Robot przemysłowy
| Robot przemysłowy |
|---|
| Polecane artykuły |
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):
- z otwartymi łańcuchami kinematycznymi (pary kinematyczne połączone szeregowo),
- 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):
- poruszające się po stałym torze jezdnym (znalazłi swoje zastosowanie na liniach technologicznych fabryk),
- 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.
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), 90-95
- 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), s. 84-91
- 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
