Już od wielu lat różnego rodzaju roboty są nieodłącznym elementem wyposażenia każdego nowoczesnego przedsiębiorstwa przemysłowego. Tego typu urządzenia są niezbędne przy złożonych procesach produkcyjnych – aby zapewnić odpowiednią wydajność, muszą one być niezawodne i dostosowane do wybranego zadania. Jak wygląda budowa robota przemysłowego i do czego stosuje się takie sprzęty?
Robot przemysłowy – definicja
Zanim przejdziemy do budowy i rodzajów robotów, warto zacząć od określenia, czym dokładnie są roboty przemysłowe. Definicja mówi, że robotem przemysłowym nazywa się każde urządzenie, które jest automatycznie sterowane, programowalne i wielozadaniowe. Należy zaznaczyć, że może być to zarówno maszyna stacjonarna, jak i mobilna. Jest to dość obszerna definicja, która obejmuje wiele różnorodnych urządzeń – obecnie na rynku można znaleźć liczne modele robotów, które różnią się od siebie budową, funkcjonalnością i dostępnymi opcjami.
Roboty przemysłowe – budowa i zastosowanie
Nie bez powodu praktycznie każda nowoczesna firma produkcyjna stawia na roboty przemysłowe. Budowa i zastosowanie tych urządzeń mają ogromne znaczenie dla wsparcia różnych procesów. Co więcej, te dwie kwestie są ze sobą ściśle połączone. Roboty przemysłowe odznaczają się bardzo dużą różnorodnością – poszczególne urządzenia mogą być z powodzeniem wykorzystane na różnych etapach produkcji. Dzięki tego typu sprzętom możliwe jest zapewnienie maksymalnej efektywności podczas wykonywania czynności takich jak:
- paletyzacja i składowanie,
- wykonywanie pomiarów,
- sortowanie i pakowanie,
- montaż komponentów,
- spawanie i zgrzewanie,
- malowanie,
- cięcie,
- wiercenie,
- klejenie.
Tak duża wszechstronność i wielozadaniowość robotów przemysłowych to w głównej mierze zasługa ich zaawansowanej, dobrze przemyślanej budowy. W jej skład wchodzi wiele innowacyjnych komponentów, które są projektowane z myślą o zachowaniu jak największej wydajności i precyzji. W zależności od konkretnego modelu – a tym samym od zastosowania – roboty przemysłowe mogą się znacznie różnić od siebie. Wszystkie z nich odznaczają się jednak kilkoma cechami wspólnymi. Budowa robota przemysłowego obejmuje przede wszystkim dwie podstawowe części: ramię oraz kontroler i oprogramowanie. Tego typu maszyny najczęściej mają postać ramienia zakończonego efektorem, czyli końcówką, dzięki której możliwe jest szybkie i precyzyjne manipulowanie różnymi przedmiotami lub ich obróbka.
Robot przemysłowy – schemat działania
Jak odpowiednio wykorzystać roboty przemysłowe? Zastosowanie takich sprzętów wiąże się przede wszystkim od tego, w jaki sposób są one zaprogramowane. Należy przy tym podkreślić, że programowanie robota to jeden z najważniejszych etapów przygotowania urządzenia do dalszych działań. W ramach tego procesu możliwe jest dokładne ustalenie:
- kierunku (lub kierunków) poruszania się ramienia,
- siły i precyzji manipulatora,
- liczby wykonywanych operacji, którą będzie realizować dany robot przemysłowy.
Jak funkcjonuje robot przemysłowy? Schemat działania takiego sprzętu jest stosunkowo prosty w swoich założeniach, jednak u podstaw pracy urządzenia stoi bardzo skomplikowana matematyka. Precyzyjne działanie robota przemysłowego to w głównej mierze zasługa kinematyki. Jest to dział fizyki, który skupia się na geometrycznym aspekcie ruchu poszczególnych ciał, bez uwzględnienia ich masy oraz działających na nie sił zewnętrznych. Dzięki znajomości podstaw kinematyki można precyzyjnie opisać ruch członów robotów i na tej podstawie przewidywać, jak będą się zachowywać podczas realizacji różnych zadań produkcyjnych.
Kinematyka w robotyzacji odgrywa bardzo ważną rolę. Z tego powodu każdy robot przemysłowy składać się z łańcucha kinematycznego, na który składa się zespół różnych komponentów, połączonych w spójny układ ruchu. Aby urządzenia mogły działać z dostateczną płynnością i swobodą, konieczne jest także zastosowanie odpowiednich połączeń ruchowych pomiędzy poszczególnymi członami.
Kinematyka prosta i odwrotna
Mówiąc o kinematyce, warto wspomnieć jeszcze o jej dwóch podstawowych rodzajach, od których zależy schemat działania robotów przemysłowych. Mowa tu o kinematyce prostej i odwrotnej.
Kinematyka prosta sprowadza się do ustalenia, gdzie znajdzie się efektor końcowy robota przemysłowego, gdy złącza łańcucha kinematycznego są ustawione w konkretnej pozycji. Co istotne, rozwiązanie tego problemu jest zawsze jednoznaczne.W praktyce oznacza to, że końcówka robota zawsze będzie znajdować się w tym samym miejscu.
Zadaniem kinematyki odwrotnej jest z kolei odnalezienie odpowiedniego układu pozycji złącz, który pozwoliłby na umieszczenie efektora w konkretnym miejscu. W przeciwieństwie do kinematyki prostej może istnieć kilka rozwiązań tego problemu. Z tego powodu jest to znacznie trudniejszy obszar do przeanalizowania. W efekcie dobór optymalnej opcji do realizowanego zadania jest bardziej wymagający i czasochłonny.
Rodzaje robotów przemysłowych
Robot przemysłowy to manipulator wielofunkcyjny, który może mieć bardzo zróżnicowaną budowę i sposób działania. Obecnie wyróżnia się aż kilkanaście rodzajów robotów, które dzielą się ze względu na zasadnicze cechy budowy, sposób sterowania czy przeznaczenie.
Klasyfikacja ze względu na budowę jednostki kinematycznej:
- roboty monolityczne,
- roboty modułowe,
- roboty pseudomodułowe.
Klasyfikacja ze względu na strukturę kinematyczną:
- roboty stacjonarne,
- roboty mobilne.
Klasyfikacja ze względu na sterowanie:
- roboty sekwencyjne,
- roboty adaptacyjne,
- teleoperatory.
Klasyfikacja ze względu na liczbę stopni swobody:
- roboty liniowe,
- roboty wahadłowe,
- roboty obrotowe.
Klasyfikacja ze względu na rodzaj napędu:
- roboty pneumatyczne,
- roboty hydrauliczne,
- roboty elektryczne.
Robot cylindryczny
Jednym z najczęściej wykorzystywanych rodzajów urządzeń przemysłowych są roboty cylindryczne. To maszyny zaliczane do grupy robotów stacjonarnych o strukturze kinematycznej szeregowej. Są one wyposażone w jeden obrotowy i dwa liniowe zespoły ruchu. Rozwiązania tego typu najczęściej wykorzystuje się podczas zadań montażowych, paletyzacji elementów oraz w ramach realizacji wyspecjalizowanych procesów, takich jak spawanie czy cięcie wodą.
Roboty w przemyśle
W ostatnich latach coraz więcej przedsiębiorstw decyduje się na roboty przemysłowe. Zastosowanie tych urządzeń jest bardzo szerokie, dzięki czemu mogą one przyczynić się do znacznego usprawnienia wielu procesów w zakładach produkcyjnych. Mogą one znaleźć zastosowanie w każdej gałęzi przemysłu. Co więcej, można się z nimi spotkać w różnorodnych środowiskach: zaczynając od najprostszych zastosowań, a kończąc na najbardziej inteligentnych liniach produkcyjnych i technologicznych.
Roboty w przemyśle mogą być wykorzystywane również podczas różnych wyspecjalizowanych procesów, np. jako przyrządy spawalnicze. Podsumowując, są one stosowane wszędzie tam, gdzie automatyzacja procesów jest kluczowa w usprawnieniu działań. Odpowiednio zaprogramowane roboty przemysłowe to gwarancja przyspieszenia produkcji, jak również zapewnienia maksymalnej powtarzalności i precyzji. Dodatkowo, pomimo sporej inwestycji początkowej, takie sprzęty pozwalają znacząco ograniczyć koszty w długoterminowej perspektywie oraz zwiększyć wydajność działań zakładu.
