Jednoznaczna klasyfikacja robotów przemysłowych nie jest prostym zadaniem, ze względu na ogromną liczbę typów tych urządzeń. Jeszcze do niedawna takie sprzęty mogły realizować tylko najprostsze, powtarzalne zadania, jednak współcześnie ich możliwości są znacznie większe. W jakich gałęziach przemysłu wykorzystuje się roboty i jakie są najważniejsze rodzaje robotów przemysłowych?
Klasyfikacja robotów przemysłowych
Dynamiczny rozwój technologii z zakresu robotyki sprawił, że obecnie wyróżnia się aż kilkanaście typów robotów. Poszczególne rodzaje różnią się ze względu na budowę, możliwości oraz przeznaczenie. Zazwyczaj klasyfikacja robotów przemysłowych obejmuje ściśle określone kryteria, takie jak napęd, liczba stopni swobody czy mobilność. Ustalenie jednoznacznego, uniwersalnie akceptowanego podziału jest jednak dość trudne ze względu na różnorodność zadań wykonywanych przez urządzenia. Skomplikowana budowa i szereg różnych funkcjonalności sprawiają, że roboty przemysłowe często mogą należeć do kilku różnych grup. Mimo tego warto zapoznać się z podstawową klasyfikacją, która wyróżnia najważniejsze typy robotów wykorzystywane w przedsiębiorstwach przemysłowych.
Roboty stacjonarne i mobilne
Przechodząc do konkretnych typów robotów, warto zacząć od grupy robotów stacjonarnych i mobilnych. W pierwszym przypadku cechą wspólną jest brak możliwości poruszania się po stanowisku zrobotyzowanym. Mobilne urządzenia są z reguły bardziej zaawansowane – ruch po stałym torze jezdnym lub we wszystkich kierunkach wymaga znacznie większego stopnia skomplikowania konstrukcji. Należy przy tym zaznaczyć, że roboty stacjonarne mogą wykonywać programowalne ruchy na kilku osiach obrotu. Ich podstawa zawsze pozostaje jednak przytwierdzona w tym samym miejscu.
Roboty stacjonarne i mobilne można podzielić na dwie inne podgrupy: roboty o strukturze kinematycznej szeregowej i równoległej. W ofertach niektórych producentów spotkać się można również z rozwiązaniami hybrydowymi, które są połączeniem tych dwóch typów.
Roboty o strukturze kinematycznej szeregowej
Poszczególne komponenty w robotach przemysłowych są ze sobą łączone za pomocą par kinematycznych. Konkretne człony mogą być ze sobą połączone m.in. szeregowo, tworząc otwarty łańcuch kinematyczny.
1. Robot kartezjański
Robot kartezjański to jeden z najpopularniejszych typów robotów przemysłowych. Urządzenie tego typu składa się z kombinacji kilku osi liniowych, dzięki czemu może być wykorzystywane do realizacji ruchu wielowymiarowego. Zastosowanie robotów przemysłowych tego typu obejmuje zadania związane z pozycjonowaniem, automatyzacją czy wykonywaniem pomiarów. Na rynku najczęściej można spotkać się z robotami kartezjańskimi liniowymi, niskoprofilowymi lub powierzchniowymi i przestrzennymi.
2. Robot cylindryczny
Kolejny rodzaj robotów przemysłowych to roboty cylindryczne, które wyposażone są w jeden obrotowy zespół ruchu i dwa zespoły liniowe. Ich charakterystyczna budowa sprawia, że przestrzeń, w której mogą się poruszać te urządzenia, przypomina kształtem wydrążony cylinder. Takie produkty są najczęściej wykorzystywane podczas paletyzacji, spawania, cięcia laserowego i różnych zadań montażowych.
3. Robot typu SCARA
Robot typu SCARA wyposażony jest w cztery osie – trzy z nich wykonują względem siebie ruch obrotowy równoległy, natomiast ostatnia jest osią wzdłużną. Można spotkać się także z modelami 3-osiowymi, gdzie ruch obrotowy równoległy jest wykonywany przez dwie z osi. Taka konstrukcja gwarantuje sztywność konstrukcji oraz możliwość generowania bardzo dużej siły w osi prostopadłej do podłoża. Roboty typu SCARA wyróżniają się na tle innych urządzeń stosunkowo dużym udźwigiem, dzięki czemu mogą realizować nawet najbardziej wymagające zadania. Znajdują one szerokie zastosowanie m.in. podczas montażu i pakowania różnych elementów.
4. Robot typu PUMA
PUMA to jeden z najpopularniejszych i najprostszych typów robotów przemysłowych. Urządzenia tego typu mają wszystkie osie obrotowe, co jest gwarancją maksymalnej efektywności i niezawodności podczas realizacji różnych zadań. Roboty PUMA są wykorzystywane m.in. do montażu, spawania, malowania, lakierowania i paletyzacji najcięższych detali.
Można spotkać się również z określeniem „roboty antropomorficzne”. Taka nazwa wywodzi się od charakterystycznego wyglądu oraz konstrukcji, która przypomina ludzką rękę. Są to bardzo uniwersalne i popularne modele, znajdujące zastosowanie w wielu procesach przemysłowych. Należy jednak zwrócić uwagę, że ich prędkość działania jest wolniejsza niż w przypadku m.in. rozwiązań typu SCARA i Delta, które mogą wykonywać podobne zadania.
5. Robot sferyczny
Roboty sferyczne wyposażone są w trzy zespoły ruchowe, z których jeden to zespół liniowy, natomiast dwa pozostałe – zespoły obrotowe. Ramię w takich urządzeniach pracuje poprzez wychylanie się w górę lub w dół. Ten typ robota przemysłowego jest powszechnie wykorzystywany do zadań montażowych, paletyzacji detali oraz transportu różnych elementów w obrębie stanowiska zrobotyzowanego.
6. Robot przegubowy
Roboty przegubowe bardzo często nazywane są również ramionami robotycznymi, ponieważ ich funkcje są realizowany w sposób zbliżony do tego, jak zachowuje się ludzkie ramię. Można wyróżnić kilka rodzajów robotów przemysłowych z tej kategorii: zazwyczaj klasyfikacja dotyczy liczby przegubów. Urządzenie może być wyposażone w od 2 do 10 obrotowych przegubów, które umożliwiają swobodny ruch we wszystkich kierunkach. Co do zasady, większa liczba tych komponentów oznacza większy zakres ruchów. Roboty przegubowe będą idealnym wyborem podczas takich zadań, jak spawanie łukowe, przenoszenie materiałów czy obsługa maszyn i pakowanie.
7. Robot współpracujący
Roboty współpracujące, określane również jako coboty, to roboty przemysłowe przeznaczone do współpracy z ludźmi. Są one z powodzeniem wykorzystywane w licznych procesach produkcyjnych i logistycznych, a ich popularność jest coraz większa. Coraz więcej przedsiębiorstw decyduje się na wdrożenie tych maszyn w swoich zakładach w celu usprawnienia powtarzalnych, żmudnych zadań.
Roboty o strukturze kinematycznej równoległej
Innym rodzajem robotów stacjonarnych są roboty o strukturze kinematycznej równoległej. Sterowanie robotami przemysłowymi tego typu wygląda inaczej – wyróżnia je zamknięty łańcuch kinematyczny.
1. Robot typu hexapod
Roboty typu hexapod to tzw. roboty kroczące, które wyposażone są w sześć nóg (stąd nazwa „hexapod” – od greckiego przedrostka „hexa-”, oznaczającego liczbę 6). Współcześnie projektowane hexapody mogą występować w różnych wersjach, w zależności od charakteru zadań, pod kątem których zostały zaprojektowane. Niektóre warianty wyposażone są w 12 stopni swobody, co pozwala na bardzo naturalny sposób poruszania się. Najbardziej zaawansowane modele mają aż 18 stopni swobody, czyli łącznie 3 ruchome przeguby z napędami na każdą nogę.
2. Robot typu tripod
Manipulatory równoległe typu tripod są chętnie wykorzystywane w procesach automatyzacji i robotyzacji różnych procesów wytwórczych. Wśród ich zalet znajduje się stosunkowo duży udźwig, lepsza powtarzalność pozycjonowania i wysoka dokładność bezwzględna. Roboty typu tripod oferują trzy stopnie swobody ruchu postępowego i jeden dodatkowy pionowy ruch obrotowy. Jeśli chodzi o zakres ruchów manipulatorów tego typu, są one zdefiniowane przez trzy standardowe napędy liniowe ustawione piramidalnie. Wywołują one ruch trójkątnej platformy, zawieszonej na układzie trzech podwójnych łączników. Niektóre roboty tripod mogą mieć inną budowę – cechą wspólną wszystkich modeli tego typu jest jednak obecność trzech ramion równoległych.
Alternatywnym, popularniejszym określeniem na takie urządzenia jest „robot Delta”. Ich charakterystyczną cechą jest obecność co najmniej trzech ramion, które pozwalają na poruszanie się w osiach X, Y i Z z bardzo wysoką precyzją. Do pozostałych atutów należy bardzo niska masa, która dobrze wpływa na ich bezwładność i umożliwia osiąganie dużej prędkości oraz przyspieszenia. Tripody lub roboty typu Delta są najczęściej wykorzystywane do zadań związanych z pakowaniem i montażem różnych podzespołów.
Inne popularne rodzaje robotów
Wymienione wcześniej rodzaje robotów przemysłowych to tylko niektóre z urządzeń wykorzystywanych przemyśle. Typów manipulatorów jest znacznie więcej – ponadto wiele wskazuje na to, że w przyszłości będzie ich sukcesywnie przybywać. Inżynierowie stale pracują nad innowacyjnymi projektami, dzięki którym wszelkie procesy produkcyjne realizowane w fabrykach będą mogły odbywać się z jeszcze większą wydajnością i niezawodnością. Aktualnie główne różnice dotyczą liczby osi i konfiguracji ramion, choć coraz większą rolę odgrywają także parametry związane z precyzją i sterowaniem.
