Zdroj: Pinterest
Plnenie priemyselných úloh sa v priebehu času posunulo cez prechody zlepšovania. Čisto manuálna práca bola vylepšená hrubými nástrojmi, ktoré boli ďalej prepracované do strojov. Stále viac inovácií prináša nové alternatívy, ako sú roboty.
Unimate bol vôbec prvý robot úspešne použiť vo výrobe. Vynašiel ho George Devol koncom 50-tych rokov a prvýkrát ho nainštalovali v závode General Motors. Používal sa na tlakové liatie a mohol sa pohybovať v okruhu 12 stôp. Keď boli svedkami výhod jeho používania, čoskoro sa ho pokúsilo získať viac spoločností.
Odvtedy odborníci pokračujú vo vytváraní rôznych robotov a skúmajú nové spôsoby, ako ich možno použiť vo výrobe. V súčasnosti existuje veľa sofistikovaných dodávateľov, ako napríklad EDS, ktorí majú schopnosť ponúknuť inovatívne a pokročilé priemyselné robotické ramená na predaj.
Nižšie je uvedený pohľad na rôzne typy robotov a ich funkcie.
Obsah
Roboty SCARA
Roboty SCARA, založené na osiach pohybu robotov, sú modernejšie v porovnaní s vybrať a umiestniť priemyselné roboty. Obidva môžu slúžiť rovnakej funkcii, ale roboty SCARA ľahko prekonajú ostatných.
Robot SCARA pozostáva zo základne, ktorá je pripojená k ramenu robota v usporiadaní s paralelnou osou. Otočné kĺby zabezpečujú poddajnosť v rovine XY. Inými slovami, rameno robota SCARA sa môže pohybovať zľava doprava, ako aj tam a späť. Je však tuhý v osi Z, takže sa môže otáčať iba na osi theta.
Dizajn poskytuje 4 stupne voľnosti. Ďalej môže byť rameno zložené alebo natiahnuté. Je to funkcia, ktorá sa hodí v závislosti od toho, aká dĺžka je potrebná pre úlohu, na ktorú sa používa.
Pokiaľ ide o softvér, Roboty SCARA sú navrhnuté tak, aby automatizovali úlohy, ale podľa pokynov kontrolóra. Rozhranie ovládača sa ľahko používa a má tendenciu reagovať na príkazy.
Vzhľadom na to, že prichádzajú ako hotové riešenie, nie je potrebné žiadne dodatočné programovanie.
Výhody
- Roboty SCARA sú veľmi rýchle vzhľadom na flexibilitu, ktorú poskytujú otočné kĺby, ktoré držia rameno na mieste
- Aj keď nezaberajú rozsiahly priestor na vykonávanie svojich úloh, rameno pri svojej práci pokrýva veľkú plochu. Môžu vyberať a umiestňovať na značnom okruhu
- Sú vysoko presné
- Zvládne vysoké užitočné zaťaženie
Nevýhody
- Môžu fungovať iba vtedy, keď sú umiestnené alebo pripevnené k rovnému povrchu, čím ponúkajú obmedzenú flexibilitu umiestnenia
- Vyžadovať špeciálny ovládač
Priemyselné aplikácie
Schopnosť vybrať a pustiť robota SCARA ho robí vhodným pre:
- paletizácia
- Nakladacie stroje
- Montážne funkcie
- Laserové gravírovanie pomocou vhodného koncového efektora
- spájkovanie
Roboty Delta
Zdroj: Pinterest
Roboty Delta vynašiel Reymond Clavel a tím vedcov na vysokej škole vo Francúzsku. Sú tiež známe ako paralelné roboty.
Konštrukcia robota Delta pozostáva zo základne namontovanej nad hlavou, ktorá má 3 motory, ktoré poháňajú ramená spojené so základňou. Paralelné ramená majú prizmatické aj otočné kĺby, ktoré nie sú bežné u iných robotov. V dôsledku toho sa môže pohybovať na osiach X, Y, hoci väčšina používateľov prispôsobuje svoje roboty tak, aby pridali ďalšie osi. Os otáčania alebo náklonu je možné dosiahnuť modifikáciou, aby sa splnili určité úlohy.
Vzhľadom na to, že roboty Delta sa často používajú na automatizáciu vyberania a umiestňovania na dopravníkových systémoch, ich účinnosť určuje programovanie. Sú tiež vybavené kamerami, ktoré v spojení so špeciálnym softvérom tvoria ich systém videnia. Účelom systému videnia je odlíšiť dobré a zlé produkty počas zberu a triedenia.
Vhodné koncové efektory sú zvyčajne pripevnené k ramenám, ale vyžadujú špeciálne konštrukčné schémy. Akákoľvek dodatočná hmotnosť na ramenách znižuje výkon vysokorýchlostného robotického ramena, pre ktorý sú uprednostňované. Obľúbené sú u nich najmä prísavky.
Výhody
- Sú najrýchlejší a dokonca prekonávajú SCARA v teste bránky
- Môže pracovať na veľkom pracovnom priestore
- Vďaka pokročilému softvéru sú veľmi presné a efektívne
Nevýhody
- Dokáže zvládnuť len veľmi malé užitočné zaťaženie
- Vysokorýchlostné opakujúce sa pohyby majú za následok opotrebovanie dielov
- Sú drahé
Priemyselné aplikácie
- Letecké simulátory – ide o vylepšenú verziu, ktorá využíva 6 ďalších lineárnych pohonov a pohyblivú základňu
- Farmaceutický priemysel
- Balenie potravín
- Montážne úlohy s nízkou silou
Polárne roboty
Zdroj: Pinterest
Konštrukcia polárneho robota pozostáva zo základne, ku ktorej je pripevnené rameno. Rameno je pripevnené pomocou otočného spoja. Sú tiež známe ako sférické roboty kvôli tvaru pracovného priestoru, ktorý je s nimi spojený. Majú veľa spoločného s Unimate, ktorý bol tiež sférický.
Rameno polárneho robota môže byť predĺžené, hoci je obmedzené iba na polomer okolo stroja. Má tri osi, ktoré tvoria to, čo sa nazýva polárny súradnicový systém. To znamená, že body v dosahu ramena robota sú určené vzdialenosťou, ktorú môže natiahnuť od základne robota v nastavenom uhle.
Výhody
- Rameno môže dosiahnuť pod alebo nad prekážky
- Majú 360-stupňové pokrytie
- Pracujú na veľkom pracovnom priestore
Nevýhody
- Vyžadujú veľa dohľadu a kontroly
- Slabá presnosť
- Vzhľadom na ich pohyb by neboli ideálne na opakujúce sa úlohy
Priemyselné aplikácie
- odlievanie
- zváranie
- Vstrekovanie
- Manipulácia s výrobkami zo skla
Cylindrické roboty
Zdroj: Pinterest
Na valcovom robote sú dve hlavné časti, rotačný a lineárny pohon pripevnený k valcovej základni. Sú zodpovedné za vertikálne a horizontálne pohyby, ktoré môže robiť rameno robota. Otočný hriadeľ uľahčuje prácu robota vo valcovej pracovnej oblasti.
Ďalej je rameno schopné predĺženia a sklopenia späť do polohy. Jeho aerodynamický dizajn mu umožňuje pracovať v obmedzenom priestore, do ktorého sa objemnejšie ramená nezmestia. Na druhej strane je rotácia možná len pozdĺž vertikálnej osi.
Cylindrické roboty sa dodávajú už zmontované, takže nie je potrebné očakávať žiadne inštalačné čkanie, pokiaľ nie je potrebné prispôsobenie.
Výhody
- Dokáže zvládnuť veľké užitočné zaťaženie
- Majú okolo seba dosah 360 stupňov
- V porovnaní s polomerom ich pracovného priestoru nezaberajú veľa miesta
Nevýhody
- Obmedzený rotačný pohyb
- Nízka presnosť
- Nie sú také univerzálne ako iné dostupné možnosti.
Priemyselné aplikácie
- Zlievárenské a kováčske práce
- Aplikácia náteru
- odlievanie
- Nakladacie a vykladacie stroje
- Laboratórne aplikácie a aplikácie Biomed ich uprednostňujú vďaka veľkosti a umiestneniu ramena.
karteziánske roboty
Zdroj: Pinterest
Všetky 3 osi karteziánskeho robota sú na seba kolmé. Pohyby uľahčujú:
- 3 prizmatické kĺby, ktoré pracujú posuvným pohybom pozdĺž osí XYZ.
- Lineárne pohony
- Motory na napájanie
- Nástavec na zápästie, kde je potrebná rotácia
Zvyčajne sa dodávajú v častiach a vyžadujú montáž odborníkmi na strojné zariadenia továrne. Aj keď ich montáž môže byť zložitá, poskytuje príležitosť na prispôsobenie. V skutočnosti je to jeden z dôvodov, prečo je populárny. Presnosť, rýchlosť a dĺžku zdvihov je možné upraviť v závislosti od odvetvia alebo aplikácie.
Kartézske roboty sa tiež označujú ako portálové alebo priamočiare roboty. Z hľadiska pracovnej plochy nadobúdajú tvar kóje. Jednou z pozoruhodných vlastností je však to, že v prípade potreby môžu byť namontované rôznymi spôsobmi. Prispôsobia sa montáži nad hlavou, ako aj vertikálnej a horizontálnej polohe.
Výhody
- Môžu na seba vziať veľké užitočné zaťaženie
- Prevádzkovo sú celkom všestranné
- Cenovo dostupné
- Dá sa naprogramovať pomocou online režimu
- Majú dobrú úroveň presnosti
Nevýhody
- Naraz sa môže pohybovať len jedna os
- Zaberajú veľa miesta
- Proces inštalácie je vo všeobecnosti zložitý
Priemyselné aplikácie
- Manipulácia pre procesy lisovania plastov
- Tesniace úlohy
- 3D tlač
- Nakladanie a vykladanie
Kĺbové roboty/ 6-osové
Otočné kĺby kĺbových robotov im umožňujú rozsah pohybu podobný ľudskému ramenu. Sú flexibilné prostredníctvom osí X, Y, Z, ale môžu sa tiež otáčať, nakláňať a vychýliť.
Základné prevedenie sa skladá zo základne a ramena, ktoré sú spojené pomocou otočného spoja. Počet otočných kĺbov môže byť zvýšený až na 10 a môžu byť buď paralelné alebo ortogonálne.
Vzhľadom na možnosti pohybu v 6 osiach môžu tieto roboty vykonávať úlohy, ktoré väčšina nedokáže. Rameno je veľmi citlivé a pomerne rýchlo sa predlžuje do celej dĺžky. Pokiaľ ide o ovládanie, vyžadujú si dobre nakonfigurovaný softvér, ak majú fungovať na optimálnej úrovni. Vzhľadom na ich veľký rozsah pohybu môže byť proces programovania zložitý. Niektorí výrobcovia však ponúkajú vlastné prednastavené ovládacie balíčky.
Výhody
- Môžu dosiahnuť a manévrovať v oblastiach, ktoré iné roboty nedokážu
- Pokrývajú veľký pracovný rádius
- Vysokorýchlostné rameno robota
- Zvládnite dobré výkony v jedinečných úlohách ovládača, ako je maľovanie
- Veľké užitočné zaťaženie sa dá tolerovať
Nevýhody
- kinematické operácie môže byť komplikované
- Vyžadujú špeciálny ovládač
- Drahý
Priemyselné aplikácie
- Automobilová montáž
- Balenie potravín
- Zlievárenské a kováčske úlohy
- Rezanie ocele
- Manipulácia so sklom
- Odlievanie kovov
Koboti
Zdroj: Pinterest
Koboti sú tiež známi ako kolaboratívne roboty, pretože sú navrhnuté tak, aby spolupracovali s ľudskými bytosťami. Tradičné roboty predstavovali výzvy, ako sú kolízie s pracovníkmi v továrenských priestoroch. Aby sa takýmto nehodám zabránilo, boli ako bezpečnejšia alternatíva vytvorené coboty.
Existujú tri hlavné typy cobotov:
Ručne vodiace koboty
Programujú ich technici pomocou ručne ovládaného zariadenia, aby trénovali ramená robota na požadované pohyby.
Koboti rýchlosti a automatizácie
Sú to v podstate tradičné priemyselné roboty so systémami videnia. Majú varovnú a zastavovaciu zónu. Keď pracovník vstúpi do varovnej zóny, automaticky spomalí svoju činnosť. Ak postúpia bližšie k zóne zastavenia, cobot úplne prestane fungovať. Obnovia prevádzku, keď sú obe zóny bez prekážok.
Coboti obmedzujúci silu a rodinu
Sú schopné spolupracovať s ľuďmi, ale nie sú vybavené žiadnymi systémami videnia, skenermi alebo bezpečnostnými bariérami. Namiesto toho sú navrhnuté bez odkrytých motorov alebo ostrých rohov. Navyše majú kolízne motory, ktoré ich zastavia, keď sú okolo nich prekážky.
Zastavovacie koboty monitorované bezpečnosťou
V porovnaní s inými robotmi sú najmenej „priateľské k ľuďom“. Majú však bezpečnostné senzory, ktoré zastavia a znovu zapnú prevádzku, keď zistia ľudskú prekážku.
Faktory, ktoré odlišujú roboty
Priemyselné roboty zvyknú mať spoločné črty, ako sú robotické ramená. Z hľadiska dizajnu sa však zásadne líšia, ako napríklad:
Os
Zdroj: Pinterest
Rovnako ako v matematickom grafe, osi robota odkazujú na smery, ktorými sa môže rameno robota pohybovať. Existujú osi X, Y a Z. Predstavujú tam/vpred, vľavo/vpravo a hore/dole.
Stupeň slobody
Zdroj: Pinterest
Stupeň voľnosti robota je popis rozsahu pohybov, ktoré má robot v 3D priestore. Okrem troch osí sloboda zahŕňa aspekty ako rotácia, vybočenie a sklon.
Počet osí, ktoré má robot, určuje stupeň jeho voľnosti.
Pracovný priestor
Zdroj: robots.com
Zoberme si napríklad, že robot sa používa na zber pomarančov z jedného vozíka do druhého. Vzdialenosť, ktorú prejde medzi dvoma vozíkmi, sa označuje ako jeho pracovný priestor. Niektoré roboty na základe svojej štruktúry dokážu prekonať väčšie vzdialenosti ako iné. Okrem toho faktory ako voľnosť a dĺžka ramena dávajú robotovi väčší pracovný rozsah.
Koncový efektor
Zdroj:roboticsandaautomationnews.com
Z hľadiska dizajnu je rameno robota skutočne imitáciou ľudského ramena. Môžu sa líšiť v obratnosti a schopnostiach, ale základný koncept je rovnaký.
To znamená, že koncový efektor je v podstate „ruka“ pripojená ku koncu ramena továrenského robota. Je ich veľa typy koncových efektorov, líšia sa v závislosti od úloh. Niektoré príklady zahŕňajú chápadlá, zváracie nástroje a prísavky.
kĺby
Zdroj: Pinterest
Použitie kĺbov zaisťuje, že rameno robota zostáva pripevnené ku konštrukcii a zároveň uľahčuje jeho pohyby. Typ kĺbu, ktorý má robot, zohráva veľkú úlohu v jeho flexibilite a rozsahu pohybu. Zahŕňajú:
Paralelné kĺby – ako už názov napovedá, sú umiestnené vedľa seba a zvyčajne sú preferované pre lineárne pohyby.
Prizmatické kĺby- sú tiež známe ako posuvníky, pretože poskytujú lineárny posuvný pohyb medzi dvoma časťami robota.
Otočné kĺby - sú ideálne, keď sa predpokladá flexibilita, ako je viacrozmerná rotácia.
Rotačné kĺby - akýkoľvek stupeň rotácie by si vyžadoval jeden alebo viacero z týchto kĺbov. V porovnaní s revolučným kĺbom sú však rozsahom obmedzenejšie.
Motors
Zdroj: Pinterest
Aby sa ramená robota mohli pohybovať a vykonávať príkazy, potrebujú zdroj energie. Motory premieňajú elektrickú energiu na pohon robotické ruky.
Programovanie
Zdroj: visualcomponents.com
Zahŕňa použitie softvéru na riadenie fungovania robota. Výkonnostné parametre, ako je rýchlosť, opakovateľnosť a dĺžka zdvihu pohybov ramena, je možné riadiť programovaním.
Každý robot má svoj vlastný druh a úroveň programovania, pričom niektoré sú pokročilejšie ako iné. Ďalej, v niektorých prípadoch sú roboty predprogramované, zatiaľ čo iné sú prispôsobiteľné. Existujú aj rozhrania fyzického ovládača, ktoré sa používajú na zadávanie pokynov robotom.
Vplyv robotov na výrobu
Zdroj: Pinterest
Výrobný priemysel na celom svete by nepochybne nebol tým, čím je, keby neexistovali roboty. Mali veľký vplyv na:
Výrobné váhy
Zdroj: Pixabay
Roboty umožnili továrňam zväčšiť výrobu a zároveň zvládnuť kratšie časy obratu. Prevádzkové rýchlosti, ako sú rýchlosti robota Delta, umožňujú spracovať viac jednotiek produktov.
Výrobné náklady
Zdroj: Pixabay
Vzhľadom na to, že roboty preberajú veľké pracovné zaťaženie, znižujú počet zamestnancov, ktorých treba najať. Navyše, ich automatizovaná mechanická povaha ich robí efektívnejšie v prevádzke ako manuálne metódy. Stačí povedať, že znižujú plytvanie.
Bezpečnosť personálu
Zdroj: Pixabay
Od prvých dní Unimate sa roboti používajú na vykonávanie zložitých a nebezpečných úloh. Tlakové liatie, zváranie a zdvíhanie ťažkých bremien v rizikových priestoroch je len niekoľko príkladov vysoko rizikových výrobných procesov. Využitie robotov ako napr robotické zváranie hliníka chráni pracovníkov pred sprievodnými nebezpečenstvami.
Na druhej strane však roboty predstavujú nebezpečenstvo aj pre pracovníkov okolo nich. Napríklad, keď je ich rýchlosť nastavená príliš vysoko, koncové efektory alebo ramená môžu zlyhať a náhodne spustiť záťaž.
Ľudské zdroje
Zdroj: Pixabay
Jedným z hlavných sporov proti robotom a automatizácii vo všeobecnosti je strach, že by to urobili nahradiť ľudskú prácu. Niektorí ľudia skutočne prišli o prácu po tom, čo boli prepustení takouto technológiou. Avšak aj s umelou inteligenciou je nepravdepodobné, že by sa roboti niekedy stali tak intuitívnymi alebo kreatívnymi ako ľudstvo.
Keď roboty prevezmú predvídateľné opakujúce sa úlohy, pracovníci by sa možno mohli prispôsobiť prerušeniu tým, že prevezmú iné zložité úlohy. Napríklad kreativita a dizajn budú vždy vyžadovať nuansy ľudských emócií a myslenia.
Záver
K manuálnemu spôsobu výroby sa už určite vrátiť nedá, automatizácia tu zostane. Keďže sa čoraz viac inovácií mení a zlepšuje na existujúcich typoch robotov, výrobcovia budú musieť držať krok. Lepšie strojové vybavenie totiž vedie k efektívnejším výrobným linkám a kvalitnejším výrobkom.
Ak hľadáte automatizáciu svojho podnikania, teraz máte všetky fakty o všetkých typoch robotov a ich funkciách. Nezabudnite spolupracovať s renomovanými odborníkov z odvetvia preskúmať, aké možnosti produktov sú dostupné na trhu. Na druhej strane, bez ohľadu na to, čo si vyberiete, urobíte dobre informovaný výber.