Źródło: Pinterest
Wykonywanie zadań przemysłowych podlegało zmianom w czasie. Czysto ręczną pracę udoskonalono dzięki prymitywnym narzędziom, które następnie przekształcono w maszyny. Jednak coraz więcej innowacji dostarcza nowych alternatyw, takich jak roboty.
Unimate był pierwszy w historii robot z powodzeniem stosowane w produkcji. Został wynaleziony przez George'a Devola pod koniec lat 50. i został po raz pierwszy zainstalowany w fabryce General Motors. Był używany do odlewania ciśnieniowego i mógł poruszać się w promieniu 12 stóp. Po zobaczeniu korzyści płynących z jego stosowania, wkrótce więcej firm próbowało go nabyć.
Od tego czasu eksperci nadal tworzą różne roboty i badają nowe sposoby ich zastosowania w produkcji. Obecnie istnieje wielu wyrafinowanych dostawców, takich jak EVS, którzy mogą oferować innowacyjne i zaawansowane rozwiązania sprzedam ramię robota przemysłowego.
Poniżej znajduje się przegląd różnych typów robotów i ich funkcji.
Spis treści
Roboty SCARA
Roboty SCARA, bazujące na osiach ruchu robotów, są nowocześniejsze w porównaniu do robotów SCARA wybierz i umieść roboty przemysłowe. Obydwa mogą pełnić tę samą funkcję, ale roboty SCARA z łatwością przewyższają się nawzajem.
Robot SCARA składa się z podstawy, która jest połączona z ramieniem robota w układzie osi równoległych. Przeguby obrotowe zapewniają podatność w płaszczyźnie XY. Innymi słowy, ramię robota SCARA może poruszać się od lewej do prawej, a także do przodu i do tyłu. Jest jednak sztywny w osi Z, tak że może obracać się tylko wokół osi theta.
Konstrukcja zapewnia 4 stopnie swobody. Ponadto ramię można złożyć lub wyciągnąć. Jest to funkcja, która przydaje się w zależności od tego, jaka długość jest konieczna do zadania, do którego jest używana.
Jeśli chodzi o oprogramowanie, Roboty SCARA przeznaczone są do automatyzacji zadań, ale na polecenie kontrolera. Interfejs kontrolera jest łatwy w użyciu i zwykle reaguje na polecenia.
Biorąc pod uwagę, że są one rozwiązaniem gotowym, nie jest wymagane żadne dodatkowe programowanie.
ZALETY
- Roboty SCARA są bardzo szybkie, biorąc pod uwagę elastyczność zapewnianą przez obrotowe przeguby utrzymujące ramię w miejscu
- Chociaż nie zajmują dużej przestrzeni do wykonywania swoich zadań, ramię podczas pracy obejmuje duży obszar. Potrafią podnosić i umieszczać w dużym promieniu
- Są bardzo dokładne
- Może wytrzymać duży ładunek
Wady
- Mogą działać tylko wtedy, gdy są umieszczone na płaskiej powierzchni lub przymocowane do niej, co zapewnia ograniczoną elastyczność umieszczania
- Wymagaj dedykowanego kontrolera
Zastosowania przemysłowe
Możliwości podnoszenia i upuszczania robota SCARA sprawiają, że nadaje się on do:
- Paletyzacja
- Ładowanie maszyn
- Funkcje montażu
- Grawerowanie laserowe za pomocą odpowiedniego efektora końcowego
- Lutowanie
Roboty Delty
Źródło: Pinterest
Roboty Delta zostały wynalezione przez Reymonda Clavela i zespół naukowców z college'u we Francji. Nazywa się je również robotami równoległymi.
Konstrukcja robota Delta składa się z podstawy zamontowanej nad głową i wyposażonej w 3 silniki napędzające ramiona połączone z podstawą. Ramiona równoległe mają zarówno przeguby pryzmatyczne, jak i obrotowe, co nie jest powszechne wśród innych robotów. W rezultacie może poruszać się po osiach X, Y, chociaż większość użytkowników dostosowuje swoje roboty, dodając dodatkowe osie. Zarówno oś obrotu, jak i pochylenia można uzyskać poprzez modyfikację w celu spełnienia określonych zadań.
Ponieważ roboty Delta są często używane do automatyzacji pick and place w systemach przenośników, programowanie określa ich skuteczność. Są one również wyposażone w kamery, które w połączeniu ze specjalnym oprogramowaniem tworzą ich system wizyjny. Celem systemu wizyjnego jest rozróżnianie dobrych i złych produktów podczas pobierania i sortowania.
Odpowiednie efektory końcowe są zazwyczaj przymocowane do ramion, ale wymagają specjalnych schematów konstrukcyjnych. Każdy dodatkowy ciężar na ramionach zmniejsza wydajność szybkiego ramienia robota, do której są preferowane. Przyssawki są szczególnie popularne.
ZALETY
- Są najszybsi, a nawet przewyższają SCARA w teście po bramce
- Możliwość pracy na dużym obszarze roboczym
- Zaawansowane oprogramowanie sprawia, że są one bardzo dokładne i wydajne
Wady
- Może obsługiwać tylko bardzo lekkie ładunki
- Powtarzające się ruchy z dużą prędkością powodują zużycie części
- Są drogie
Zastosowania przemysłowe
- Symulatory lotu – dotyczy to wersji rozszerzonej, w której zastosowano 6 dodatkowych siłowników liniowych oraz ruchomą podstawę
- Przemysł farmaceutyczny
- Opakowania do żywności
- Zadania montażowe wymagające niewielkiej siły
Roboty polarne
Źródło: Pinterest
Konstrukcja robota polarnego składa się z podstawy, do której przymocowane jest ramię. Ramię mocowane jest za pomocą złącza obrotowego. Nazywa się je również robotami sferycznymi ze względu na kształt przestrzeni roboczej z nimi związanej. Mają wiele wspólnego z Unimatem, który również był kulisty.
Ramię robota polarnego można wydłużyć, choć ogranicza się to tylko do promienia wokół maszyny. Ma trzy osie, które tworzą tak zwany biegunowy układ współrzędnych. Oznacza to, że punkty w zasięgu ramienia robota wyznaczane są na podstawie odległości, jaką może ono rozciągnąć od podstawy robota pod zadanym kątem.
ZALETY
- Ramię może sięgać pod lub nad przeszkodami
- Mają zasięg 360 stopni
- Pracują na dużej przestrzeni roboczej
Wady
- Wymagają dużego nadzoru i kontroli
- Słaba dokładność
- Biorąc pod uwagę ich ruch, nie nadawałyby się idealnie do powtarzalnych zadań
Zastosowania przemysłowe
- Odlewanie ciśnieniowe
- Spawanie
- Wtryskiwanie
- Postępowanie z produktami szklanymi
Roboty cylindryczne
Źródło: Pinterest
Robot cylindryczny składa się z dwóch głównych części: siłownika obrotowego i siłownika liniowego przymocowanych do cylindrycznej podstawy. Odpowiadają za ruchy pionowe i poziome, jakie może wykonać ramię robota. Obrotowy wał ułatwia pracę robota w cylindrycznym obszarze pracy.
Co więcej, ramię może się wydłużać i składać z powrotem do położenia. Jego opływowa konstrukcja umożliwia pracę w ograniczonej przestrzeni, w której nie mieszczą się większe ramiona. Z drugiej strony obrót jest możliwy tylko wzdłuż osi pionowej.
Roboty cylindryczne są już zmontowane, więc nie należy spodziewać się żadnych problemów z instalacją, chyba że konieczne będzie dostosowanie ich do indywidualnych potrzeb.
ZALETY
- Potrafi zarządzać dużymi ładunkami
- Mieć 360 stopni zasięgu wokół siebie
- Nie zajmują dużo miejsca w porównaniu do promienia ich przestrzeni roboczej
Wady
- Ograniczony ruch obrotowy
- Niska dokładność
- Nie są tak wszechstronne, jak inne dostępne opcje.
Zastosowania przemysłowe
- Prace odlewnicze i kuźnicze
- Nakładanie powłoki
- Odlewanie ciśnieniowe
- Załadunek i rozładunek maszyn
- Zastosowania laboratoryjne i biomedyczne faworyzują je ze względu na rozmiar i położenie ramienia.
Roboty kartezjańskie
Źródło: Pinterest
Wszystkie 3 osie robota kartezjańskiego są do siebie prostopadłe. Ruchy ułatwiają:
- 3 przeguby pryzmatyczne, które pracują ruchem przesuwnym wzdłuż osi XYZ.
- Siłowniki liniowe
- Silniki do zasilania
- Mocowanie na nadgarstek, gdzie wymagana jest rotacja
Zwykle dostarczane są w częściach i wymagają montażu przez specjalistów ds. maszyn w fabryce. Chociaż ich montaż może być skomplikowany, zapewnia możliwość dostosowania. W rzeczywistości jest to jeden z powodów, które czynią go popularnym. Precyzję, prędkość i długość skoków można regulować w zależności od branży lub zastosowania.
Roboty kartezjańskie nazywane są także robotami bramowymi lub robotami prostoliniowymi. Pod względem obszaru roboczego przyjmują kształt kabiny. Jednakże jedną godną uwagi cechą jest to, że w razie potrzeby można je montować na różne sposoby. Przystosowują się do montażu nad głową oraz do pozycji pionowej i poziomej.
ZALETY
- Mogą zabrać na siebie duży ładunek
- Pod względem operacyjnym są dość wszechstronne
- Niedrogie
- Można programować w trybie online
- Mają dobry poziom dokładności
Wady
- W danym momencie może nastąpić tylko ruch jednej osi
- Zajmują dużo miejsca
- Proces instalacji jest na ogół złożony
Zastosowania przemysłowe
- Obsługa procesów formowania tworzyw sztucznych
- Zadania uszczelniające
- 3D drukowanie
- Ładowanie i rozładowanie
Roboty przegubowe/6-osiowe
Przeguby obrotowe robotów przegubowych umożliwiają im zakres ruchu podobny do zakresu ruchu ludzkiego ramienia. Są elastyczne w osiach X, Y, Z, ale mogą również toczyć się, pochylać i odchylać.
Podstawowa konstrukcja składa się z podstawy i ramienia połączonych za pomocą przegubu obrotowego. Liczbę przegubów obrotowych można zwiększyć aż do 10 i mogą one być równoległe lub ortogonalne.
Biorąc pod uwagę możliwości ruchu 6-osiowego, roboty te mogą wykonywać zadania, których większość nie potrafi. Ramię jest bardzo responsywne i wydłuża się do pełnej długości dość szybko. Jeśli chodzi o kontrolę, wymagają dobrze skonfigurowanego oprogramowania, aby mogły działać na optymalnym poziomie. Ze względu na duży zakres ruchu proces programowania może być złożony. Jednak niektórzy producenci oferują niestandardowe pakiety sterowania.
ZALETY
- Mogą dotrzeć i manewrować w obszarach, do których inne roboty nie mogą
- Zajmują duży promień roboczy
- Ramię robota o dużej prędkości
- Dobrze wykonuj unikalne zadania kontrolera, takie jak malowanie
- Można tolerować duże ładunki
Wady
- operacje kinematyczne może być skomplikowane
- Wymagają dedykowanego kontrolera
- Drogi
Zastosowania przemysłowe
- Montaż samochodowy
- Opakowania do żywności
- Zadania odlewnicze i kuźnicze
- Cięcie stali
- Obsługa szkła
- Odlew metalowy
Koboty
Źródło: Pinterest
Coboty są również nazywane robotami współpracującymi, ponieważ zostały zaprojektowane do współpracy z ludźmi. Tradycyjne roboty stwarzały wyzwania, takie jak kolizje z pracownikami w pomieszczeniach fabrycznych. Aby zapobiec takim wypadkom, stworzono coboty jako bezpieczniejszą alternatywę.
Istnieją trzy główne typy cobotów:
Coboty prowadzone ręcznie
Są programowane przez techników za pomocą ręcznego urządzenia w celu ćwiczenia ramion robota w zakresie pożądanych ruchów.
Coboty zwiększające prędkość i automatyzację
Są to w zasadzie tradycyjne roboty przemysłowe wyposażone w systemy wizyjne. Mają ostrzeżenie i strefę zatrzymania. Gdy pracownik wejdzie do strefy ostrzegawczej, automatycznie spowalnia swoją pracę. Jeśli zbliżą się do strefy zatrzymania, cobot całkowicie przestanie działać. Wznawiają pracę, gdy obie strefy będą wolne od przeszkód.
Coboty ograniczające moc i siłę rodzinną
Potrafią współpracować z człowiekiem, ale nie są wyposażone w żadne systemy wizyjne, skanery ani bariery ochronne. Zamiast tego zaprojektowano je bez odsłoniętych silników i ostrych narożników. Ponadto posiadają silniki kolizyjne, które zatrzymują je, gdy wokół nich pojawią się przeszkody.
Coboty zatrzymujące monitorowane pod kątem bezpieczeństwa
W porównaniu do innych robotów są najmniej „przyjazne człowiekowi”. Posiadają jednak czujniki bezpieczeństwa, które zatrzymują i ponownie włączają działanie po wykryciu przeszkody przez człowieka.
Czynniki różnicujące roboty
Roboty przemysłowe mają zwykle wspólne cechy, takie jak ramiona robota. Różnią się one jednak zasadniczo pod względem aspektów konstrukcyjnych, takich jak:
Oś
Źródło: Pinterest
Podobnie jak na wykresie matematycznym, osie robota odnoszą się do kierunków, w jakich może poruszać się ramię robota. Istnieją osie X, Y i Z. Reprezentują one odpowiednio tył/przód, lewo/prawo i góra/dół.
Stopień wolności
Źródło: Pinterest
Stopień swobody robota to opis zakresu ruchów, jakie wykonuje robot w przestrzeni 3D. Oprócz trzech osi swoboda obejmuje takie aspekty, jak obrót, odchylenie i nachylenie.
Liczba osi robota określa jego stopień swobody.
Workspace
Źródło: robots.com
Rozważmy na przykład, że robot jest używany do zbierania pomarańczy z jednego wózka na drugi. Odległość, jaką pokonuje pomiędzy dwoma wózkami, nazywana jest jego przestrzenią roboczą. Niektóre roboty, ze względu na swoją konstrukcję, mogą pokonywać większe odległości niż inne. Co więcej, czynniki takie jak swoboda i długość ramienia zapewniają robotowi większy zasięg roboczy.
Efekt końcowy
Źródło:roboticsandautomationnews.com
Pod względem konstrukcyjnym ramię robota w rzeczywistości jest imitacją ludzkiego ramienia. Mogą różnić się zręcznością i możliwościami, ale podstawowa koncepcja jest taka sama.
Mówiąc to, efektor końcowy to w zasadzie „ręka” przymocowana do końca ramienia robota fabrycznego. Istnieje wiele rodzaje efektorów końcowych, różnią się w zależności od zadań. Niektóre przykłady obejmują chwytaki, narzędzia spawalnicze i przyssawki.
Rozbiórki
Źródło: Pinterest
Zastosowanie przegubów zapewnia, że ramię robota pozostaje przymocowane do konstrukcji, jednocześnie ułatwiając jego ruchy. Rodzaj stawu, jaki posiada robot, odgrywa dużą rolę w jego elastyczności i zakresie ruchu. Zawierają:
Połączenia równoległe – jak sama nazwa wskazuje, znajdują się one obok siebie i są zazwyczaj preferowane w przypadku ruchów liniowych.
Przeguby pryzmatyczne – nazywane są również suwakami, ponieważ zapewniają liniowy ruch ślizgowy pomiędzy dwiema częściami robota.
Stawy obrotowe - idealne, gdy wymagana jest elastyczność, np. wielowymiarowy obrót.
Złącza obrotowe – każdy stopień obrotu wymagałby jednego lub więcej z tych złączy. Chociaż ich zakres jest bardziej ograniczony w porównaniu do złącza rewolucyjnego.
Silniki
Źródło: Pinterest
Aby ramiona robota mogły się poruszać i wykonywać polecenia, wymagają źródła zasilania. Silniki przetwarzają energię elektryczną w celu zasilania ramiona robotów.
Programowanie
Źródło:visualcomponents.com
Polega na wykorzystaniu oprogramowania sterującego pracą robota. Parametry wydajności, takie jak prędkość, powtarzalność i długość skoku ruchów ramion, można zarządzać poprzez programowanie.
Każdy robot ma swój własny rodzaj i poziom programowania, a niektóre są bardziej zaawansowane niż inne. Co więcej, w niektórych przypadkach roboty są wstępnie zaprogramowane, a inne można dostosować. Istnieją również interfejsy kontrolera fizycznego, które służą do wydawania instrukcji robotom.
Wpływ robotów na produkcję
Źródło: Pinterest
Bez wątpienia przemysł wytwórczy na całym świecie nie byłby tym, czym jest, gdyby nie było robotów. Wywarli ogromny wpływ na:
Skale produkcji
Źródło: Pixabay
Roboty umożliwiły fabrykom zwiększenie skali produkcji przy jednoczesnym skróceniu czasu realizacji. Prędkości operacyjne, takie jak prędkość robota Delta, umożliwiają przetwarzanie większej liczby jednostek produktów.
Koszt produkcji
Źródło: Pixabay
Biorąc pod uwagę, że roboty przejmują duże obciążenia, zmniejszają liczbę pracowników, których trzeba zatrudnić. Co więcej, ich zautomatyzowany charakter mechaniczny sprawia, że są one bardziej usprawnione w działaniu niż metody ręczne. Dość powiedzieć, że zmniejszają straty.
Bezpieczeństwo personelu
Źródło: Pixabay
Od początków Unimate roboty były wykorzystywane do wykonywania trudnych i niebezpiecznych zadań. Odlewanie ciśnieniowe, spawanie i podnoszenie ciężkich ładunków w niebezpiecznych przestrzeniach to tylko kilka przykładów procesów produkcyjnych wysokiego ryzyka. Zastosowanie robotów np zrobotyzowane spawanie aluminium chroni pracowników przed towarzyszącymi im zagrożeniami.
Jednak z drugiej strony roboty stwarzają również zagrożenie dla otaczających ich pracowników. Na przykład, gdy prędkość jest ustawiona zbyt wysoko, efektory końcowe lub ramiona mogą działać nieprawidłowo i w przypadkowy sposób upuścić ładunek.
Human Resources
Źródło: Pixabay
Jednym z głównych zarzutów przeciwko robotom i ogólnie automatyzacji jest obawa, że tak się stanie zastąpić pracę ludzką. Rzeczywiście, niektórzy ludzie stracili pracę po zwolnieniu z powodu takiej technologii. Jednak nawet w przypadku sztucznej inteligencji jest mało prawdopodobne, aby roboty kiedykolwiek stały się w pełni tak intuicyjne i kreatywne jak ludzkość.
Ponieważ roboty podejmują się przewidywalnych, powtarzalnych zadań, pracownicy mogliby być może dostosować się do zakłóceń, podejmując się innych złożonych zadań. Na przykład kreatywność i projektowanie zawsze będą wymagały niuansów ludzkich emocji i myśli.
Wniosek
Z pewnością nie ma powrotu do ręcznego sposobu produkcji, automatyzacja pozostanie. W miarę jak coraz więcej innowacji zmienia się i ulepsza istniejące typy robotów, producenci będą musieli dotrzymać kroku. W końcu lepsze maszyny prowadzą do wydajniejszych linii produkcyjnych i produktów o wyższej jakości.
Jeśli chcesz zautomatyzować swój biznes, masz teraz wszystkie fakty na temat wszystkich typów robotów i ich funkcji. Pamiętaj, aby współpracować z renomowanymi eksperci branżowi aby sprawdzić, jakie opcje produktów są dostępne na rynku. Z drugiej strony, niezależnie od tego, co wybierzesz, dokonasz świadomego wyboru.