Robot przemysłowy

Robot przemysłowy - manipulacyjny robot przemysłowy jest automatycznie sterowaną, programowalną, wielozadaniową maszyną manipulacyjną o wielu stopniach swobody, posiadającą właściwości manipulacyjne lub lokomocyjne, stacjonarną lub mobilną, dla ważnych zastosowań przemysłowych.

Użycie robotów przemysłowych na przedsiębiorstwach pozwala na (J. Żurek (2011), s. 201):

• możliwość zabezpieczenia pracy dzięki zastąpienia człowieka (całkowitego lub częściowego) na miejscach pracy lub na stanowisku roboczym niebezpiecznym dla życia i zdrowia pracownika,
• zmniejszenie liczby pracowników w monotonnej i nużącej pracy,
• zwiększenie ilości produkcji, jej jakości oraz zmniejszenie usterek w przedsiębiorstwie,
• racjonalizację i strukturyzację stanowisk roboczych.

TL;DR

Artykuł przedstawia różne typy i konstrukcje robotów przemysłowych, oraz ich zastosowania w przedsiębiorstwach. Omawiane są również pozycjonery oraz podstawowe parametry techniczne robotów.

Typy robotów przemysłowych

Podtyp robotów ze względu na strukturę kinematyczną (W. Kaczmarek, J. Panasiuk 2017, s. 22):

• stacjonarne (nieruchomy na podłodze):

1. z otwartymi łańcuchami kinematycznymi (pary kinematyczne połączone szeregowo),
2. z zamkniętymi łańcuchami kinematycznymi (pary kinematyczne połączone równoległe):
   • tripody, inaczej typu delta (zamknięty kinematyczny łańcuch stworzony przez trzy ramiona),
   • heksapody (zamknięty kinematyczny łańcuch stworzony przez sześć ramion).

• mobilne (ruchome na podłodze):

1. poruszające się po stałym torze jezdnym (znalazłi swoje zastosowanie na liniach technologicznych fabryk),
2. autonomiczne (mogą się swobodnie poruszać).

Podtyp robotów ze względu na budowę jednostki kinematycznej (W. Kaczmarek, J. Panasiuk 2017, s. 23):

• monolityczne - konstrukcja mechanizmu jest niezmienna, tzn. ramiona robota mogą być uzupełnione wymiennymi końcówkami (efektorami) na życzenie użytkownika,
• modułowe - jest możliwe samodzielnie konstruowanie robota według elementów (segmentów), które są dostarczone przez producenta,
• pseudomodułowe - roboty są monolityczne, ale jest możliwa wymiana wybranych elementów, które są dostarczone przez producenta.

Podtyp robotów ze względu na sterowanie (W. Kaczmarek, J. Panasiuk 2017, s. 23):

• sekwencyjne - roboty, które mają założony algorytm wykonywania ruchów,
• zadaniowe - roboty mogą realizować zadania według pewnego założonego algorytmu, który zawiera opis prędkości, orientacji i położenia,
• adaptacyjne - mają dodatkowe mechanizmy (czujniki, algorytmy adaptacyjne), za pomocą których dzieje się dostosowanie do otaczającego środowiska (przestrzeni roboczej),
• teleoperatory - stresowanie przez operatora lub komputer (sterownik PLC) bezpośrednio - to jest zasadnicza cecha takich robotów.

Podtyp robotów ze względu na rodzaj napędów (W. Kaczmarek, J. Panasiuk 2017, s. 24):

• pneumatyczne,
• hydrauliczne,
• elektryczne,
• kombinowane.

Roboty wyposażone w dwa ramiona tworzą osobną grupę. Kolejna odrębna grupa - to są roboty kolaboracyjne.

Konstrukcja robotów przemysłowych

W zależności od potrzeb użytkownika roboty mogą mieć różną budowę. Jednymi z głównych komponentów systemu robota można nazwać (W. Kaczmarek, J. Panasiuk 2017, s. 25):

• manipulator (mechaniczna jednostka),
• kontroler (sterownik) z układem zasilania,
• programator (Teach Pendant),
• efektor (narzędzie specjalistyczne lub chwytak),
• napędy,
• czujniki (wewnętrzne i zewnętrzne),
• dodatkowe osie robota (tor jezdny, pozycjoner).

Pozycjonery

Pozycjonery to urządzenia albo inaczej maszyny manipulujące. One umożliwiają pracę lub obróbkę przez robot w najdogodniejszych pozycjach i/lub mogą dać dostęp do tych miejsc. One ułatwiają ruchu robotów związany z odrębnym oprzyrządowaniem montażowym, np. spawanymi, malowanymi, montowanymi operacjami.

Dla pozycjonerów spawalniczych typowa jest dwuosiowa manipulacja z użyciem jednego stołu roboczego. Taki typ nazywa się pozycjonerem dwuosiowym (P. Cegielski 2017, s. 86)

Pozycjoner typu "L" - pojawił się jako rozwiązanie wielu problemów konstrukcyjnych. Manipulacja obiektami dzieje się przez dwie osi głównie, czyli obrotowy stół, który zamocowany na ramieniu w kształcie litery "L". (P. Cegielski 2017, s. 86)

Zaletami i odmiennościami konstrukcji "L" od standardowych pozycjonerów dwuosiowych są (P. Cegielski 2017, s. 86):

• manipulowany obiekt znajduje się w najlepszej pozycji w stosunku do zasięgu robota,
• manipulowany obiekt może znajdować się w pozycji całkowicie obróconej, dzięki możliwości obroty ramienia "L" o n×360̊,
• manipulowany obiekt ma lepsze wyważenie dzięki redukcji generowanego momentu obrotowego i zbliżeniu środka ciężkości obciążenia do osi obrotu ramienia "L",
• dostępność wymiennej przeciwwagi dla wyważenia obciążenia,
• dostępność podnoszenia i opuszczania ramienia "L" z jego osią obrotu przez dodany oś Z,
• dostępność wersji dwustanowiskowej.

Pozycjoner typu "H" - symetryczna i dwustanowiskowa maszyna, która ma trzy osi obrotowe (równoległe, horyzontalne). Dwie osi ustawione w układzie wrzecionowym, na kończu których są stoły robocze. Trzecia jest potrzebna dla zmiany stanowisk w zakresie połowy obrotu 2×180̊. Jednocześnie odbywa się praca robota po jednej stronie, a obsługa załadowczo-wyładowcza dzieje się na innej stronie (P. Cegielski 2017, s. 87)

Pozycjonery typu "H" istnieją w dwóch wariantach (P. Cegielski 2017, s. 88):

• oś zmiany stanowisk roboczych i będąca przedmiotem opracowania pionowa,
• oś zmiany stanowisk roboczych jest pozioma i równoległa do dwóch pozostałych.

Drugi wariant ma więcej zalet:

• dzięki skośnej spoczynkowej belce ze stołami roboczymi pozycjoner ma lepszą lokalizację obiektu w stosunku do zasięgu robota,
• na operację zmiany stanowisk roboczych nie jest potrzebna dodatkowa przestrzeń,
• nie ma kolizji pomiędzy pozycją montażową robotą a pozostałym sprzętem na stanowiskach oraz operacjami zmiany tych stanowisk roboczych.

Podstawowe parametry robotów przemysłowych

W związku z dużą ilością typów robotów przemysłowych na rynku, użytkownik ma potrzebę poznać te parametry, które ich wyróżniają. Takie parametry techniczne to (J. Żurek 2011, s. 203):

• maksymalny udźwig (maksymalny możliwy ciężar podniesiony przez robota),
• przestrzeń robocza,
• maksymalny zasięg pracy (maksymalny zakres osi robota, który jest możliwy),
• maksymalna prędkość ruchu (maksymalne prędkości obrotowe poszczególnych osi robota),
• powtarzalność (powtarzalność wykonywanych ruchów robota zapewniająca ich dokładność),
• temperatura obszaru pracy (wartość temperatury, w której jest możliwa praca robota),
• względna zalecana wilgotność obszaru pracy,
• zajmowana powierzchnia,
• dodatkowe obciążenie ramienia,
• masa całkowita robota,
• rodzaj napędów robota,
• występowanie mechanicznych ograniczników ruchu,
• warianty montażu robota,
• ilość osi robota,
• dodatkowe wyposażenie,
• sposób montażu robota.

Robot przemysłowy — artykuły polecane

System transportu wewnętrznego — Komputer stacjonarny — Utrzymanie ruchu — Jakość transportu lotniczego — Replikacja — Nośnik informacji — Barka — Topologia sieci — Robotyka

Bibliografia

• Cegielski P., Golański D., Kolasa A., Sarnowski T. (2013), Nowe konstrukcje i metody projektowania zewnętrznych osi do lokomocji robotów przemysłowych, Pomiary Automatyka Robotyka, 17(7-8)
• Cegielski P., Golański D., Kołodziejczak P., Kolasa A., Sarnowski T. (2017), Studium rozwiązań konstrukcyjnych nowej generacji zewnętrznych osi robotów przemysłowych, Welding Technology Review, 89(11)
• Kaczmarek W., Panasiuk J. (2017), Robotyzacja procesów produkcyjnych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa
• Łukasik Z., Kuśmińska-Fijałkowska A., Kozyra J. (2016), Robot przemysłowy w procesie produkcyjnym, Autobusy: technika, eksploatacja, systemy transportowe, 17
• Żurek J., Ciszak O., Cieślak R., Suszyński M. (2011), Ocena i wybór robota przemysłowego metodą AHP, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 31(2)

Autor: Yuliia Sukhova