Industrijski roboti so več{0}}zgibni manipulatorji ali stroji z več-stopnjami--prostosti, ki se široko uporabljajo na industrijskem področju, z določeno stopnjo avtomatizacije, ki se zanašajo na lastno moč in nadzorne zmogljivosti za uresničitev različnih funkcij industrijske obdelave in proizvodnje. Industrijski roboti se pogosto uporabljajo na različnih industrijskih področjih, kot so elektronika, logistika in kemikalije.
Sestava
Na splošno so industrijski roboti sestavljeni iz šestih podsistemov.
Trije glavni deli so mehanski del, senzorski del in krmilni del.
Šest podsistemov je mogoče razvrstiti v mehanske strukturne sisteme, pogonske sisteme, zaznavne sisteme, robot-sistem za interakcijo z okoljem, sistem za interakcijo med človekom-strojem in nadzorni sistem.
1. Sistem mehanske strukture
Glede na mehansko strukturo so industrijski roboti na splošno razvrščeni v serijske in vzporedne robote. Za serijske robote je značilno, da gibanje ene osi spremeni koordinatno izhodišče druge osi, medtem ko gibanje ene osi vzporednega robota ne spremeni koordinatnega izhodišča druge osi. Zgodnji industrijski roboti so uporabljali tandemske mehanizme. Vzporedni mehanizem je opredeljen kot mehanizem s-zaprto zanko, v katerem sta gibljiva in nepremična platforma povezani z vsaj dvema neodvisnima kinematičnima verigama, mehanizem ima dve ali več prostostnih stopenj in se poganja vzporedno. Vzporedni mehanizem ima dva sestavna dela, zapestje in roko. Področje gibanja roke ima velik vpliv na gibalni prostor, medtem ko je zapestje vezni del med orodjem in telesom. V primerjavi s tandemskim robotom ima vzporedni robot prednosti visoke togosti, stabilne strukture, visoke nosilnosti, visoke natančnosti mikrogibanja in nizke obremenitve gibanja. Pri reševanju položaja je tandemskega robota enostavno rešiti pozitivno, zelo težko pa inverzno, medtem ko je vzporednega robota, nasprotno, težko pozitivno rešiti, zelo enostavno pa inverzno.
2. Pogonski sistem
Pogonski sistem je naprava, ki zagotavlja moč sistemu mehanske strukture. Glede na različne vire energije je pogonski sistem razdeljen na hidravlični, pnevmatski, električni in mehanski način prenosa. Zgodnji industrijski roboti so uporabljali hidravlični pogon. Zaradi težav s puščanjem, hrupom in nestabilnostjo hidravličnega sistema pri nizki-hitrosti, pogonska enota pa je obsežna in draga, samo veliki-težki-roboti, roboti za vzporedno obdelavo in nekatere posebne aplikacije uporabljajo hidravlično gnane industrijske robote. Prednosti pnevmatskega pogona so visoka hitrost, enostavna struktura sistema, enostavno vzdrževanje in nizka cena. Vendar pa je delovni tlak pnevmatske naprave nizek, ni ga enostavno natančno postaviti, običajno se uporablja samo za pogon kon-efektorjev industrijskih robotov. Pnevmatski ročni prijem, rotacijski cilindri in pnevmatski priseski kot končni{10}}efektor se lahko uporabljajo za prijemanje obdelovancev in sestavljanje srednjih in majhnih bremen. Električni pogon je trenutno najpogosteje uporabljen način pogona, za katerega je značilen enostaven dostop do moči, hiter odziv, pogonska sila, zaznavanje signala, prenos, obdelava je priročna in se lahko uporablja v različnih prilagodljivih načinih krmiljenja, pogonski motor se običajno uporablja koračni motor ali servo motor, uporabljajo se tudi motorji z neposrednim pogonom, vendar so stroški višji, krmiljenje je tudi bolj zapleteno in motor s splošno uporabo harmoničnih reduktorjev Reduktor, cikloidni reduktor ali planetarni menjalnik zobnikov. Zaradi velikega števila zahtev glede linearnega pogona pri vzporednih robotih se linearni motorji pogosto uporabljajo na področju vzporednih robotov.
3. Sistem zaznavanja
Sistem zaznavanja robota pretvarja različne informacije o notranjem stanju in informacije o okolju iz signalov v podatke in informacije, ki jih lahko razume in uporablja robot sam ali med roboti. Poleg potrebe po zaznavanju mehanskih veličin, povezanih z lastnim delovnim stanjem, kot so premik, hitrost in sila, je tehnologija vizualnega zaznavanja pomemben vidik zaznavanja industrijskega robota. Vizualni servo sistemi uporabljajo vizualne informacije kot povratne signale za nadzor, da prilagodijo položaj in odnos robota. Sistemi strojnega vida se pogosto uporabljajo tudi pri vseh vidikih nadzora kakovosti, identifikacije obdelovancev, sortiranja živil in pakiranja. Sistem zaznavanja je sestavljen iz notranjega senzorskega modula in zunanjega senzorskega modula. Uporaba inteligentnih senzorjev izboljša mobilnost, prilagodljivost in inteligenco robota.
4.Robot-sistem interakcije z okoljem
Sistem-interakcije robota z okoljem je sistem, ki realizira medsebojno povezavo in koordinacijo med robotom in opremo v zunanjem okolju. Roboti in zunanja oprema, integrirana v funkcionalno enoto, kot so predelovalna in proizvodna enota, varilna enota, montažna enota. Seveda je lahko tudi več kot en robot v funkcionalni enoti za opravljanje kompleksnih nalog.
5. Sistem za interakcijo človek-robot
Interakcijski sistem človek-robot je naprava, ki povezuje ljudi z roboti in sodeluje pri nadzoru robota. Na primer standardni terminali za računalnike, ukazne konzole, informacijske prikazovalne table in alarmi za nevarnost.
6. Nadzorni sistem
Naloga krmilnega sistema je nadzor robotovih aktuatorjev za izvajanje določenih gibov in funkcij v skladu z navodili za delovanje robota in signali, ki jih pošiljajo senzorji. Če robot nima značilnosti informacijske povratne informacije, gre za-krmilni sistem z odprto zanko; z značilnostmi informacijske povratne informacije je krmilni-sistem zaprte zanke. Glede na načelo nadzora lahko razdelimo na programski krmilni sistem, prilagodljiv nadzorni sistem in nadzorni sistem umetne inteligence. Glede na obliko krmiljenja lahko gibanje razdelimo na točkovno krmiljenje in neprekinjeno krmiljenje trajektorije.
Aplikacije
1. Uporaba pri paletiranju
Pri paletiranju v različnih tovarnah se široko uporabljajo visoko avtomatizirani roboti. Ročno paletiranje je zelo intenzivno in delovno-zahtevno, zaposleni pa ne potrebujejo le velikega pritiska, ampak imajo tudi nizko delovno učinkovitost. Robot za ravnanje lahko izvaja učinkovito razvrščanje in ravnanje glede na značilnosti predmetov, ki jih je treba ravnati, in mesta, kjer so predmeti kategorizirani, na podlagi ohranjanja njihove oblike in narave predmetov nespremenjeni, kar omogoča opremi za nakladanje kartona, da opravi nalogo paletiranja več sto kosov na uro. V proizvodni liniji igrajo pomembno vlogo nakladanje in razkladanje, ravnanje s kontejnerji itd.
2. Uporaba pri varjenju
Varilni roboti so v glavnem odgovorni za varilna dela, različne vrste industrij imajo različne industrijske potrebe, zato so običajni varilni roboti roboti za točkovno varjenje, roboti za obločno varjenje, laserski roboti itd. Industrija avtomobilske proizvodnje je najpogosteje uporabljena industrija varilnih robotov, pri težavah pri varjenju, količini varjenja, kakovosti varjenja in drugih vidikih umetnega varjenja ima neprimerljive prednosti.
3. Uporaba v montaži
V industrijski proizvodnji je sestavljanje delov ogromno dela, ki zahteva veliko delovne sile, nekoč človeško sestavljanje zaradi visoke stopnje napak, nizke učinkovitosti in postopoma nadomeščajo industrijski roboti. Razvoj montažnih robotov združuje različne tehnologije, vključno s komunikacijsko tehnologijo, avtomatskim krmiljenjem, optičnimi principi, mikroelektroniko itd. Glede na proces sestavljanja razvijalci napišejo ustrezne programe in jih uporabijo za določena dela sestavljanja. Najpomembnejše lastnosti montažnih robotov so visoka natančnost vgradnje, prilagodljivost in vzdržljivost. Zaradi zahtevnosti in finosti montažnih del izbiramo montažne robote za montažo elektronskih delov in finih avtomobilskih delov.
4. Prijava v inšpekciji
Robot ima več-dimenzionalne dodatne funkcije. Lahko nadomesti osebje na posebnih položajih, kot je odkrivanje na območjih z visokim-tveganjem, kot so območja jedrske kontaminacije, strupena območja, območja jedrske kontaminacije, neznana območja z visokim-tveganjem. Obstajajo tudi kraji, kamor človek posebej ne more doseči, na primer odkrivanje bolnih delov bolnikov, odkrivanje industrijskih napak in odkrivanje življenja na prizorišču pomoči ob potresu.
Trend razvoja
1. Sodelovanje človeka-robota
Ker se roboti razvijajo od dela na razdalji do ljudi do naravne interakcije in sodelovanja z ljudmi. Zrelost tehnologije poučevanja povleci in-spuščanja in ročnega poučevanja omogoča lažjo uporabo programiranja, zmanjšuje poklicne zahteve za operaterje in omogoča lažji prenos procesnih izkušenj kvalificiranih tehnikov.
2. Avtonomno
Trenutno robot od pred-programiranja, poučevanja nadzora reprodukcije, neposrednega nadzora, daljinskega upravljanja in drugega manipuliranega načina delovanja do smeri avtonomnega učenja, avtonomnega delovanja. Inteligentni roboti lahko samodejno nastavijo in optimizirajo pot trajektorije, se samodejno izognejo singularnostim, predvidevajo motnje in trke ter se izogibajo oviram glede na delovne pogoje ali okoljske zahteve.
3. Inteligenten, informiran, omrežen
Na robotu bo uporabljenih vedno več 3D vida in senzorjev sile, robot pa bo postajal vedno bolj inteligenten. Z napredkom sistema zaznavanja in prepoznavanja, umetne inteligence in drugih tehnologij, robot iz enosmernega nadzora v lastno shranjevanje, lastno usmerjanje podatkov aplikacij in postopno informatizacijo. Z multi-robotskim sodelovanjem, nadzorom, komunikacijo in drugimi tehnološkimi napredki, roboti od samostojnih posameznikov do faze interneta, smeri kooperativnega razvoja.