Zdroj: Pinterest
Výkon průmyslových úkolů se postupem času posunul přes přechody ke zlepšení. Čistě ruční práce byla zdokonalena hrubými nástroji, které byly dále vyvinuty do strojů. Stále více inovací stále přináší nové alternativy, jako jsou roboti.
Unimate byl vůbec první robot úspěšně použít ve výrobě. Byl vynalezen Georgem Devolem na konci 50. let a poprvé byl instalován v závodě General Motors. Byl používán pro tlakové lití a mohl se pohybovat v okruhu 12 stop. Když byly svědky výhod plynoucích z jeho používání, brzy se ho snažilo získat více společností.
Od té doby odborníci pokračují ve vytváření různých robotů a zkoumání nových způsobů, jak je lze použít ve výrobě. V současné době existuje mnoho sofistikovaných dodavatelů, jako je EDS, kteří jsou schopni nabízet inovativní a pokročilé průmyslová robotická ramena na prodej.
Níže je uveden pohled na různé typy robotů a jejich funkce.
Obsah
Roboti SCARA
Roboty SCARA, založené na osách pohybu robotů, jsou ve srovnání s nimi modernější vybrat a umístit průmyslové roboty. Oba mohou sloužit stejné funkci, ale roboti SCARA snadno převyšují ostatní.
Robot SCARA se skládá ze základny, která je spojena s ramenem robota v uspořádání s paralelní osou. Otočné klouby zajišťují poddajnost v rovině XY. Jinými slovy, rameno robota SCARA se může pohybovat zleva doprava i tam a zpět. Je však tuhý v ose Z, takže se může otáčet pouze na ose theta.
Konstrukce poskytuje 4 stupně volnosti. Dále lze ruku ohnout nebo natáhnout. Je to funkce, která se hodí podle toho, jaká délka je nezbytná pro daný úkol, pro který se používá.
Pokud jde o software, Roboty SCARA jsou navrženy tak, aby automatizovaly úkoly, ale podle pokynů správce. Rozhraní ovladače se snadno používá a obvykle reagují na příkazy.
Vzhledem k tomu, že přicházejí jako hotové řešení, je potřeba jen málo, pokud vůbec nějaké další programování.
Klady
- Roboty SCARA jsou velmi rychlé vzhledem k flexibilitě, kterou poskytují otočné klouby, které drží rameno na místě
- I když nezabírají rozsáhlý prostor k provádění svých úkolů, rameno při práci pokrývá velkou plochu. Mohou vybírat a umisťovat ve značném okruhu
- Jsou vysoce přesné
- Zvládne vysoké užitečné zatížení
Nevýhody
- Mohou fungovat pouze tehdy, když jsou umístěny na rovném povrchu nebo jsou k němu připevněny, čímž nabízejí omezenou flexibilitu umístění
- Vyžadujte vyhrazený ovladač
Průmyslové aplikace
Díky schopnostem vybrat a pustit robota SCARA je vhodný pro:
- Paletizace
- Nakládací stroje
- Montážní funkce
- Laserové gravírování s pomocí vhodného koncového efektoru
- Pájení
Roboty Delta
Zdroj: Pinterest
Roboty Delta vynalezl Reymond Clavel a tým vědců na vysoké škole ve Francii. Jsou také známé jako paralelní roboty.
Konstrukce robota Delta se skládá ze základny namontované nad hlavou, která má 3 motory, které pohánějí ramena spojená se základnou. Paralelní ramena mají jak prizmatické, tak otočné klouby, které nejsou u jiných robotů běžné. Díky tomu se může pohybovat po osách X, Y, i když většina uživatelů přizpůsobuje své roboty tak, aby přidali další osy. Rotační nebo náklonová osa mohou být obě dosaženy úpravou tak, aby byly splněny určité úkoly.
Vzhledem k tomu, že roboty Delta se často používají pro automatizaci vychystávání a umísťování na dopravníkové systémy, jejich účinnost určuje programování. Jsou také vybaveny kamerami, které ve spojení se speciálním softwarem tvoří jejich systém vidění. Účelem systému vidění je rozlišit dobré a špatné produkty při vychystávání a třídění.
Vhodné koncové efektory jsou obvykle připevněny k ramenům, ale vyžadují speciální konstrukční schémata. Jakákoli další hmotnost na ramenech snižuje výkon vysokorychlostních robotických ramen, pro které jsou upřednostňováni. Oblíbené jsou u nich především přísavky.
Klady
- Jsou nejrychlejší a dokonce předčí SCARA v testu branky
- Může pracovat na velkém pracovním prostoru
- Díky pokročilému softwaru jsou velmi přesné a efektivní
Nevýhody
- Zvládne pouze velmi malé užitečné zatížení
- Vysokorychlostní opakované pohyby mají za následek opotřebení dílů
- Jsou drazí
Průmyslové aplikace
- Letecké simulátory – jedná se o vylepšenou verzi, která využívá 6 dalších lineárních aktuátorů a pohyblivou základnu
- Farmaceutický průmysl
- Balení potravin
- Montážní úlohy s nízkou silou
Polární roboti
Zdroj: Pinterest
Konstrukce polárního robota se skládá ze základny, ke které je připevněno rameno. Rameno se upevňuje pomocí otočného spoje. Jsou také známé jako sférické roboty kvůli tvaru pracovního prostoru, který je s nimi spojen. Mají mnoho společného s Unimate, který byl také kulový.
Rameno polárního robota může být prodlouženo, i když je omezeno pouze na poloměr kolem stroje. Má tři osy, které tvoří to, čemu se říká polární souřadnicový systém. To znamená, že body v dosahu ramena robota jsou určeny vzdáleností, kterou může natáhnout od základny robota v nastaveném úhlu.
Klady
- Paže se může dostat pod nebo nad překážky
- Mají rozsah pokrytí 360 stupňů
- Pracují na velkém pracovním prostoru
Nevýhody
- Vyžadují hodně dohledu a kontroly
- Špatná přesnost
- Vzhledem k jejich pohybu by nebyly ideální pro opakující se úkoly
Průmyslové aplikace
- Odlévání
- Svařování
- Vstřikování
- Manipulace s výrobky ze skla
Válcové roboty
Zdroj: Pinterest
Válcový robot má dvě hlavní části, rotační a lineární pohon připojený k válcové základně. Jsou zodpovědné za vertikální a horizontální pohyby, které může robotické rameno provádět. Otočný hřídel usnadňuje práci robota ve válcovém pracovním prostoru.
Dále je rameno schopno prodloužení a sklopení zpět do polohy. Jeho aerodynamický design umožňuje pracovat v omezeném prostoru, kam se objemnější ramena nevejdou. Na druhou stranu je rotace možná pouze podél svislé osy.
Válcové roboty se dodávají již smontované, takže nelze očekávat žádné instalační škytavky, pokud není nutné přizpůsobení.
Klady
- Dokáže zvládat velké užitečné zatížení
- Mít kolem sebe dosah 360 stupňů
- V porovnání s poloměrem jejich pracovního prostoru nezaberou mnoho místa
Nevýhody
- Omezený rotační pohyb
- Nízká přesnost
- Nejsou tak univerzální jako jiné dostupné možnosti.
Průmyslové aplikace
- Slévárenské a kovářské práce
- Aplikace nátěru
- Odlévání
- Nakládací a vykládací stroje
- Laboratorní a Biomed aplikace je upřednostňují kvůli velikosti a umístění paže.
Kartézští roboti
Zdroj: Pinterest
Všechny 3 osy kartézského robota jsou na sebe kolmé. Pohyby usnadňují:
- 3 prizmatické klouby, které pracují posuvným pohybem podél os XYZ.
- Lineární pohony
- Motory pro napájení
- Nástavec na zápěstí, kde je potřeba rotace
Obvykle se dodávají po částech a vyžadují sestavení odborníky na strojní zařízení továrny. Přestože jejich montáž může být složitá, poskytuje příležitost k provedení přizpůsobení. Ve skutečnosti je to jeden z důvodů, proč je populární. Přesnost, rychlost a délku zdvihů lze upravit v závislosti na odvětví nebo aplikaci.
Kartézští roboti jsou také označováni jako portálové nebo přímočaré roboty. Z hlediska pracovní plochy nabývají tvaru kóje. Jednou z pozoruhodných vlastností je však to, že mohou být v případě potřeby namontovány různými způsoby. Přizpůsobují se montáži nad hlavou a také vertikální a horizontální poloze.
Klady
- Mohou převzít velké užitečné zatížení
- Provozně jsou poměrně univerzální
- výhodná cena
- Lze naprogramovat pomocí online režimu
- Mají dobrou úroveň přesnosti
Nevýhody
- Najednou může dojít pouze k pohybu jedné osy
- Zabírají hodně místa
- Proces instalace je obecně složitý
Průmyslové aplikace
- Manipulace pro procesy lisování plastů
- Úkoly těsnění
- 3D tisk
- Nakládka a vykládka
Kloubové roboty/ 6-osé
Otočné klouby kloubových robotů jim umožňují podobný rozsah pohybu jako u lidské paže. Jsou flexibilní prostřednictvím os X, Y, Z, ale mohou se také naklánět, naklánět a vybočovat.
Základní provedení je tvořeno základnou a ramenem, které jsou spojeny pomocí otočného kloubu. Počet otočných kloubů lze zvýšit až na 10 a mohou být buď rovnoběžné nebo ortogonální.
Vzhledem k možnostem pohybu v 6 osách mohou tyto roboty vykonávat úkoly, které většina nedokáže. Rameno je vysoce citlivé a poměrně rychle se prodlužuje do plné délky. Pokud jde o ovládání, vyžadují dobře nakonfigurovaný software, pokud mají fungovat na optimální úrovni. Vzhledem k jejich velkému rozsahu pohybu může být proces programování složitý. Někteří výrobci však nabízejí vlastní přednastavené ovládací balíčky.
Klady
- Mohou dosáhnout a manévrovat v oblastech, které ostatní roboti nemohou
- Pokrývají velký pracovní rádius
- Vysokorychlostní robotické rameno
- Podávejte dobré výkony v jedinečných úlohách ovladače, jako je malování
- Vysoké užitečné zatížení lze tolerovat
Nevýhody
- Jedno kinematické operace může být komplikované
- Vyžadují vyhrazený ovladač
- Drahý
Průmyslové aplikace
- Automobilová montáž
- Balení potravin
- Úkoly slévárenství a kování
- Řezání oceli
- Manipulace se sklem
- Odlévání kovů
Coboti
Zdroj: Pinterest
Koboti jsou také známí jako kolaborativní roboti, protože jsou navrženi tak, aby spolupracovali s lidmi. Tradiční roboti představovali výzvy, jako jsou kolize s dělníky v továrních prostorách. Aby se takovým nehodám zabránilo, byli vytvořeni coboti jako bezpečnější alternativa.
Existují tři hlavní typy cobotů:
Ruční vodící koboti
Technici je programují pomocí ručně ovládaného zařízení, aby trénovali ramena robota na požadované pohyby.
Koboti rychlosti a automatizace
Jsou to v podstatě tradiční průmyslové roboty se systémy vidění. Mají varovnou a stop zónu. Když pracovník vstoupí do varovné zóny, automaticky zpomalí svůj provoz. Pokud postoupí blíže do zóny zastavení, cobot přestane fungovat úplně. Obnoví provoz, když jsou obě zóny bez překážek.
Coboti omezující moc a rodinu
Jsou schopny spolupracovat s lidmi, ale nejsou vybaveny žádnými systémy vidění, skenery nebo bezpečnostními bariérami. Místo toho jsou navrženy bez odkrytých motorů nebo ostrých rohů. Navíc mají kolizní motory, které je zastaví, když jsou kolem nich překážky.
Zastavení cobotů s monitorováním bezpečnosti
Ve srovnání s jinými roboty jsou nejméně ‚lidsky přátelští‘. Mají však bezpečnostní senzory, které zastaví a znovu aktivují provoz, když detekují lidskou překážku.
Faktory, které odlišují roboty
Průmyslové roboty mívají společné rysy, jako jsou robotická ramena. Nicméně, oni jsou zásadně odlišné, pokud jde o aspekty designu, jako jsou:
Osa
Zdroj: Pinterest
Stejně jako v matematickém grafu se osy robota vztahují ke směrům, kterými se může rameno robota pohybovat. Existují osy X, Y a Z. Představují tam/vpřed, vlevo/vpravo a nahoru/dolů.
Stupeň svobody
Zdroj: Pinterest
Míra volnosti robota je popis rozsahu pohybů, které má ve 3D prostoru. Kromě tří os zahrnuje volnost aspekty, jako je rotace, stáčení a sklon.
Počet os, které má robot, určuje stupeň jeho volnosti.
Pracovní prostor
Zdroj: robots.com
Vezměme si například, že robot se používá k vybírání pomerančů z jednoho vozíku do druhého. Vzdálenost, kterou urazí mezi dvěma vozíky, se nazývá jeho pracovní prostor. Někteří roboti dokážou na základě své struktury překonat větší vzdálenosti více než jiní. Navíc faktory, jako je volnost a délka ramen, dávají robotu větší pracovní rozsah.
Koncový efektor
Zdroj:roboticsandaautomationnews.com
Pokud jde o design, rameno robota je skutečně imitací lidské paže. Mohou se lišit v obratnosti a schopnostech, ale základní koncept je stejný.
To znamená, že koncový efektor je v podstatě „ruka“ připojená ke konci továrního robotického ramene. Je jich mnoho typy koncových efektorů, liší se podle úkolů. Některé příklady zahrnují chapadla, svařovací nástroje a přísavky.
Klouby
Zdroj: Pinterest
Použití kloubů zajišťuje, že rameno robota zůstává připevněno ke konstrukci a zároveň usnadňuje jeho pohyby. Typ kloubu, který robot má, hraje velkou roli v jeho flexibilitě a rozsahu pohybu. Obsahují:
Rovnoběžné klouby – jak název napovídá, jsou umístěny vedle sebe a jsou obvykle preferovány pro lineární pohyby.
Prizmatické spoje- jsou také známé jako posuvníky, protože zajišťují lineární posuvný pohyb mezi dvěma částmi robota.
Otočné klouby – jsou ideální, když je zamýšlena flexibilita, jako je vícerozměrná rotace.
Rotační klouby – jakýkoli stupeň rotace by vyžadoval jeden nebo více těchto kloubů. I když jsou ve srovnání s revolučním kloubem omezenější v dosahu.
motory
Zdroj: Pinterest
Aby se robotická ramena mohla pohybovat a provádět příkazy, potřebují zdroj energie. Motory přeměňují elektrickou energii na pohon robotické paže.
Programování
Zdroj: visualcomponents.com
Zahrnuje použití softwaru k ovládání toho, jak robot funguje. Výkonové parametry, jako je rychlost, opakovatelnost a délka zdvihu pohybů paží, lze řídit programováním.
Každý robot má svůj vlastní druh a úroveň programování, přičemž některé jsou pokročilejší než jiné. Dále, v některých případech jsou roboti předprogramováni, zatímco jiní jsou přizpůsobitelné. Existují také rozhraní fyzického ovladače, která se používají k zadávání pokynů robotům.
Dopady robotů na výrobu
Zdroj: Pinterest
Bez robotů by výrobní průmysl na celém světě nepochybně nebyl tím, čím je. Měly velký vliv na:
Výrobní měřítka
Zdroj: Pixabay
Roboti umožnili továrnám rozšířit výrobu a přesto zvládat kratší doby obratu. Provozní rychlosti, jako jsou rychlosti robota Delta, umožňují zpracovat více jednotek produktů.
Cena výroby
Zdroj: Pixabay
Vzhledem k tomu, že roboti přebírají velké pracovní zatížení, snižují počet zaměstnanců, které je třeba najmout. Navíc jejich automatizovaná mechanická povaha je činí efektivnějšími v provozu než manuální metody. Stačí říci, že snižují plýtvání.
Bezpečnost personálu
Zdroj: Pixabay
Od počátků Unimate byli roboti používáni k plnění obtížných a nebezpečných úkolů. Tlakové lití, svařování a zvedání těžkých břemen v rizikových prostorách je jen několik příkladů vysoce rizikových výrobních procesů. Použití robotů jako např robotické svařování hliníku chrání pracovníky před doprovodnými nebezpečími.
Na druhou stranu však roboti také představují nebezpečí pro pracovníky kolem nich. Například, když je jejich rychlost nastavena příliš vysoko, koncové efektory nebo ramena mohou selhat a náhodně shodit zátěž.
Lidské zdroje
Zdroj: Pixabay
Jedním z hlavních sporů proti robotům a automatizaci obecně je strach, že by to udělali nahradit lidskou práci. Někteří lidé skutečně přišli o práci poté, co byli propuštěni takovou technologií. I s umělou inteligencí je však nepravděpodobné, že se roboti někdy plně stanou tak intuitivními nebo kreativními jako lidstvo.
Když roboti převezmou předvídatelné opakující se úkoly, pracovníci by se možná mohli přizpůsobit narušení tím, že převezmou jiné složité úkoly. Například kreativita a design budou vždy vyžadovat nuance lidských emocí a myšlení.
Závěr
K ručnímu způsobu výroby se rozhodně vrátit nelze, automatizace tu zůstane. Vzhledem k tomu, že se stále více inovací mění a vylepšují stávající typy robotů, výrobci budou muset držet krok. Lepší strojní vybavení totiž vede k efektivnějším výrobním linkám a kvalitnějším výrobkům.
Pokud hledáte automatizaci svého podnikání, nyní máte všechna fakta o všech typech robotů a jejich funkcích. Ujistěte se, že spolupracujete s renomovanými odborníky z průmyslu prozkoumat, jaké možnosti produktů jsou na trhu k dispozici. Na druhou stranu, ať už si vyberete cokoli, uděláte dobře informovanou volbu.