Roboty przemysłowe

Roboty przemysłowerobot przemysłowyRoboty przemysłowe to wielofunkcyjne urządzenia zaprojektowane w celu wydajnej, ekonomicznej pracy w fabrykach lub w innych zakładach pracy. Dzięki odpowiedniemu zaprogramowaniu, maszyny te potrafią – w sposób zautomatyzowany – wykonywać najcięższe oraz najbardziej wymagające zadania przez kilkadziesiąt, a nawet przez kilkaset godzin.

Głównym założeniem przy wprowadzeniu elementów robotyki do przemysłu było zastąpienie ludzkiego czynnika podczas wykonywania zadań schematycznych, prostych, a także tych realizowanych w warunkach niebezpiecznych. W odróżnieniu od człowieka, maszyna nigdy się nie męczy. Ważnym aspektem jest regularne serwisowanie urządzenia, tak by zniwelować ryzyko usterek.

Typy i rodzaje robotów przemysłowych

Z uwagi na dużą różnorodność wykonywanych zadań (przy niektórych elementach potrzebna jest np. większa precyzja, w innych zaś liczy się szybkość oraz sekwencyjność pracy) wprowadzono klasyfikację robotów przemysłowych – dzieląc je m.in. ze względu na budowę, na sposób, w jaki maszyna wykonuje dany ruch, a także mając na uwadze mobilność urządzenia.

W ten oto sposób otrzymaliśmy 4 typy robotów przemysłowych:

• roboty sekwencyjne – charakteryzują się sekwencyjnym układem sterowania, za sprawą którego ruch w każdej osi następuje według określonej kolejności (obrót osi A, po którym następuje obrót osi B itd.);

• roboty poruszające się według trajektorii – maszyny te wykonują zaprogramowaną procedurę sterowania, regulowaną w obrębie 3 lub więcej osi jednocześnie, aż do uzyskania finalnej pozycji;

• roboty adaptacyjne – posiadają sterowanie sensoryczne lub adaptacyjne, za sprawą których urządzenie potrafi stale podnosić jakość oraz precyzję wykonywanej pracy, na wskutek zebranych doświadczeń;

• roboty mobilne – maszyny posiadające zdolności lokomocyjne.

Warto poznać też najpopularniejsze rodzaje robotów przemysłowych, wykorzystywanych w fabrykach na całym świecie.

RzJBzpQjQDGT5

Stara fotografia przedstawiająca budynek Olkuskiej Fabryki Naczyń Emaliowanych, widoczny jest zdobiony front od strony ulicy zawierający dużą ilość okien jak i wysokie 2 kominy.

Roboty przegubowe

Są jednym z najpopularniejszych wyborów spośród robotów przemysłowych. Ich charakterystyczna budowa przypomina ludzkie ramię, stąd też zamiennie można nazywać te urządzenia robotami ramieniowymi.

W swojej konstrukcji wykorzystują przegubyprzegubprzeguby, które umożliwiają swobodny obrót maszyny w obrębie 6 osi. Najczęstszym zastosowaniem tego typu urządzeń są wszelkie prace wymagające precyzji, np.:

• spawanie;

• zgrzewanie;

• lakierowanie.

R1MzG4x6Jf2gj

Grafika przedstawia schemat robota przegubowego. Na niebiesko zaznaczono pięć przegubów. Sześć czerwonych strzałek zwróconych w różne strony określa kierunek obrotu poszczególnych przegubów. Pierwsze ramię położone pod ukosem w lewo. Na dole zaznaczone ma dwa przeguby i dwie okrągłe strzałki wskazują ruch w dół przy przegubie z tyłu oraz ruch w lewo przy przegubie z przodu. Na górze ramienia zaznaczony jest jeden przegub i okrągła strzałka wskazuje ruch w lewo zmierzający dół. Z górnego przegubu prostopadle dołączono drugie ramię. Na jego zakończeniu zaznaczono dwa przeguby i trzy okrągłe strzałki wskazują różne kierunki: przy pierwszym przegubie w prawo, przy drugim przegubie w dół, ostatnia strzałka wskazuje ruch z dołu do góry lekko.

Roboty kartezjańskie

Dużo prostszym rozwiązaniem konstrukcyjnym charakteryzują się roboty kartezjańskie. Ich budowa umożliwia poruszanie się jedynie w obrębie 3 osi: X, Y, Z (góra–dół, przód–tył, lewo–prawo).

Tego typu urządzenia wykorzystuje się najczęściej podczas prac montażowych lub przy transporcie elementów pomiędzy dwiema taśmami produkcyjnymi.

R13xY0qfSY4AN

Grafika przedstawia budowę robota kartezjańskiego trzyosiowego. Schemat składa się z dwóch długich równoległe ułożonych względem siebie prostopadłościanów. Ich środkowe części połączone są poprzez przeguby, ułożonym prostopadle do nich prostopadłościanem, na którym znajduje się ramię robota. Na przegubie po prawej stronie znajduje się walec. Dwa długie prostopadłościany w dolnej części łączy również cienki walec. Po prawej stronie cienkiego walca znajduje się przegub, na którym jest walec. Ramię robota połączone jest z całą konstrukcją przegubem. Blisko górnej części ramienia znajduje się mały prostopadłościan. Po lewej stronie ramienia, nie przyłączony do niczego znajduje się kolejny przegub z walcem.

R1VHUt5jfC8yW

Grafika przedstawia budowę robota kartezjańskiego. Prostopadle do podstawy przymocowano ramię, z którego wychodzi kolejne ramię równoległe do podstawy, zakończone chwytakiem. Ramiona robota połączone są dwoma przegubami.

Roboty cylindryczne

Swoją nazwę zawdzięczają przestrzeni, w której pracują – ma ona kształt cylindra. Konstrukcja robota składa się z pionowego podłoża oraz z zamocowanego prostopadle ramienia, wraz z chwytakiem na jego końcu. Najczęstszym zastosowaniem tego typu maszyn jest montaż elementów lub przenoszenie przedmiotów z odległych od siebie punktów.

RhW635j4ZI6hF

Grafika składająca się z dwóch części. Pierwsza część prezentuje zakres ruchów robota cylindrycznego. Z przegubu na pionowym ramieniu wychodzi prostopadle drugie ramię zakończone chwytakiem. Trzy strzałki wskazują zakres ruchów robota. Okrągła strzałka wokół przegubu, ruch obrotowy. Wzdłuż poziomego ramienia strzałka w lewo i w prawo. Wzdłuż pionowego ramienia strzałka w górę i w dół. Obok znajduje się cylinder prezentujący przestrzeń roboczą. Druga część grafiki przedstawia schemat robota cylindrycznego. Ramię zakończone chwytakiem przymocowano do ramienia prostopadłego do podłoża za pomocą przegubu.

Roboty SCARA

Roboty tego typu posiadają dwa przeguby, które umożliwiają na obrót nawet o 360 stopni. Dodatkowo na końcu maszyny zamontowany jest chwytak, który pozwala na ruch góra–dół. Roboty SCARA swoje zastosowanie znajdują we wszelkich operacjach typu „podnieś–upuść”, dzięki czemu są wybierane głównie do prac montażowych.

ROnTQJm4YYDtJ

Grafika przedstawia schemat robota SCARA. Prostopadle do podstawy robota przymocowane jest ramię. Do niego przymocowane jest za pomocą przegubu kolejne ramię z chwytakiem na końcu. Drugie ramię składa się z dwóch połączonych przegubem elementów tej samej długości. Chwytak również przymocowano za pomocą przegubu.

Roboty typu delta

Charakterystyczną cechą tego typu maszyn jest występowanie (najczęściej) trzech ramion wychodzących z podstawy robota, które umożliwiają swobodne poruszanie się urządzenia po osiach X, Y, Z. Roboty typu delta wykorzystywane są do prac montażowych oraz do zbierania elementów wychodzących z linii produkcyjnej.

R1JGU6cztqpYG

Grafika przedstawia schemat robota typu DELTA. Trzy ramiona wychodzą z górnej większej trójkątnej podstawy robota i schodzą się poniżej w mniejszej trójkątnej podstawie. Każde ramie połączone jest przegubem z poszczególnymi krawędziami większego trójkąta i łączy się z wierzchołkami mniejszego trójkąta.

Zalety i skutki zastosowania robotyki w przemyśle

Wydajność oraz ekonomia pracy

Największą zaletą wykorzystania robotów w przemyśle jest zwiększenie wydajności, a także ekonomii pracy. Urządzenia te działają nieustannie, przy jednoczesnym zachowaniu najwyższej precyzji wykonania. Odpowiednie zautomatyzowanie produkcji pozwala również na zwiększenie samej szybkości pracy, co bezpośrednio przekłada się na większy zysk przedsiębiorstwa.

Dodatkowo, z uwagi na niską awaryjność, są one dużo lepszym wyborem w ujęciu długofalowym. Pomimo wysokich kosztów początkowych (zakup urządzenia oraz zaprogramowanie go) – inwestycja potrafi zostać spłacona z nawiązką, nawet w perspektywie kilku lat.

Kolejnym argumentem przemawiającym za urządzeniami przemysłowymi jest wyeliminowanie potencjalnych braków kadrowych oraz ludzkich błędów. W pierwszym przypadku pracodawca musi się bowiem liczyć z możliwym obniżeniem wydajności w wyniku nieprzewidzianych zdarzeń (wypadki przy pracy lub choroba pracowników), w drugim natomiast – z możliwą utratą partii materiału, spowodowaną chociażby nieostrożnością, błędem po stronie pracownika.

Praca w niebezpiecznych warunkach

Roboty przemysłowe umożliwiają też bezproblemowe wykonywanie zadań w warunkach o podwyższonym ryzyku, a także podczas pracy z czynnikami zagrażającymi zdrowiu lub życiu człowieka (wysoka lub niska temperatura, substancje chemiczne).

Co więcej, w przypadku pracy z wymienionymi wcześniej czynnikami, które mogą uszkodzić urządzenie – wystarczy zastosować pokrowiec ochronny, który skutecznie zmniejsza ryzyko awarii maszyny. Zabezpiecza on też robota na wypadek kontaktu z pyłkami lub z innymi drobnymi elementami, powstającymi podczas produkcji.

Programowanie robotów przemysłowych

W większości przypadków roboty przemysłowe programowane są przy użyciu 3 zmodyfikowanych na potrzeby konkretnego modelu języków wyjściowych: C, PASCAL oraz BASIC.

Przy ich zastosowaniu możliwe jest zaprogramowanie podstawowych funkcji robota, tak aby poruszał się on w przestrzeni w sposób bezkolizyjny, a także by komunikował się z czujnikami oraz z urządzeniami zewnętrznymi.

Najważniejszymi aspektami podczas programowania robotów przemysłowych są przede wszystkim:

• deklaracja i obsługa zmiennych;

• instrukcje dotyczące układu współrzędnych oraz ruchu robota;

• obsługa sygnałów wejściowych/wyjściowych;

• instrukcje matematyczne (głównie funkcje trygonometryczne).

Słownik