Robot przemysłowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Robot przemysłowy przy pracy

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[1]. Programowalność jest kluczową cechą robotów, odróżniającą je od mechanicznych manipulatorów. Oznacza, że zaprogramowane ruchy lub funkcje pomocnicze robota mogą być zmienianie bez zmiany struktury mechanicznej lub układu sterowania.[2]

Historia[edytuj | edytuj kod]

Przyjmuje się, że rozwój techniki robotyzacyjnej rozpoczął się ok 1954r, mimo iż już w 1937 roku Griffith P. Taylor skonstruował urządzenie spełniające definicję robota przemysłowego zawartą w normie ISO. Był to dźwig o pięciu osiach obrotu, napędzany pojedynczym silnikiem elektrycznym, skonstruowany z części dla modelarzy i majsterkowiczów "Meccano". Program dla robota był dostarczany na papierowej tasmie perforowanej.[3][4] Data 1954 jest związana z rozpoczęciem pracy naukowo-badawczych nad budowa maszyn manipulacyjnych dla przemysłu nuklearnego i poszukiwań oceanograficznych w USA. Pierwszy programowalny robot został zaprojektowany w 1954r. przez Georga Devola. W 1956r. prawa autorskie do tego robota wykupił student fizyki Uniwerystetu Columbia Joseph Engelberger, który założył firmę Unimation Company. Drugą firmą-prekursorem robotyki była Versatran. Pierwsze na świecie roboty przemysłowe, Unimate 1900 wyprodukowane przez Unimation, zainstalowano w fabryce General Motors w Trenton w stanie New Jersey w 1961 roku.[5] Obsługiwały wysokociśnieniową maszynę odlewniczą.[6] Praktycznie równolegle w zakładach Forda zainstalowano pierwszy Versatran Model C do obsługi prasy tłoczącej dwie podobne części karoserii.[7]

Rozwój robotów przemysłowych[edytuj | edytuj kod]

Można wyróżnić trzy fazy rozwoju robotów i wytwarzającego je przemysłu:

  • I (1954 - połowa lat 70-tych)- początkowy okres rozwoju; pierwsze jednostki wytworzone przez firmy Unimation, Versatran i Prab pojawiły się w 1962r. w USA i w 1968r. w Europie.
  • II (połowa lat 70-tych - koniec lat 70-tych) - kilka firm amerykańskich podjęło produkcję przede wszystkim na potrzeby przemysłu motoryzacyjnego.
  • III (1979 - obecnie) - gwałtowny rozwój robotyzacji, wzrost liczby producentów, odbiorców, nowych modeli i zastosowań[8]

Rozwój robotyki przemysłowej w Polsce[edytuj | edytuj kod]

Pierwsze prace nad konstrukcją robotów przemysłowych w Polsce podjęto na początku lat 70-tych.[9] Od 1976r. prace naukowo-badawcze były prowadzone równolegle w kilkunastu ośrodkach, m.in. w Przemysłowym Instytucie Automatyki i Pomiarów, Instytucie Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie oraz w Centrum Badawczo-Konstrukcyjnym Obrabiarek w Pruszkowie.

Pierwsze udane zastosowanie robotów w polskim przemyśle nastąpiło w 1976r. w Olkuskiej Fabryce Naczyń Emaliowanych. Maszyny firmy DeVilbiss-Tallfa (obecnie ABB) zastosowano do zrobotyzowanego emaliowania natryskowego wanien i zlewozmywaków.

15 robotów firmy Unimation zostały zainstalowane w linii montażowej do zgrzewania punktowego nadwozia samochodu osobowego Polonez.[10] Wykonywały one 384 z 1995 punktów zgrzewnych.[11]

Szacunkowa roczna podaż robotów przemysłowych w Polsce w latach 2000-2009 (źródło World Robotics 2009)

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

Roboty przemysłowe stosuje się w celu zastąpienia ludzi w pracy na stanowiskach uciążliwych i niebezpiecznych. Najczęściej wykonują one zadania ryzykowne (np. obsługa prasy lub praca w środowisku agresywnym chemicznie), monotonne (np. obsługa taśmy produkcyjnej), czy wymagające dużej siły fizycznej (np. rozładunek, załadunek), bądź wyjątkowej precyzji (np. zaawansowana obróbka materiałowa). Z drugiej strony stosowanie robotów ma na celu zwiększenie poziomu produkcji oraz zwiększenie wydajności i obniżenie kosztów produkcji. Roboty przemysłowe znajdują zastosowanie głównie w przemyśle elektromaszynowym, ale także w górnictwie, rolnictwie, transporcie, budownictwie, łączności, przemyśle chemicznym leśnictwie medycynie, hotelarstwie, kosmonautyce.[12]

Klasyfikacja robotów przemysłowych[edytuj | edytuj kod]

Ponieważ robotyka jest stosunkowo młodą dziedziną nauki i nie jest jeszcze w pełni sformalizowana dlatego też nie ma jednego oficjalnego podziału. Klasyfikację można przeprowadzić na podstawie budowy, mobilności, sterowania oraz inne kryteria podziału:

Budowa jednostki kinematycznej[edytuj | edytuj kod]

Można wydzielić roboty o strukturze:

  • Monolitycznej (stałej strukturze kinematycznej) konstrukcje można uzupełnić chwytakiem lub akcesorium dopuszczonym przez producenta.
  • Modułowej (zmienna struktura kinematyczna) konstrukcje można całkowicie przekonfigurować dokładając, zabierając lub wymieniając moduł.
  • Pseudo modułowej Posiadają jednolitą strukturę kinematyczną z możliwością wymiany niektórych elementów (zazwyczaj ostatnich ogniw w łańcuchu kinematycznym)

Struktura kinematyczna[edytuj | edytuj kod]

Jednostki robotów przemysłowych jako manipulatorów łączone są ze sobą za pomącą par kinematycznych. Człony można łączyć:

  • Szeregowo - tworzące otwarty łańcuch kinematyczny[13]
    • Roboty kartezjańskie - Układ współrzędnych jest prostokątny a przestrzeń ruchu prostopadłościenna. Roboty tego typu wykorzystywane do transportu elementów oraz montażu. Nazywane także robotami suwnicowymi.
    • Roboty cylindryczne - Posiadają cylindryczną przestrzeń ruchową. Posiadają dwie prostopadłe względem siebie osie obrotowe i jedną przesuwną.
    • Roboty SCARA - Posiadają trzy osie, przy czym dwie o ruchu obrotowym równoległym względem siebie, jedną postępową. Dzięki swojej budowie pozwalają na precyzyjny i szybki montaż lub pakowanie.
    • Roboty sferyczne - Posiadają jeden liniowy i dwa obrotowe zespoły ruchu.
    • Roboty przegubowe (antropomorficzne) - Są one najbardziej rozpowszechnione wśród robotów przemysłowych. Wszystkie 3 osie są obrotowe, działaniem i budową przypominające górną kończynę człowieka. Stosuje się je w przenoszeniu, paletyzacji, spawaniu, zgrzewaniu, lakierowaniu i innych.
  • Równolegle - tworząc zamknięty łańcuch kinematyczny.
    • Tripody - składające się z trzech ramion równoległych.
    • Hexapody - składające się z sześciu ramion równoległych.
  • Hybrydowe - będące połączeniem manipulatorów szeregowych i równoległych.

Napęd[edytuj | edytuj kod]

W zależności od rodzaju energii używanej do poruszania członami roboty przemysłowe możemy podzielić na:

  • Pneumatyczne - nośnikiem energii jest sprężone powietrze.
  • Hydrauliczne - nośnikiem energii jest płyn hydrauliczny.
  • Elektryczne - poruszanie członów następuje przy pomocy silników elektrycznych.

Obecnie najpopularniejsze są roboty sterowane przy pomocy serwomechanizmów elektrycznych[14].

Typy robotów przemysłowych[edytuj | edytuj kod]

Wyróżnia się cztery podstawowe typy robotów przemysłowych:

  • robot sekwencyjny - robot z układem sterowania, w którym ruchy w poszczególnych osiach następują w określonej kolejności, a zakończenie jednego ruchu inicjuje kolejny (PN-EN ISO 8373 2.10)
  • robot sterowany według trajektorii - robot wykonujący procedurę sterowania, za pomocą której jest regulowany ruch w trzech lub większej liczbie osi do następnej żądanej pozycji (PN-EN ISO 8373.211)
  • robot adaptacyjny - robot mający sterowanie sensoryczne, sterowanie adaptacyjne lub funkcję uczenia się z układem sensorycznym (PN-EN ISO 8373 2.12)
  • robot mobilny - robot, który przenosi wszystkie środki niezbędne do jego kontroli i ruchu (układy zasilania, sterowania, napędu) (PN-EN ISO 8373 2.13)[15]

Przykłady[edytuj | edytuj kod]

Do roku 2013 najpopularniejszym robotem przemysłowym na świecie był IRB 2400 firmy ABB (ponad 14 tysięcy pracujących robotów[16]).

Przypisy

  1. Definicja według normy ISO ITR 8373. Cytat za: J. Honczarenko, Roboty przemysłowe. Budowa i zastosowanie, Warszawa 2004, s. 27.
  2. Jan Żurek: Podstawy robotyzacji. Poznań: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2004, s. 83-7143-431-6.
  3. Wikipedia: Industrial robot (ang.). Wikipedia. [dostęp 2015-02-23].
  4. cybernetic zoo: 1937 – The Robot Gargantua – “Bill” Griffith P. Taylor (ang.). http://cyberneticzoo.com.+[dostęp 2015-02-23].
  5. Tadeusz Szkodny: Podstawy robotyki. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2011, s. 5. ISBN 978-83-7335-769-3.
  6. Ryszard Zdanowicz: Robotyzacja dyskretnych procesów produkcyjnych. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2013, s. 13. ISBN 978-83-7880-011-8.
  7. Jerzy Honczarenko: Roboty przemysłowe - Budowa i zastosowanie. Warszawa: WNT, 2004, s. 17. ISBN 83-204-2929-3.
  8. Jan Żurek: Podstawy robotyzacji. Poznań: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2004, s. 11. ISBN 83-7143-431-6..
  9. Ryszard Zdanowicz: Robotyzacja procesów technologicznych. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 1999, s. 7. ISBN 83-88000-56-X.
  10. Jan Żurek: Podstawy robotyzacji. Poznań: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2004, s. 14. ISBN 83-7143-431-6.
  11. Jan Żurek: Stan i tendencje rozwojowe robotyzacji procesów technologicznych. Poznań: Wydawnictwo Poznańskiego Towarzystwa Przyjaciół Nauk, 1997, s. 13. ISBN 83-7063-171-1.
  12. Jan Żurek: Podstawy robotyzacji. Poznań: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2004, s. 9. ISBN 83-7143-431-6.
  13. Robotyka przemysłowa w Polsce i na świecie – sytuacja na rynku po kryzysie. „Automatyka podzespoły aplikacje”, s. 53, 05/2010. AVT. ISSN 1896-6381. 
  14. J. Honczarenko, Roboty przemysłowe. Budowa i zastosowanie, Warszawa 2004
  15. Jan Żurek: Podstawy robotyzacji. Poznań: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2004, s. 10. ISBN 83-7143-431-6.
  16. robotics.ca: ABB IRB 2400L M98A S4C. [dostęp 10.01.2014].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]