I robot industriali sono un tipo di robot utilizzato esclusivamente per scopi produttivi. Sono automatizzati e programmabili, con la capacità di muoversi lungo tre o più assi. In poche parole, sono dotati di bracci robotici in grado di ruotare su se stessi. Le attività tipiche svolte da questi robot industriali includono la saldatura, la verniciatura di altri macchinari, l'assemblaggio, il confezionamento e l'etichettatura, tra le altre.
A partire dal 2020, ci sono circa 1.64 milioni di robot in funzione in tutto il mondo in vari settori. La storia dei robot industriali risale al 1937, quando la prima forma nota di robot era un dispositivo simile a una gru che veniva assemblato utilizzando parti Meccano e alimentato da un motore.
Si stima che entro l'anno 2030, i robot industriali sottrarranno oltre 20 milioni di posti di lavoro alle persone. Aziende produttrici di robotica sono al lavoro per ideare nuove innovazioni per realizzare questo sogno.
Cos'è un robot industriale?
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Un robot industriale è un dispositivo meccanico programmabile con un braccio robotico che può essere utilizzato al posto di un essere umano per svolgere compiti che potrebbero essere considerati troppo rischiosi o troppo ripetitivi, ma con un livello di accuratezza molto più elevato. Sono macchine progettate in modo intricato con parti mobili, ciascuna concepita per svolgere una funzione specifica
Sebbene il costo di produzione di un robot industriale sia stato elevato, c'è un vantaggio maggiore nell'usarli rispetto agli umani, poiché eliminano la necessità di pagare gli stipendi del personale. Oltre a ciò, non si stancano, il che significa che possono funzionare per giorni interi tra le stagioni di manutenzione, di tanto in tanto.
Tipi di robot industriali
Come accennato in precedenza, i robot industriali sono progettati per ruoli specifici. Un robot programmato per la saldatura non può occuparsi di verniciatura o imballaggio saldatura non poter affrontare pittura o imballaggio. Queste variazioni nelle funzioni aiutano a separare i robot industriali in diverse tipologie. Al momento, i robot industriali possono essere suddivisi in tipologie principali che includono quanto segue.
Robot articolati
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I robot articolati sono i più comuni tra i tipi di robot industriali. Loro hanno un braccio robotico di fabbrica progettato sotto forma di un braccio umano collegato all'articolazione da un giunto torcente. Le maglie del braccio sono collegate tra loro tramite giunti rotanti che solitamente vanno da due a dieci.
Le articolazioni forniscono libertà di movimento, consentendo ai bracci robotici di girare in qualsiasi direzione senza scattare. In sintesi, i bracci robotici articolati hanno sei articolazioni, il che li rende i più flessibili tra tutti i robot industriali. Ecco perché sono i più ampiamente utilizzati.
Pro
- Ha velocità elevate che lo rendono ideale per lavori industriali che richiedono velocità pur mantenendo un'elevata precisione.
- Occupa una superficie limitata.
- Allineare i piani multipli è molto più semplice rispetto ad altri tipi.
- Sono altamente flessibili, grazie ai loro numerosi assi che conferiscono al braccio la libertà di muoversi in qualsiasi direzione.
- I bracci robotici articolati possono gestire molteplici compiti oltre le funzioni principali per cui sono stati progettati. Ciò li rende la soluzione migliore per semplificare i processi di produzione.
Contro
- Non sono così semplici in fondo. Richiedono un controller robot dedicato.
- La loro programmazione è molto complicata e, a volte, può essere eseguita solo da qualcuno che abbia molta esperienza nelle loro operazioni.
- Sono coinvolte molte cinematiche sofisticate.
- Il costo di un robot industriale è troppo alto, soprattutto per la sua produzione.
Applicazione industriale
- Imballaggio alimentare
- È un braccio di saldatura robotico
- Manipolazione del materiale
- Asservimento macchina
- Taglio dell'acciaio
- Applicazione per forgiatura e fonderia
- Assemblaggio automobilistico
- Produzione di ponti in acciaio.
Robot cartesiani
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I robot cartesiani, detti anche robot rettilinei/a portale, sono robot industriali con configurazione rettangolare. Sono dotati di tre giunti prismatici che forniscono il movimento lineare che si ottiene quando il robot scorre sui suoi tre assi perpendicolari. In altri casi, sono dotati di un polso per consentire il movimento rotatorio. I robot cartesiani sono ampiamente utilizzati dai produttori di automazione industriale, principalmente per la loro semplicità e flessibilità, che li rendono ideali per compiti specifici.
Pro
- Offre un'elevata precisione di posizionamento.
- La sua semplicità lo rende molto più facile da usare. Chiunque abbia una conoscenza di base di come funzionano può configurarlo.
- È molto più semplice da programmare.
- È altamente personalizzabile, il che la rende la macchina ideale quando si desidera passare ad altre attività.
- Può sopportare carichi pesanti.
- È molto più economico produrne uno.
Contro
- Per le sue dimensioni e l'ampiezza dei suoi movimenti richiede un ampio spazio operativo e di installazione.
- Per quanto sia semplice da utilizzare, il suo assemblaggio è troppo complesso.
- Può muoversi solo in una direzione alla volta.
Applicazione industriale
- Carico e scarico di carichi pesanti.
- Scegli e posiziona le operazioni del robot.
- Assemblaggio e sottoassemblaggio.
- Movimentazione dei materiali.
- Applicazioni adesive.
- Manipolazione di materiale nucleare.
Robot SCARA
SCARA è l'acronimo di Selective Compliance Assembly Robot Arm, ed è un robot industriale con un'area di lavoro a forma di ciambella. Un braccio robotico SCARA ha due giunti paralleli che forniscono conformità in un unico punto. I suoi assi rotanti sono disposti verticalmente con l'effettore finale fissato al braccio che si muove orizzontalmente.
A Robot SCARA è specializzato nei movimenti laterali e per questo motivo è utilizzato principalmente come robot di assemblaggio. Rispetto ai robot cilindrici e cartesiani, i robot SCARA sono molto più veloci e hanno un'integrazione più semplice.
Pro
- Sono ideali per movimenti punto a punto rapidi e ripetitivi, perfetti per l'uso come robot nelle catene di montaggio delle automobili.
- Ha un ampio spazio di lavoro.
- Sono estremamente accurati.
Contro
- Il robot SCARA necessita di un controller robot industriale dedicato.
- È limitato solo alle superfici planari grazie al suo design e alla sua forma.
- È difficile programmarlo offline.
Applicazione industriale
- Applicazioni di assemblaggio.
- Manipolazione di wafer semiconduttori.
- Applicazioni biomediche.
- Imballaggio ed etichettatura.
- È un braccio robotizzato per la pallettizzazione.
- Caricamento della macchina.
Robot Delta
I robot Delta sono costituiti da collegamenti articolari paralleli collegati da una base comune. Chiamati anche robot Parallel Link, sono molto più facili da controllare perché ciascun giunto è posizionato rispetto all'effettore finale. Questo da Robot Delta un'elevata velocità di movimento, che li rende ideali per il tipo di lavoro che prevede la produzione di grandi volumi.
I robot Delta hanno un involucro a forma di cupola, un design che riduce il peso all'interno dei bracci, che è in definitiva la ragione dell'elevata velocità. Sono utilizzati principalmente per l'automazione pick & place. Sono programmati per lavorare in perfetta sincronia con altre macchine per sfruttarne la velocità; altrimenti, sarebbe un disastro se un sistema come un nastro trasportatore che alimenta i materiali al robot fosse leggermente più lento.
Pro
- Sono macchine ad alta velocità. Grazie al suo design, il tipico robot Delta è il 30% più veloce di un robot SCARA.
- Hanno un'elevata precisione operativa nonostante le loro elevate velocità.
- Hanno un rendimento elevato. Possono elaborare fino a 3 parti al secondo.
- Sono un’opzione più sicura per i lavori ripetitivi e ad alta velocità, che possono essere pericolosi per gli esseri umani.
Contro
- Hanno molte parti mobili, che sono troppo complicate.
- Richiede un controller robot dedicato.
Applicazione industriale
- Industria alimentare.
- Industria farmaceutica.
- Industria elettronica.
- Industria automobilistica.
- Allineamento della fibra ottica.
Robot polari
Fonte: blog.technavio.com
I robot polari sono costituiti da un giunto di torsione che collega il braccio alla base e due giunti rotanti più un singolo giunto lineare. A causa del loro inviluppo di lavoro sferico, i robot polari sono anche chiamati robot sferici. Un'altra caratteristica di design unica in questi robot è il loro albero pivotante centralmente e un braccio robotico estensibile e rotante. Ha anche un configurazione della torretta che copre un volume molto ampio di spazio quando è operativo.
Pro
- Hanno un ampio raggio d'azione, con la capacità di oscillare di 360 gradi.
- Possono anche essere in grado di raggiungere oggetti direttamente sopra e sotto di loro.
- Possono gestire un grande volume di lavoro.
- Richiedono pochissimo spazio sul pavimento.
Contro
- Sebbene possa raggiungere gli oggetti sopra di lui, la portata verticale è limitata e non può farlo da solo senza un controller.
- Ha una precisione molto bassa e non funziona così bene quando si tratta di attività ripetitive.
- Richiede un sistema di controllo molto sofisticato.
- Viene lentamente eliminato.
Applicazione industriale
- Manipolazione del vetro.
- Pressofusione.
- Impilamento e disimpilamento.
- Forgiatura.
- Robot di saldatura.
- Movimentazione dei materiali.
- Stampaggio a iniezione.
Robot cilindrici
Fonte: industrial-electronics.com
I robot cilindrici hanno un singolo giunto rotante alla base e un giunto prismatico che collega i vari segmenti del braccio. Hanno uno spazio di lavoro cilindrico, da cui il loro nome, che è dotato di un albero girevole e di un braccio robotico estensibile che si muove scorrendo verticalmente. Questo movimento unico consente ai robot movimenti sia verticali che orizzontali.
Il braccio è inoltre progettato per consentire al robot di raggiungere spazi di lavoro ristretti senza alcuna perdita di velocità o ripetibilità. I robot cilindrici sono ideali per compiti che prevedono la raccolta di materiali da terra grazie alla loro avanzata prendi e posiziona il braccio robotico.
Pro
- Sono semplici da utilizzare e installare.
- Richiedono un assemblaggio minimo per iniziare a funzionare.
- Possono raggiungere tutto senza alcun problema.
- Richiedono pochissimo spazio sul pavimento.
- Possono gestire carichi di grandi dimensioni.
Contro
- Hanno bassi livelli di precisione.
- Sono diventati obsoleti troppo rapidamente.
Applicazione industriale
- Trasporto di pannelli LCD.
- Sistemi di assemblaggio robotizzati.
- Applicazioni di rivestimento.
- Pressofusione.
- Applicazione per fonderia e forgiatura.
Cobots
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Esiste una versione più recente dei robot industriali oggi in uso che vale la pena menzionare qui. Robot collaborativi sono robot industriali che possono lavorare a fianco degli umani senza bisogno di barriere di sicurezza rigorose. Hanno un design arrotondato e sono dotati di sensori speciali che danno loro la capacità di sapere sempre dove si trovano gli umani per dare loro lo spazio per assistere i lavoratori.
Pro
- Sono in grado di lavorare fianco a fianco con i lavoratori umani aumentando la loro efficienza
- Possono essere riutilizzati facilmente, il che significa che possono essere spostati rapidamente in un altro lavoro.
- Costano molto meno da costruire rispetto agli altri tipi di robot
Contro
- Sono molto lenti perché la velocità è stata sacrificata per la sicurezza umana.
- Hanno una bassa capacità di carico utile, sempre a causa di problemi di sicurezza.
Applicazione industriale
- Assistenza macchine.
- Assemblaggio di parti mobili.
- Confezione.
- Sistemi di visione.
Come funzionano i bracci robotici?
I bracci robotici sono progettati in base al braccio umano e funzionano quasi nello stesso modo. Come un braccio robotico funziona dipende dal compito per cui è stato progettato. In generale, tuttavia, esiste un modo specifico in cui funzionano tutti i bracci robotici. Tutti dipendono dalle articolazioni per i movimenti e sono dotati di altre funzionalità che lo rendono possibile, ad esempio i sensori.
Per avere una visione migliore di come funzionano, dobbiamo conoscere le parti del robot industriale che compongono il braccio robotico. Tra queste rientrano:
Controller
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I controller dei robot industriali sono il cervello del robot. Sono i processori che trasportano il programma eseguibile che determina i movimenti che il braccio robotico compie. Possono essere programmati automaticamente o consentire operazioni manuali da parte di un tecnico qualificato. In alcuni luoghi, assumono la forma di enormi sistemi informatici e a volte sono ridotti a un semplice joystick.
Braccia
Questa è la parte che fa il lavoro vero e proprio. È composto da tre parti principali: spalla, gomito e polso, proprio come gli esseri umani. Tutte queste tre parti sono collegate tra loro attraverso assi e giunti controllato dal processore centrale, il titolare del trattamento. Ciascuna parte deve muoversi in relazione all'altra affinché si raggiunga l'efficienza.
Effetto finale
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Questa è la parte che svolge le funzioni della mano. La maggior parte delle volte, A effettore finale del robot è formato da due artigli che trattengono gli oggetti chiudendosi e aprendosi automaticamente. Alcuni possono girare ed eseguire movimenti di manovra mentre tengono o spostano oggetti.
Unità
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Questi sono i motori tra le articolazioni che controllano le manovre e i movimenti dei bracci robotici. Di solito usano cinghie che sono repliche di quelle che si trovano nei motori delle auto.
Perché servono i bracci robotici?
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Le aziende di robotica industriale sono in ascesa negli ultimi due decenni e, con il passare del tempo, lo sono anche i progressi tecnologici nel mondo dei robot. Presto avremo robot che svolgono tutto il lavoro intorno a noi. Per quanto stiano causando interruzioni per quanto riguarda il lavoro umano, non si può negare che i robot abbiano reso la vita molto più facile.
Di seguito sono riportati alcuni dei vantaggi dell'utilizzo bracci robotici industriali.
Miglioramento della sicurezza dei lavoratori
Lavori di costruzione richiedono molta manodopera e comportano l'uso di molti macchinari pesanti che possono rappresentare un pericolo per i lavoratori umani. L'esposizione a sostanze chimiche nocive può anche avere un impatto negativo sulla salute delle persone. I bracci robotici industriali hanno ridotto notevolmente questo rischio in quanto possono lavorare in qualsiasi condizione, essendo macchine inanimate. Possono gestire lavori ripetitivi senza perdere la concentrazione nemmeno per un secondo.
Costi ridotti
Sebbene il costo iniziale per l’acquisizione di un robot possa essere elevato, il benefici a lungo termine sono enormi. Oltre a eliminare la necessità di stipendi, permessi e altri vantaggi, i robot non sono soggetti a errori. Le perdite subite dalle fabbriche a causa della distruzione di macchine e prodotti per negligenza umana appartengono al passato.
Produttività incrementata
Ciò che prima richiedeva giorni per essere ottenuto, ora può essere ottenuto in poche ore. Il problema del lavoro umano è che tende a esaurirsi e il riposo è necessario. L’unico modo per mantenere la produzione in funzione 24 ore su XNUMX è attraverso i turni. I robot, invece, possono funzionare per giorni senza fare una sola pausa. UN cella di lavoro di assemblaggio intelligente può assumere un lavoro equivalente a quello di 4 persone che lavorano contemporaneamente.
Migliore qualità del prodotto
Gli esseri umani non possono replicare l'accuratezza e la precisione coinvolte quando i robot sono parte del processo di produzione. I robot utilizzati nella produzione sono guidati da tecnologie di guida laser-sharp, il che significa che ogni taglio e misurazione che eseguono è proprio azzeccato. Robot articolati, ad esempio, sono l'incarnazione della precisione nel mondo dei robot. Una migliore precisione si traduce in prodotti con qualità più elevate.
L’affidabilità
Industrie che utilizzano i robot nella produzione hanno visto la produzione aumentare esponenzialmente. Finché vengono sottoposti a regolare manutenzione, continueranno a svolgere un lavoro coerente, indipendentemente da quanto difficili possano essere le condizioni. La stessa cosa non si può dire dei lavoratori umani inclini alle malattie e alla fatica, che in ultima analisi incidono sulla loro produzione.
Quali settori utilizzano i robot industriali?
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Molti produttori hanno cambiato o stanno automatizzando completamente il loro processo di produzione. Le ragioni di ciò sono molte, ma la principale è che i robot sono affidabili, riducono i costi di pagamento degli stipendi e fanno risparmiare denaro che può essere reindirizzato ad altre cose. Di seguito sono elencate alcune delle industrie che utilizzano applicazioni del braccio robotico nei loro processi produttivi.
Industria automobilistica
La robotica nella produzione automobilistica è stata tra le prime ad essere adottata per quanto riguarda la robotica industriale. Ad oggi, non troverete nessun produttore di automobili che non impieghi un robot per la produzione di automobili per oltre il 75% della sua produzione. industria automobilistica rappresenta circa il 30% delle installazioni totali di bracci robotici industriali. Il robot più comunemente utilizzato dai produttori di automobili è l'ABB IRB 6640, ottimo per saldare i telai delle auto in posizione.
Industria aerospaziale
Proprio come l'industria automobilistica, la fabbricazione di aerei richiede molta potenza robotica. La domanda di viaggi aerei sta aumentando in tutto il mondo e, per soddisfare questa domanda, c'è bisogno di produrre più aerei più velocemente di prima. I robot industriali sono la risposta a questa esigenza, poiché sono più veloci e possono essere programmati per gestire qualsiasi tipo di compito. Applicazioni come verniciatura parti motore, sigillatura, perforazione e saldatura sono alcune delle cose gestite da macchine automatizzate.
Industria elettronica
L'elettronica fa parte delle nostre vite e non possiamo farne a meno. La sua fabbricazione comporta molti componenti il cui assemblaggio può essere facilmente perso dagli esseri umani. I robot industriali sono ora ampiamente utilizzati in fabbricazione di elettronica poiché sono più abili nel trattare le parti piccole e sensibili degli apparecchi elettrici. L’uso di robot per camere bianche, ad esempio, ha notevolmente migliorato la qualità dell’elettronica poiché impediscono alla polvere di entrare in contatto con le parti interne durante l’assemblaggio.
Industria alimentare
Il confezionamento degli alimenti è ormai gestito esclusivamente da robot. In alcuni luoghi rientra addirittura tra i requisiti l'utilizzo dei servizi dei robot in un lavoro delicato come quello del robot imballaggio e stoccaggio. vantaggi dell’utilizzo dei robot nella lavorazione degli alimenti è che ci sono meno possibilità di contaminazione poiché i robot sono precisi e veloci. Anche mettere il cibo nelle giuste porzioni e dimensioni è diventato il segno distintivo di lavorazione robotica degli alimenti.
Industria medica e farmaceutica
La selezione, l'imbottigliamento, la distribuzione e l'ispezione dei farmaci sono ora una prerogativa dei robot industriali. I robot sono stati programmati per misurare la quantità esatta di farmaci all'ultimo milligrammo. Robot nell'industria medica e farmaceutica hanno reso più semplice gestire i farmaci in un modo migliore che evita sprechi e contaminazioni eccessivi.
I dispositivi medici delicati come gli strumenti chirurgici vengono ora fabbricati nelle dimensioni esatte richieste dall'utilizzo robot medici che stanno cambiando il mondo. Quando gli strumenti medici vengono compromessi, diventa più difficile per i medici curare adeguatamente i propri pazienti.
Quanto costa un braccio robotico?
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In passato, i robot costavano molto di più di oggi. La produzione di massa ha reso possibile un calo dei prezzi, ma restano comunque nella fascia alta del budget. Nel mercato attuale, il prezzo medio di un robot industriale è di circa $ 25,000, ma può arrivare a oltre $ 400,000 a seconda del modello e delle dimensioni.
Anche il prezzo di un braccio robotico tende a salire man mano che si aggiungono più periferiche e funzionalità extra. Aggiunte specifiche per l'applicazione, come sensori di collisione e gabbie di sicurezza, che sono una necessità, possono raddoppiare il prezzo iniziale dell'intera macchina.
Come acquirente interessato, puoi scegliere un robot nuovo di zecca o un braccio robotico industriale economico che è stato già utilizzato in precedenza. Un vantaggio di scegliere un robot di seconda mano è che risparmi sul costo, anche se potresti avere qualche piccolo contrattempo lungo il percorso.
I migliori bracci robotici programmabili del 2020
Con l'aumento dell'uso di bracci robotici in tutti i settori, vengono creati modelli per gestire attività specifiche per applicazione per vari produttori. Di seguito sono riportati i migliori bracci robotici industriali programmabili del 2020.
Robot di programmazione educativa DOBOT Magician
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Questo è un braccio robotico progettato per il multitasking. Può gestire la stampa 3D, l'incisione laser, scegli e posiziona, macchine da disegno e da scrittura. È dotato di oltre 20 linguaggi di codifica, ma allo stesso tempo è abbastanza semplice da poter essere utilizzato da un individuo di livello principiante.
Braccio robotico completamente in metallo LewanSoul LeArm 6DOF
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Questo è un braccio alimentato da un servo per effettuare il movimento in modo flessibile. Ha un artiglio di metallo abbastanza forte da farlo gestire carichi pesanti in qualsiasi direzione. Il controllo del robot può essere effettuato in modalità wireless e, allo stesso tempo, può essere controllato tramite uno smartphone.
Braccio robotico QJRB800-1
Questo è braccio robotico creato da EVS che ha un carico utile massimo di circa 1700 libbre. L'intero robot con le altre parti combinate pesa circa 5600 libbre, il che fornisce una base molto stabile per qualsiasi attività di sollevamento pesante comune nella maggior parte dei settori manifatturieri.
Bordo del braccio robotico Owi
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Questo è un braccio robotico dotato di cinque giunti controllati da un controller di switch cablato a 5 canali che può essere azionato da remoto. Le batterie D possono alimentare il robot allo stesso tempo in cui può essere alimentato da corrente alternata. Ha una rotazione di base di 270° e ha una durata estesa sul riduttore.
Come scegliere i bracci robotici industriali
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Quando si tratta di scegliere un braccio robotico, ci sono alcune cose che devi considerare prima.
Applicazione
Solo perché è un braccio robotico non significa necessariamente che puoi usarlo per aprire la tua birra, ogni braccio robotico è progettato per un'applicazione specifica. Un braccio progettato per la verniciatura non può essere usato come a braccio lucidante o vice versa. A meno che il braccio robotico non sia multiuso, allora sei bloccato con un braccio robotico con una sola funzione.
Carico utile
Il carico utile si riferisce alla quantità massima di carico che il braccio robotico può gestire. Se hai a che fare con un carico più pesante come un imballaggio industriale, allora dovrai optare per un grande braccio robotico in grado di gestire carichi più pesanti con una semplice automazione pick and place.
Grado di libertà
Il movimento che un braccio robotico può manovrare dipende da numero di assi. Maggiore è il numero di assi, più flessibile sarà il braccio in termini di movimento. I bracci robotici più grandi richiedono più assi poiché richiedono più sforzo per girare.
Velocità
Se hai a che fare con attività ripetitive, ti verrà meglio servito con a braccio robotico ad alta velocità cioè il più veloce possibile, un robot articolato è un esempio di robot veloce adatto a tale compito. Alcuni bracci robotici sono dotati di opzioni che consentono al controller di regolare la velocità.
Costo
Puoi ottenere solo ciò che puoi permetterti. Se hai a che fare con lavori ad alto volume come la produzione, avrai bisogno di più di un braccio robotico, il che ti costerà molto. Se tutto ciò che stai cercando è un semplice marchingegno per uso domestico, allora un semplice braccio robotico a basso costo è ciò che dovresti cercare.
Conclusione
La tecnologia dei robot industriali sta diventando indispensabile con il passare del tempo. L'industria manifatturiera è praticamente a posto con il lavoro umano, mentre parliamo. Il poco lavoro umano rimasto è ridotto alla manutenzione e al controllo di questi robot quando ce n'è bisogno. Un giorno, in futuro, i robot saranno la caratteristica standard in tutte le industrie del mondo.