1. Początki robotów przemysłowych Wynalezienie robotów przemysłowych można prześledzić do 1954 roku, kiedy George Devol złożył wniosek o patent na programowalną konwersję części. Po nawiązaniu współpracy z Josephem Engelbergerem powstała pierwsza na świecie firma robotyczna Unimation, a pierwszy robot został wprowadzony do użytku na linii produkcyjnej General Motors w 1961 roku, głównie do wyciągania części z maszyny odlewniczej. Większość hydraulicznych manipulatorów uniwersalnych (Unimates) została sprzedana w kolejnych latach, używanych do manipulacji częściami ciała i spawania punktowego. Oba zastosowania odniosły sukces, co wskazuje, że roboty mogą pracować niezawodnie i gwarantować standaryzowaną jakość. Wkrótce wiele innych firm zaczęło opracowywać i produkować roboty przemysłowe. Narodził się przemysł napędzany innowacją. Jednak minęło wiele lat, zanim ten przemysł stał się naprawdę dochodowy.
2. Ramię Stanforda: Przełom w robotyce Przełomowe „Rękojeść Stanforda” zostało zaprojektowane przez Victora Scheinmana w 1969 roku jako prototyp projektu badawczego. Był studentem inżynierii na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i pracował w Stanford Artificial Intelligence Laboratory. „Ręka Stanforda” ma 6 stopni swobody, a w pełni zelektryfikowany manipulator jest sterowany przez standardowy komputer, cyfrowe urządzenie o nazwie PDP-6. Ta nieantropomorficzna struktura kinematyczna ma pryzmat i pięć przegubów obrotowych, co ułatwia rozwiązywanie równań kinematycznych robota, przyspieszając tym samym moc obliczeniową. Moduł napędowy składa się z silnika prądu stałego, napędu harmonicznego i przekładni zębatej czołowej, potencjometru i tachometru do sprzężenia zwrotnego położenia i prędkości. Późniejszy projekt robota był głęboko zainspirowany pomysłami Scheinmana
3. Narodziny w pełni zelektryfikowanego robota przemysłowego W 1973 roku ASEA (obecnie ABB) wprowadziła na rynek pierwszego na świecie, w pełni zelektryfikowanego robota przemysłowego IRB-6 sterowanego mikrokomputerem. Może on wykonywać ciągły ruch po ścieżce, co jest warunkiem wstępnym do spawania łukowego i obróbki. Podaje się, że ta konstrukcja okazała się bardzo wytrzymała, a robot ma żywotność do 20 lat. W latach 70. roboty szybko rozprzestrzeniły się w przemyśle motoryzacyjnym, głównie do spawania oraz załadunku i rozładunku.
4. Rewolucyjny projekt robotów SCARA W 1978 r. Hiroshi Makino z Uniwersytetu Yamanashi w Japonii opracował Selectively Compliant Assembly Robot (SCARA). Ta przełomowa, czteroosiowa, niedroga konstrukcja była idealnie dostosowana do potrzeb montażu małych części, ponieważ struktura kinematyczna umożliwiała szybkie i zgodne ruchy ramion. Elastyczne systemy montażowe oparte na robotach SCARA z dobrą zgodnością projektu produktu znacznie przyczyniły się do rozwoju produktów elektronicznych i konsumenckich o dużej objętości na całym świecie.
5. Rozwój lekkich i równoległych robotów Wymagania dotyczące prędkości i masy robota doprowadziły do powstania nowych projektów kinematycznych i przekładniowych. Od samego początku głównym celem badawczym było zmniejszenie masy i bezwładności konstrukcji robota. Za ostateczny punkt odniesienia uznano stosunek masy 1:1 do ludzkiej dłoni. W 2006 r. cel ten został osiągnięty przez lekkiego robota firmy KUKA. Jest to kompaktowe ramię robota o siedmiu stopniach swobody z zaawansowanymi możliwościami sterowania siłą. Inny sposób osiągnięcia celu lekkiej i sztywnej konstrukcji był badany i realizowany od lat 80. XX wieku, a mianowicie rozwój równoległych obrabiarek. Maszyny te łączą swoje efektory końcowe z modułem bazowym maszyny za pomocą 3 do 6 równoległych wsporników. Te tak zwane równoległe roboty są bardzo odpowiednie do dużej prędkości (np. do chwytania), wysokiej precyzji (np. do przetwarzania) lub obsługi dużych obciążeń. Jednak ich przestrzeń robocza jest mniejsza niż w przypadku podobnych robotów szeregowych lub z otwartą pętlą.
6. Roboty kartezjańskie i roboty dwuręczne Obecnie roboty kartezjańskie są nadal idealnie przystosowane do zastosowań wymagających szerokiego środowiska pracy. Oprócz tradycyjnego projektu wykorzystującego trójwymiarowe ortogonalne osie translacji, Gudel zaproponował w 1998 r. karbowaną strukturę ramy beczkowatej. Koncepcja ta pozwala jednemu lub większej liczbie ramion robota na śledzenie i krążenie w zamkniętym systemie transferowym. W ten sposób przestrzeń robocza robota może zostać ulepszona z dużą prędkością i precyzją. Może to być szczególnie cenne w logistyce i produkcji maszyn. Delikatna praca obu rąk ma kluczowe znaczenie w przypadku złożonych zadań montażowych, jednoczesnego przetwarzania operacji i ładowania dużych obiektów. Pierwszy dostępny w sprzedaży synchroniczny robot dwuręczny został wprowadzony przez Motomana w 2005 r. Jako robot dwuręczny, który naśladuje zasięg i zręczność ludzkiego ramienia, może zostać umieszczony w przestrzeni, w której wcześniej pracowali pracownicy. Dlatego można obniżyć koszty kapitałowe. Posiada 13 osi ruchu: 6 w każdej ręce, plus jedną oś do podstawowego obrotu.
7. Roboty mobilne (AGV) i elastyczne systemy produkcyjne W tym samym czasie pojawiły się roboty przemysłowe — automatyczne wózki sterowane (AGV). Te mobilne roboty mogą poruszać się po przestrzeni roboczej lub być używane do załadunku sprzętu z punktu do punktu. W koncepcji zautomatyzowanych elastycznych systemów produkcyjnych (FMS) AGV stały się ważną częścią elastyczności ścieżki. Początkowo AGV polegały na wstępnie przygotowanych platformach, takich jak osadzone przewody lub magnesy, do nawigacji ruchem. Tymczasem AGV z możliwością swobodnej nawigacji są używane w produkcji na dużą skalę i logistyce. Zazwyczaj ich nawigacja opiera się na skanerach laserowych, które zapewniają dokładną mapę 2D bieżącego rzeczywistego środowiska w celu autonomicznego pozycjonowania i unikania przeszkód. Od początku uważano, że połączenie AGV i ramion robotycznych może automatycznie ładować i rozładowywać obrabiarki. Ale w rzeczywistości te ramiona robotyczne mają ekonomiczne i kosztowe zalety tylko w określonych sytuacjach, takich jak ładowanie i rozładowywanie urządzeń w przemyśle półprzewodników.
8. Siedem głównych trendów rozwojowych robotów przemysłowych Od 2007 roku ewolucję robotów przemysłowych można określić następującymi głównymi trendami: 1. Redukcja kosztów i poprawa wydajności – średnia cena jednostkowa robotów spadła do 1/3 pierwotnej ceny równoważnych robotów w 1990 roku, co oznacza, że automatyzacja staje się coraz tańsza. - Jednocześnie parametry wydajności robotów (takie jak prędkość, ładowność, średni czas między awariami MTBF) zostały znacznie poprawione. 2. Integracja technologii PC i komponentów IT – technologia komputerów osobistych (PC), oprogramowanie klasy konsumenckiej i gotowe komponenty dostarczane przez przemysł IT skutecznie poprawiły opłacalność robotów. - Obecnie większość producentów integruje procesory oparte na komputerach PC, a także programowanie, komunikację i symulację w kontrolerze i wykorzystuje wysoko wydajny rynek IT do jego utrzymania. 3. Współpraca wielu robotów – wiele robotów można programować, koordynować i synchronizować w czasie rzeczywistym za pomocą kontrolera, co pozwala robotom na precyzyjną współpracę w jednej przestrzeni roboczej. 4. Powszechne wykorzystanie systemów wizyjnych – Systemy wizyjne do rozpoznawania obiektów, pozycjonowania i kontroli jakości coraz częściej stają się częścią sterowników robotów.5. Sieciowanie i zdalne sterowanie – Roboty są podłączone do sieci za pomocą magistrali polowej lub Ethernetu w celu lepszej kontroli, konfiguracji i konserwacji.6. Nowe modele biznesowe – Nowe plany finansowe pozwalają użytkownikom końcowym wynajmować roboty lub zlecać obsługę jednostki robota profesjonalnej firmie, a nawet dostawcy robotów, co może zmniejszyć ryzyko inwestycyjne i zaoszczędzić pieniądze.7. Popularyzacja szkoleń i edukacji – Szkolenia i nauka stały się ważnymi usługami dla większej liczby użytkowników końcowych w celu rozpoznania robotyki. – Profesjonalne materiały multimedialne i kursy są zaprojektowane w celu edukacji inżynierów i pracowników, aby umożliwić im efektywne planowanie, programowanie, obsługę i konserwację jednostek robotów.
,
Czas publikacji: 15-kwi-2025
