Industriel robot - Industrial robot

Leddelt industriel robot, der opererer i et støberi.

En industrirobot er et robotsystem , der bruges til fremstilling . Industrielle robotter er automatiserede, programmerbare og i stand til at bevæge sig på tre eller flere akser.

Typiske anvendelser af robotter omfatter svejsning , maling, samling, demontering , pluk og sted til printkort , emballering og mærkning , palletering , produktinspektion og test; alt opnået med høj udholdenhed, hastighed og præcision. De kan hjælpe med materialehåndtering .

I år 2020 var anslået 1,64 millioner industrirobotter i drift på verdensplan ifølge International Federation of Robotics (IFR) .

Typer og funktioner

Et sæt seks-aksede robotter, der bruges til svejsning .
Fabriksautomation med industrielle robotter til palletering af fødevarer som brød og toast på et bageri i Tyskland

Der er seks typer af industrielle robotter.

Leddede robotter

Ledede robotter er de mest almindelige industrirobotter. De ligner en menneskelig arm , hvorfor de også kaldes robotarm eller manipulatorarm . Deres artikulationer med flere frihedsgrader tillader ledarmene en lang række bevægelser.

Kartesiske koordinatrobotter

Kartesiske robotter, også kaldet retlinede, portalrobotter og xyz -robotter har tre prismatiske led til værktøjets bevægelse og tre roterende led for dets orientering i rummet.

For at kunne bevæge og orientere effektororganet i alle retninger har en sådan robot brug for 6 akser (eller frihedsgrader). I et 2-dimensionelt miljø er tre akser tilstrækkelige, to til forskydning og en til orientering.

Cylindriske koordinatrobotter

De cylindriske koordinatrobotter er kendetegnet ved deres roterende led i bunden og mindst en prismatisk samling, der forbinder dens led. De kan bevæge sig lodret og vandret ved at glide. Det kompakte effektordesign gør det muligt for robotten at nå stramme arbejdsområder uden tab af hastighed.

Sfæriske koordinatrobotter

Sfæriske koordinatrobotter har kun roterende led. De er en af ​​de første robotter, der er blevet brugt i industrielle applikationer. De bruges almindeligvis til maskinpleje i trykstøbning, plastindsprøjtning og ekstrudering og til svejsning.

SCARA robotter

SCARA er en forkortelse for Selective Compliance Assembly Robot Arm. SCARA -robotter genkendes af deres to parallelle led, der giver bevægelse i XY -planet. Roterende aksler er placeret lodret ved effektoren ..

SCARA -robotter bruges til job, der kræver præcise laterale bevægelser. De er ideelle til montageapplikationer.

Delta robotter

Delta robotter kaldes også parallelle link robotter. De består af parallelle links forbundet til en fælles base. Delta-robotter er særligt nyttige til direkte kontrolopgaver og høje manøvreringsoperationer (f.eks. Hurtige pick-and-place-opgaver). Delta robotter drager fordel af fire bar eller parallelogram koblingssystemer.


Desuden kan industrirobotter have en seriel eller parallel arkitektur.

Serielle manipulatorer

Serielle arkitekturer aka Serielle manipulatorer er de mest almindelige industrirobotter, og de er designet som en række links, der er forbundet med motoraktiverede led, der strækker sig fra en base til en ende-effektor. SCARA, Stanford manipulatorer er typiske eksempler på denne kategori.

Parallel arkitektur

En parallel manipulator er designet, så hver kæde normalt er kort, enkel og dermed kan være stiv mod uønsket bevægelse, sammenlignet med en seriel manipulator . Fejl i den ene kædes positionering beregnes i gennemsnit i forbindelse med de andre i stedet for at være kumulative. Hver aktuator skal stadig bevæge sig inden for sin egen frihedsgrad , som for en seriel robot; i den parallelle robot er fleksibiliteten af ​​en led imidlertid også begrænset af effekten af ​​de andre kæder. Det er denne lukkede stivhed, der gør den samlede parallelmanipulator stiv i forhold til dens komponenter, i modsætning til seriekæden, der gradvist bliver mindre stiv med flere komponenter.

Lavere mobilitet parallelle manipulatorer og samtidig bevægelse

En fuld parallel manipulator kan flytte et objekt med op til 6 frihedsgrader (DoF), bestemt af 3 translation 3T og 3 rotation 3R koordinater for fuld 3T3R m obility. Men når en manipulationsopgave kræver mindre end 6 DoF, kan brugen af ​​manipulatorer med lavere mobilitet, med færre end 6 DoF, medføre fordele med hensyn til enklere arkitektur, lettere kontrol, hurtigere bevægelse og lavere omkostninger. For eksempel har 3 DoF Delta-robotten lavere 3T- mobilitet og har vist sig at være meget vellykket til hurtige pick-and-place translationelle positioneringsapplikationer. Arbejdsområdet for manipulatorer med lavere mobilitet kan nedbrydes til underområder med bevægelse og begrænsning. For eksempel udgør 3 positionskoordinater bevægelsesunderrummet for 3 DoF Delta -robotten, og de 3 orienteringskoordinater er i begrænsningsunderrummet. Bevægelsesunderrummet for manipulatorer med lavere mobilitet kan yderligere nedbrydes til uafhængige (ønskede) og afhængige (samtidige) underrum: bestående af 'ledsagende' eller 'parasitær' bevægelse, som er manipulatorens uønskede bevægelse. De svækkende virkninger af samtidig bevægelse bør afbødes eller elimineres i det vellykkede design af manipulatorer med lavere mobilitet. Eksempelvis har Delta -robotten ikke parasitære bevægelser, da dens endeffektor ikke roterer.

Autonomi

Robotter udviser forskellige grader af autonomi . Nogle robotter er programmeret til trofast at udføre specifikke handlinger igen og igen (gentagne handlinger) uden variation og med en høj grad af nøjagtighed. Disse handlinger bestemmes af programmerede rutiner, der angiver retning, acceleration, hastighed, deceleration og afstand for en række koordinerede bevægelser

Andre robotter er meget mere fleksible med hensyn til orienteringen af ​​objektet, som de opererer på, eller endda den opgave, der skal udføres på selve objektet, som robotten måske endda skal identificere. For mere præcis vejledning indeholder robotter for eksempel ofte maskinsyn- undersystemer, der fungerer som deres visuelle sensorer, knyttet til kraftfulde computere eller controllere. Kunstig intelligens , eller hvad der går efter det, bliver en stadig vigtigere faktor i den moderne industrielle robot.

Historien om industriel robotik

Den tidligste kendte industrirobot, der var i overensstemmelse med ISO-definitionen, blev fuldført af "Bill" Griffith P. Taylor i 1937 og udgivet i Meccano Magazine , marts 1938. Den kranlignende enhed blev bygget næsten udelukkende ved hjælp af Meccano- dele og drevet af en enkelt elektrisk motor. Fem bevægelsesakser var mulige, herunder grab og grab rotation . Automatisering blev opnået ved hjælp af stanset papirbånd for at aktivere solenoider, hvilket ville lette bevægelsen af ​​kranens kontrolhåndtag. Den robot kunne stable træklodser i forudprogrammerede mønstre. Antallet af motoromdrejninger, der kræves for hver ønsket bevægelse, blev først afbildet på grafpapir. Disse oplysninger blev derefter overført til papirbåndet, som også blev drevet af robotens enkeltmotor. Chris Shute byggede en komplet kopi af robotten i 1997.

George Devol, ca. 1982

George Devol ansøgte om de første robottekniske patenter i 1954 (udstedt i 1961). Det første firma, der producerede en robot, var Unimation , grundlagt af Devol og Joseph F. Engelberger i 1956. Unimationsrobotter blev også kaldt programmerbare overførselsmaskiner, da deres primære anvendelse først var at overføre objekter fra et punkt til et andet, mindre end et dusin fod eller så fra hinanden. De brugte hydrauliske aktuatorer og blev programmeret i fælles koordinater , dvs. vinklerne på de forskellige led blev gemt under en undervisningsfase og afspillet igen i drift. De var nøjagtige til inden for 1/10.000 tommer (Bemærk: selvom nøjagtighed ikke er et passende mål for robotter, normalt evalueret med hensyn til repeterbarhed - se senere). Unimation licenserede senere deres teknologi til Kawasaki Heavy Industries og GKN , der fremstiller Unimates i henholdsvis Japan og England. I nogen tid var Unimations eneste konkurrent Cincinnati Milacron Inc. i Ohio . Dette ændrede sig radikalt i slutningen af ​​1970'erne, da flere store japanske konglomerater begyndte at producere lignende industrirobotter.

I 1969 opfandt Victor Scheinman ved Stanford University Stanford-armen , en helelektrisk, 6-akset leddelt robot designet til at tillade en armløsning . Dette gjorde det nøjagtigt at følge vilkårlige stier i rummet og udvidede den potentielle anvendelse af robotten til mere sofistikerede applikationer som samling og svejsning. Scheinman designede derefter en anden arm til MIT AI Lab, kaldet "MIT -armen". Efter at have modtaget et stipendium fra Unimation til at udvikle sine designs, solgte Scheinman disse designs til Unimation, der videreudviklede dem med støtte fra General Motors og senere markedsførte det som den programmerbare universelle maskine til montering (PUMA).

Industriel robotik tog ret hurtigt fart i Europa, hvor både ABB Robotics og KUKA Robotics bragte robotter på markedet i 1973. ABB Robotics (tidligere ASEA) introducerede IRB 6, blandt verdens første kommercielt tilgængelige alle elektriske mikroprocessorstyrede robotter. De to første IRB 6 -robotter blev solgt til Magnusson i Sverige til slibning og polering af rørbøjninger og blev installeret i produktion i januar 1974. Også i 1973 byggede KUKA Robotics sin første robot, kendt som FAMULUS , også en af ​​de første ledede robotter, der havde seks elektromekanisk drevne akser.

Interessen for robotik steg i slutningen af ​​1970'erne, og mange amerikanske virksomheder kom ind på feltet, herunder store virksomheder som General Electric og General Motors (som dannede joint venture FANUC Robotics med FANUC LTD i Japan). Amerikanske opstartsvirksomheder omfattede Automatix og Adept Technology , Inc. På højden af ​​robotboomen i 1984 blev Unimation opkøbt af Westinghouse Electric Corporation for 107 millioner amerikanske dollars. Westinghouse solgte Unimation til Stäubli Faverges SCA i Frankrig i 1988, som stadig fremstiller ledede robotter til generelle industri- og renrumsprogrammer og endda købte den robotiske division af Bosch i slutningen af ​​2004.

Kun få ikke -japanske virksomheder formåede i sidste ende at overleve på dette marked, de største var: Adept Technology , Stäubli , det svensk - schweiziske selskab ABB Asea Brown Boveri , det tyske selskab KUKA Robotics og det italienske selskab Comau .

Teknisk beskrivelse

Definere parametre

  • Antal akser - to akser er nødvendige for at nå ethvert punkt i et plan; tre akser er nødvendige for at nå ethvert punkt i rummet. For fuldt ud at kontrollere orienteringen af ​​enden af ​​armen (dvs. håndleddet ) kræves yderligere tre akser ( yaw, pitch og roll ). Nogle designs (f.eks. SCARA -robotten) handler med begrænsninger i bevægelsesmuligheder for omkostninger, hastighed og nøjagtighed.
  • Frihedsgrader - dette er normalt det samme som antallet af akser.
  • Arbejdskonvolut - det område i rummet, en robot kan nå.
  • Kinematik - selve arrangementet af stive dele og led i robotten, som bestemmer robotens mulige bevægelser. Klasser af robotkinematik omfatter leddelt, kartesisk, parallel og SCARA.
  • Bæreevne eller nyttelast - hvor meget vægt en robot kan løfte.
  • Hastighed - hvor hurtigt robotten kan placere enden af ​​armen. Dette kan defineres i form af vinkel- eller lineær hastighed for hver akse eller som en sammensat hastighed, dvs. hastigheden for enden af ​​armen, når alle akser bevæger sig.
  • Acceleration - hvor hurtigt en akse kan accelerere. Da dette er en begrænsende faktor, kan en robot muligvis ikke nå den angivne maksimale hastighed for bevægelser over en kort afstand eller en kompleks vej, der kræver hyppige retningsændringer.
  • Nøjagtighed - hvor tæt en robot kan nå en befalet position. Når robotens absolutte position måles og sammenlignes med den kommanderede position, er fejlen et mål for nøjagtighed. Nøjagtigheden kan forbedres med ekstern sansning, f.eks. Et synssystem eller infrarød. Se robotkalibrering . Nøjagtigheden kan variere med hastighed og position i arbejdsområdet og med nyttelast (se overholdelse).
  • Repeterbarhed - hvor godt robotten vender tilbage til en programmeret position. Dette er ikke det samme som nøjagtighed. Det kan være, at når den får besked på at gå til en bestemt XYZ -position, når den kun inden for 1 mm fra den position. Dette ville være dens nøjagtighed, som kan forbedres ved kalibrering. Men hvis den position indlæres i controllerens hukommelse, og hver gang den sendes dertil, vender den tilbage til inden for 0,1 mm fra den indlærede position, så vil repeterbarheden være inden for 0,1 mm.

Nøjagtighed og repeterbarhed er forskellige mål. Gentagelighed er normalt det vigtigste kriterium for en robot og ligner begrebet 'præcision' i måling - se nøjagtighed og præcision . ISO 9283 angiver en metode, hvorved både nøjagtighed og repeterbarhed kan måles. Typisk sendes en robot til en indlært position et antal gange, og fejlen måles ved hver tilbagevenden til positionen efter at have besøgt 4 andre positioner. Repeterbarhed kvantificeres derefter ved hjælp af standardafvigelsen for disse prøver i alle tre dimensioner. En typisk robot kan naturligvis lave en positionsfejl, der overstiger det, og det kan være et problem for processen. Desuden er repeterbarheden forskellig i forskellige dele af arbejdsområdet og ændres også med hastighed og nyttelast. ISO 9283 specificerer, at nøjagtighed og repeterbarhed skal måles ved maksimal hastighed og ved maksimal nyttelast. Men dette resulterer i pessimistiske værdier, hvorimod robotten kunne være meget mere præcis og gentagelig ved lette belastninger og hastigheder. Gentagelighed i en industriel proces er også underlagt nøjagtigheden af ​​sluteffektoren, for eksempel en griber, og endda designet af 'fingrene', der matcher griberen til det objekt, der skal gribes. For eksempel, hvis en robot tager en skrue i hovedet, kan skruen være i en tilfældig vinkel. Et efterfølgende forsøg på at indsætte skruen i et hul kan let mislykkes. Disse og lignende scenarier kan forbedres med 'lead-ins' f.eks. Ved at gøre indgangen til hullet tilspidset.

  • Bevægelseskontrol -for nogle applikationer, såsom simpel pick-and-place-samling, skal robotten blot vende tilbage gentagne gange til et begrænset antal forudlærte positioner. For mere sofistikerede applikationer, såsom svejsning og efterbehandling ( spraymaling ), skal bevægelse løbende kontrolleres for at følge en vej i rummet med kontrolleret orientering og hastighed.
  • Strømkilde - nogle robotter bruger elektriske motorer , andre bruger hydrauliske aktuatorer. Førstnævnte er hurtigere, sidstnævnte er stærkere og fordelagtige i applikationer som f.eks. Spraymaling, hvor en gnist kunne udløse en eksplosion ; lavt intern lufttryk i armen kan imidlertid forhindre indtrængen af ​​brandfarlige dampe såvel som andre forurenende stoffer. I dag er det meget usandsynligt at se nogen hydrauliske robotter på markedet. Yderligere tætninger, børsteløse elmotorer og gnistfri beskyttelse lettede konstruktionen af ​​enheder, der er i stand til at arbejde i miljøet med en eksplosiv atmosfære.
  • Drive - nogle robotter forbinder elektriske motorer til samlingerne via gear ; andre forbinder motoren direkte til leddet ( direkte drev ). Brug af gear resulterer i målbare 'backlash', som er fri bevægelighed i en akse. Mindre robotarme anvender ofte DC -motorer med høj hastighed og lavt drejningsmoment, som generelt kræver høje gearforhold; dette har ulempen ved modreaktion. I sådanne tilfælde bruges det harmoniske drev ofte.
  • Overholdelse - dette er et mål for mængden i vinkel eller afstand, som en robotakse vil bevæge sig, når en kraft påføres den. På grund af overholdelse, når en robot går til en position, der bærer sin maksimale nyttelast, vil den være på en position, der er lidt lavere, end når den ikke bærer nogen nyttelast. Overholdelse kan også være ansvarlig for overskridelse ved høje nyttelast, i hvilket tilfælde accelerationen skal reduceres.

Robotprogrammering og grænseflader

Offline programmering
En typisk godt brugt lærer vedhæng med valgfri mus

Opsætning eller programmering af bevægelser og sekvenser for en industriel robot undervises typisk ved at koble robotcontrolleren til en bærbar computer , stationær computer eller (internt eller internet) netværk .

En robot og en samling maskiner eller periferiudstyr kaldes en arbejdscelle eller celle. En typisk celle kan indeholde en deleføder, en støbemaskine og en robot. De forskellige maskiner er 'integreret' og styret af en enkelt computer eller PLC . Hvordan robotten interagerer med andre maskiner i cellen skal programmeres, både med hensyn til deres positioner i cellen og synkronisering med dem.

Software: Computeren er installeret med tilhørende interface -software. Brugen af ​​en computer forenkler i høj grad programmeringsprocessen. Specialiseret robotsoftware køres enten i robotcontrolleren eller i computeren eller begge afhængigt af systemdesignet.

Der er to grundlæggende enheder, der skal undervises (eller programmeres): positionsdata og procedure. For eksempel i en opgave med at flytte en skrue fra en føder til et hul skal føderens og hullets positioner først læres eller programmeres. For det andet skal proceduren for at få skruen fra føderen til hullet programmeres sammen med enhver involveret I/O, f.eks. Et signal for at angive, hvornår skruen er i føderen, klar til at blive afhentet. Formålet med robotsoftwaren er at lette begge disse programmeringsopgaver.

Undervisning i robotpositionerne kan opnås på en række måder:

Positionskommandoer Robotten kan dirigeres til den krævede position ved hjælp af en GUI eller tekstbaserede kommandoer, hvor den nødvendige XYZ -position kan specificeres og redigeres.

Teach pendant: Robotpositioner kan undervises via en Teach -pendel . Dette er en håndholdt kontrol- og programmeringsenhed. De fælles træk ved sådanne enheder er evnen til manuelt at sende robotten til en ønsket position eller "tomme" eller "jog" for at justere en position. De har også et middel til at ændre hastigheden, da en lav hastighed normalt er påkrævet for omhyggelig positionering eller under testkørsel gennem en ny eller modificeret rutine. En stor nødstopknap er normalt også inkluderet. Typisk når robotten er blevet programmeret, er der ikke mere brug for undervisningen. Alle Teach-vedhæng er udstyret med en dødmandskontakt med 3 positioner . I manuel tilstand tillader det robotten kun at bevæge sig, når den er i midterpositionen (delvist presset). Hvis den trykkes helt ind eller slippes helt, stopper robotten. Dette funktionsprincip gør det muligt at bruge naturlige reflekser til at øge sikkerheden.

Led-ved-næsen: dette er en teknik, der tilbydes af mange robotproducenter. I denne metode holder en bruger robotens manipulator, mens en anden person indtaster en kommando, der aflader robotten til at få den til at halte. Brugeren flytter derefter robotten i hånden til de krævede positioner og/eller langs en påkrævet sti, mens softwaren logger disse positioner i hukommelsen. Programmet kan senere køre robotten til disse positioner eller langs den underviste vej. Denne teknik er populær til opgaver såsom malingssprøjtning .

Offline programmering er, hvor hele cellen, robotten og alle maskiner eller instrumenter i arbejdsområdet kortlægges grafisk. Robotten kan derefter flyttes på skærmen og processen simuleres. En roboticsimulator bruges til at oprette indlejrede applikationer til en robot, uden at det afhænger af robotarmens og endeffektorens fysiske drift. Fordelene ved roboticsimulering er, at det sparer tid ved design af robotapplikationer. Det kan også øge sikkerhedsniveauet forbundet med robotudstyr, da forskellige "hvad nu hvis" scenarier kan prøves og testes, før systemet aktiveres. [8] Robotsimuleringssoftware giver en platform til at undervise, teste, køre og fejlsøge programmer, der er skrevet på en række programmeringssprog.

Robotsimulator

Robotsimuleringsværktøjer giver mulighed for, at robotprogrammer bekvemt kan skrives og debugges off-line med den endelige version af programmet testet på en egentlig robot. Evnen til at få vist et robotsystems adfærd i en virtuel verden gør det muligt at afprøve en række forskellige mekanismer, enheder, konfigurationer og controllere, før de anvendes på et "virkeligt" system. Robotsicsimulatorer har evnen til at levere realtidsberegning af en industriel robots simulerede bevægelse ved hjælp af både geometrisk modellering og kinematisk modellering.

Fremstilling af uafhængige robotprogrammeringsværktøjer er en relativt ny, men fleksibel måde at programmere robotapplikationer på. Ved hjælp af en grafisk brugergrænseflade sker programmeringen via træk og slip af foruddefinerede skabeloner/byggesten. De indeholder ofte udførelse af simuleringer for at evaluere gennemførligheden og offline programmering i kombination. Hvis systemet er i stand til at kompilere og uploade indfødt robotkode til robotcontrolleren, skal brugeren ikke længere lære hver producentes eget sprog . Derfor kan denne tilgang være et vigtigt skridt til at standardisere programmeringsmetoder.

Andre derudover bruger maskinoperatører ofte brugergrænsefladeenheder , typisk berøringsfølsomme enheder, der fungerer som betjeningspanel. Operatøren kan skifte fra program til program, foretage justeringer inden for et program og også betjene et væld af perifere enheder, der kan integreres i det samme robotsystem. Disse omfatter endeeffektorer , foderautomater, leverer komponenter til robotten, transportbånd , nødstop kontrol, maskinvisionssystemer, sikkerhed interlock systemer, stregkode printere og en næsten uendelig række andre industrielle enheder, der er adgang og styres via operatørens kontrolpanel.

Teach -vedhænget eller pc'en er normalt afbrudt efter programmering, og robotten kører derefter på det program, der er installeret i sin controller . Men en computer bruges ofte til at 'overvåge' robotten og eventuelle eksterne enheder eller til at give yderligere lagerplads til adgang til adskillige komplekse stier og rutiner.

End-of-arm værktøj

Den mest afgørende robot-perifere enhed er sluteffektoren eller end-of-arm-tooling (EOT). Almindelige eksempler på sluteffektorer omfatter svejseudstyr (f.eks. MIG-svejsepistoler, punktsvejsere osv.), Sprøjtepistoler og også slibnings- og afgratningsanordninger (såsom pneumatiske skive- eller remslibere, grater osv.) Og gribere ( enheder, der kan gribe et objekt, normalt elektromekanisk eller pneumatisk ). Andre almindelige midler til at opsamle genstande er ved vakuum eller magneter . Sluteffektorer er ofte meget komplekse, lavet til at matche det håndterede produkt og er ofte i stand til at hente en lang række produkter på én gang. De kan bruge forskellige sensorer til at hjælpe robotsystemet med at lokalisere, håndtere og placere produkter.

Kontrol af bevægelse

For en given robot er de eneste parametre, der er nødvendige for fuldstændigt at lokalisere endeeffektoren (griber, svejsebrænder, osv.) For robotten vinklerne på hver af samlingerne eller forskydninger af de lineære akser (eller kombinationer af de to for robotformater, f.eks. som SCARA). Der er dog mange forskellige måder at definere punkterne på. Den mest almindelige og mest bekvemme måde at definere et punkt på er at specificere en kartesisk koordinat for det, dvs. positionen af ​​'endeffektoren' i mm i X-, Y- og Z -retning i forhold til robotens oprindelse. Afhængigt af hvilke typer led, en bestemt robot kan have, skal endvidere også orienteringen af ​​endeffektoren i gab, stigning og rulle og placeringen af ​​værktøjspunktet i forhold til robotens frontplade specificeres. For en ledarm skal disse koordinater konverteres til ledvinkler af robotstyringen, og sådanne konverteringer er kendt som kartesiske transformationer, som muligvis skal udføres iterativt eller rekursivt for en robot med flere akser. Matematikken i forholdet mellem ledvinkler og faktiske rumlige koordinater kaldes kinematik. Se robotstyring

Positionering ved hjælp af kartesiske koordinater kan foretages ved at indtaste koordinaterne i systemet eller ved hjælp af en undervisning, der flytter robotten i XYZ -retninger. Det er meget lettere for en menneskelig operatør at visualisere bevægelser op/ned, venstre/højre osv. End at flytte hvert led ad gangen. Når den ønskede position er nået, defineres den på en eller anden måde specifikt til den robotsoftware, der er i brug, f.eks. P1 - P5 nedenfor.

Typisk programmering

De fleste ledede robotter udfører ved at gemme en række positioner i hukommelsen og flytte til dem på forskellige tidspunkter i deres programmeringssekvens. For eksempel kan en robot, der flytter genstande fra et sted (bin A) til et andet (bin B) have et simpelt 'pick and place' program, der ligner følgende:

Definer punkterne P1 – P5:

  1. Sikkert over emnet (defineret som P1)
  2. 10 cm over bakke A (defineret som P2)
  3. I position for at deltage fra bin A (defineret som P3)
  4. 10 cm over bin B (defineret som P4)
  5. I position til at deltage fra bin B. (defineret som P5)

Definer program:

  1. Gå til P1
  2. Gå til P2
  3. Gå til P3
  4. Luk griberen
  5. Gå til P2
  6. Gå til P4
  7. Gå til P5
  8. Åben griber
  9. Gå til P4
  10. Gå til P1 og afslut

For eksempler på hvordan dette ville se ud i populære robotsprog, se industriel robotprogrammering .

Singulariteter

Den amerikanske nationale standard for industrielle robotter og robotsystemer-sikkerhedskrav (ANSI/RIA R15.06-1999) definerer en singularitet som "en tilstand forårsaget af den lineære justering af to eller flere robotakser, hvilket resulterer i uforudsigelig robotbevægelse og hastigheder." Det er mest almindeligt i robotarme, der anvender et "triple-roll håndled". Dette er et håndled, om hvilket de tre akser i håndleddet, der styrer gab, pitch og rull, alle passerer gennem et fælles punkt. Et eksempel på et håndleds singularitet er, når den vej, som robotten bevæger sig igennem, får den første og tredje akse af robotens håndled (dvs. robotakser 4 og 6) til at rette sig. Den anden håndledsakse forsøger derefter at dreje 180 ° på nul tid for at opretholde orienteringen af ​​endeffektoren. En anden almindelig betegnelse for denne singularitet er en "håndledsvending". Resultatet af en singularitet kan være ret dramatisk og kan have negative virkninger på robotarmen, sluteffektoren og processen. Nogle industrielle robotproducenter har forsøgt at skride situationen til side ved lidt at ændre robotens vej for at forhindre denne tilstand. En anden metode er at bremse robotens rejsehastighed og dermed reducere den hastighed, der kræves for, at håndleddet kan foretage overgangen. ANSI/RIA har givet mandat til, at robotproducenter skal gøre brugeren opmærksom på særpræg, hvis de opstår, mens systemet manipuleres manuelt.

En anden type singularitet i håndled-opdelte lodret artikulerede seks-aksede robotter opstår, når håndledscentret ligger på en cylinder, der er centreret omkring akse 1 og med en radius svarende til afstanden mellem akser 1 og 4. Dette kaldes en skulder-singularitet. Nogle robotproducenter nævner også justerings -singulariteter, hvor akser 1 og 6 bliver sammenfaldende. Dette er simpelthen en sub-case af skulder singulariteter. Når robotten passerer tæt på en skulder singularitet, drejer led 1 meget hurtigt.

Den tredje og sidste type singularitet i håndleddelte lodret ledede seks-aksede robotter opstår, når håndledets centrum ligger i det samme plan som akserne 2 og 3.

Singulariteter er nært beslægtet med fænomenerne gimbal lock , som har en lignende grundårsag til, at akser bliver opstillet.

Markedsstruktur

Ifølge International Federation of Robotics (IFR) undersøgelse World Robotics 2020 var der omkring 2.722.077 operationelle industrirobotter inden udgangen af ​​2019. Dette antal anslås at nå 3.788.000 ved udgangen af ​​2021. For år 2018 estimerer IFR den globale salg af industrirobotter med 16,5 mia. USD. Inklusive omkostninger til software, periferiudstyr og systemteknik anslås den årlige omsætning for robotsystemer at være 48,0 milliarder dollars i 2018.

Kina er det største industrielle robotmarked med 154.032 enheder solgt i 2018. Kina havde det største operationelle lager af industrielle robotter med 649.447 ved udgangen af ​​2018. Amerikanske industrielle robotproducenter afsendte 35.880 robotter til fabrikker i USA i 2018 og dette var 7% mere end i 2017.

Den største kunde af industrirobotter er bilindustrien med 30%markedsandel, derefter elektrisk/elektronikindustrien med 25%, metal- og maskinindustrien med 10%, gummi- og plastindustrien med 5%, fødevareindustrien med 5%. I tekstil-, beklædnings- og læderindustrien er 1.580 enheder i drift.

Anslået verdensomspændende årlig levering af industrirobotter (i enheder):

År levere
1998 69.000
1999 79.000
2000 99.000
2001 78.000
2002 69.000
2003 81.000
2004 97.000
2005 120.000
2006 112.000
2007 114.000
2008 113.000
2009 60.000
2010 118.000
2012 159.346
2013 178.132
2014 229.261
2015 253.748
2016 294.312
2017 381.335
2018 422.271
2019 373.240

Sundhed og sikkerhed

The International Federation of Robotics has predicted a worldwide increase in adoption of industrial robots and they estimated 1.7 million new robot installations in factories worldwide by 2020 [IFR 2017]. Rapid advances in automation technologies (e.g. fixed robots, collaborative and mobile robots, and exoskeletons) have the potential to improve work conditions but also to introduce workplace hazards in manufacturing workplaces. [2] Despite the lack of occupational surveillance data on injuries associated specifically with robots, researchers from the US National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) identified 61 robot-related deaths between 1992 and 2015 using keyword searches of the Bureau of Labor Statistics (BLS) Census of Fatal Occupational Injuries research database (see info from Center for Occupational Robotics Research). Using data from the Bureau of Labor Statistics, NIOSH and its state partners have investigated 4 robot-related fatalities under the Fatality Assessment and Control Evaluation Program. In addition the Occupational Safety and Health Administration (OSHA) has investigated dozens of robot-related deaths and injuries, which can be reviewed at OSHA Accident Search page. Injuries and fatalities could increase over time because of the increasing number of collaborative and co-existing robots, powered exoskeletons, and autonomous vehicles into the work environment.

Sikkerhedsstandarder udvikles af Robotic Industries Association (RIA) i samarbejde med American National Standards Institute (ANSI). [3] Den 5. oktober 2017 underskrev OSHA, NIOSH og RIA en alliance for at samarbejde om at forbedre teknisk ekspertise, identificere og hjælpe med at håndtere potentielle farer på arbejdspladsen i forbindelse med traditionelle industrirobotter og den nye teknologi inden for human-robot-samarbejdsinstallationer og -systemer, og hjælpe med at identificere den nødvendige forskning for at reducere farer på arbejdspladsen. Den 16. oktober lancerede NIOSH Center for Occupational Robotics Research for at "levere videnskabeligt lederskab til at guide udviklingen og brugen af ​​arbejdsrobotter, der forbedrer arbejdstagernes sikkerhed, sundhed og velvære." Indtil videre omfatter forskningsbehovet, der er identificeret af NIOSH og dets partnere: sporing og forebyggelse af kvæstelser og dødsfald, intervention og formidlingsstrategier til fremme af sikker maskinkontrol og vedligeholdelsesprocedurer og omsætning af effektive evidensbaserede indgreb i praksis på arbejdspladsen.

Se også

Referencer

Yderligere læsning

  • Nof, Shimon Y. (redaktør) (1999). Handbook of Industrial Robotics , 2. udg. John Wiley & Sons. 1378 s.  ISBN  0-471-17783-0 .
  • Lars Westerlund (forfatter) (2000). Menneskets forlængede arm. ISBN  91-7736-467-8 .
  • Michal Gurgul (forfatter) (2018). Industrielle robotter og cobots: Alt hvad du behøver at vide om din kommende kollega. ISBN  978-83-952513-0-6 .

eksterne links