rameno průmyslového robota, které bylo dříve používáno. Jednou z výhod použití robota z druhé ruky je, že ušetříte na nákladech, i když cestou zažijete několik malých nehod.

Nejlepší programovatelné robotické paže roku 2020

Vzhledem k tomu, že používání robotických ramen ve všech průmyslových odvětvích stoupá, vznikají modely, které zvládnou úkoly specifické pro různé výrobce. Níže jsou uvedena nejlepší programovatelná průmyslová robotická ramena roku 2020.

DOBOT Kouzelník vzdělávací programovací robot

Zdroj: Pinterest
Jedná se o robotické rameno, které je navrženo pro multi-tasking. Zvládne 3D tisk, laserové gravírování, vybrat a umístit, kreslící a psací stroje. Je vybaven více než 20 kódovacími jazyky a zároveň je dostatečně jednoduchý, aby jej mohl používat jednotlivec na úrovni začátečníka.

LewanSoul LeArm 6DOF Celokovové robotické rameno

Zdroj: Amazon
Jedná se o rameno, které je poháněno servomotorem pro flexibilní pohyb. Má kovový dráp, který je dostatečně pevný manipulovat s těžkými břemeny v libovolném směru. Ovládání robota lze provádět bezdrátově a zároveň jej lze ovládat pomocí chytrého telefonu.

Robotické rameno QJRB800-1

Jedná se robotické rameno vytvořené společností EVS který má maximální užitečné zatížení asi 1700 liber. Celý robot sám o sobě s ostatními částmi dohromady váží asi 5600 liber, což poskytuje velmi stabilní základ pro jakýkoli úkol těžkého zvedání, který je obvyklý ve většině výrobních odvětví.

Owi Robotic Arm Edge

Zdroj: Pinterest
Jedná se o robotické rameno vybavené pěti klouby ovládanými 5-ti drátovým přepínačem, který lze ovládat na dálku. D baterie mohou napájet robota současně, může být napájen střídavým proudem. Má základní rotaci o 270° a má prodlouženou životnost na převodovce.

Jak si vybrat průmyslová robotická ramena

Zdroj: Pinterest
Pokud jde o výběr robotického ramene, musíte nejprve zvážit některé věci.

editaci videa

To, že se jedná o robotické rameno, nemusí nutně znamenat, že ho můžete použít k otevření piva, každé robotické rameno je navrženo pro konkrétní aplikaci. An rameno určené pro lakování nelze použít jako leštící rameno nebo naopak. Pokud není robotické rameno víceúčelové, pak máte jedno funkční robotické rameno.

Užitné zatížení

Užitečné zatížení označuje maximální množství zatížení, které může robotické rameno zvládnout. Pokud máte co do činění s těžším nákladem, jako jsou průmyslové obaly, pak budete muset jít na velké robotické rameno které zvládnou těžší břemena s jednoduchou automatizací vybírání a umísťování.

Stupeň svobody

Pohyb, kterým může robotické rameno manévrovat, závisí na počet os. Čím větší počet os, tím pružnější bude paže z hlediska pohybu. Větší robotická ramena vyžadují více os, protože jejich otáčení vyžaduje větší úsilí.

Rychlost

Pokud řešíte opakující se úkoly, pak vám nejlépe poslouží a vysokorychlostní robotické rameno tedy co nejrychlejší, kloubový robot je příkladem rychlého robota, který je pro takový úkol vhodný. Některá robotická ramena jsou dodávána s možnostmi, které umožňují ovladači upravit rychlost.

Stát

Můžete získat jen to, co si můžete dovolit. Pokud se zabýváte velkoobjemovou prací, jako je výroba, budete potřebovat více než jedno robotické rameno, což vás bude stát hodně. Pokud vše, co hledáte, je jednoduché zařízení pro domácí použití, pak byste měli hledat jednoduché levné robotické rameno.

Závěr

Technologie průmyslových robotů se postupem času stává nepostradatelnou. Výrobní průmysl je s lidskou prací stejně dobrý, jak mluvíme. To málo, co zbylo z lidské práce, je zredukováno na údržbu a ovládání těchto robotů, když je potřeba. Jednoho dne, v budoucnu, budou roboti standardní funkcí ve všech průmyslových odvětvích po celém světě.