Τώρα οι μεταποιητικές επιχειρήσεις στρέφονται στην έξυπνη κατασκευή και η εισαγωγή βιομηχανικών ρομπότ είναι η επιλογή των περισσότερων ανθρώπων. Οι τυπικές εφαρμογές των βιομηχανικών ρομπότ περιλαμβάνουν συγκόλληση, βαφή, συναρμολόγηση, συλλογή και τοποθέτηση (π.χ. συσκευασία, παλετοποίηση και SMT), επιθεώρηση και δοκιμή προϊόντος. Όλες οι εργασίες ολοκληρώνονται με αποτελεσματικότητα, αντοχή, ταχύτητα και ακρίβεια. Η τεχνολογία της βιομηχανικής ρομποτικής αλλάζει γρήγορα και κάνει εκπληκτικές προόδους με την πάροδο των ετών, από τυπικά ρομπότ επιλογής και τοποθέτησης έως συνεργατικά ρομπότ υψηλής ακρίβειας.
Σε ένα εργοστασιακό πάτωμα, δεν θα δείτε ρομπότ να τρέχουν ή να πηδούν όπως τα ρομπότ της Boston Dynamics. Αλλά θα δείτε ότι αποδίδουν άψογα, απαλλάσσοντας τους εργαζόμενους από επικίνδυνες, βαρετές και επαναλαμβανόμενες εργασίες.
Πρόσφατα, το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας των ΗΠΑ προσδιόρισε τους τέσσερις τύπους ρομπότ που σχετίζονται περισσότερο με την κατασκευαστική βιομηχανία ως αρθρωτά ρομπότ, ρομπότ SCARA, καρτεσιανά ρομπότ και συνεργατικά ρομπότ.
Firist. Αρθρωτό ρομπότ
Τα αρθρωτά ρομπότ είναι ρομπότ που έχουν μια διάταξη αρμών, δύο συνδέσμων παρόμοια με τα ανθρώπινα μπράτσα μας. Τα αρθρωτά ρομπότ μπορούν να ταξινομηθούν ανάλογα με το πόσα σημεία περιστροφής έχουν, με ορισμένες συσκευές να έχουν έως και επτά βαθμούς ελευθερίας. Η μηχανική πολυπλοκότητα αυτών των μονάδων τις καθιστά σχετικά ακριβές και ελαφρώς πιο αργές από άλλους τύπους.
Τα αρθρωτά ρομπότ παραμένουν μακράν ο μεγαλύτερος τύπος ρομπότ, σύμφωνα με την InteractAnalysis. Τα αρθρωτά ρομπότ αντιπροσώπευαν το 59,6 τοις εκατό των παγκόσμιων αποστολών το 2019 και αναμένεται να αντιπροσωπεύουν το 57,5 τοις εκατό της συνολικής αγοράς έως το 2023.
Το πλεονέκτημα των αρθρωτών ρομπότ είναι ότι μπορούν να παρακάμψουν εμπόδια που θα εμπόδιζαν άλλους τύπους ρομπότ. Αυτές οι συσκευές είναι ίσως ο πιο κοινός τύπος που χρησιμοποιείται σήμερα. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για: λήψη και τοποθέτηση, διανομή, συσκευασία, εξαρτήματα και συγκόλληση κ.λπ.
Δεύτερος. Ρομπότ SCARA
Τα ρομπότ SCARA, οριζόντια ρομπότ ρομποτικών βραχιόνων με πολλές αρθρώσεις, μπορούν να κινούνται κατά μήκος των αξόνων x και y, αλλά οι βραχίονες είναι άκαμπτοι προς την κατεύθυνση του άξονα Z και κλειδωμένοι στη θέση τους κατά μήκος του άξονα z. Ως αποτέλεσμα, το ρομπότ SCARA έχει επιλεκτική συμμόρφωση, η οποία έχει πλεονεκτήματα σε ορισμένες λειτουργίες συναρμολόγησης, όπως η εισαγωγή ενός στρογγυλού πείρου σε μια στρογγυλή οπή.
Ρομπότ SCARA, φωτογραφία: ADTECH
Η λιγότερη ελευθερία του SCARA σημαίνει λιγότερους κινητήρες, απλούστερους υπολογισμούς ελέγχου και αλγόριθμους ελέγχου και λιγότερη ισχύ υπολογιστή που απαιτείται. Υπάρχουν λιγότεροι άξονες μεταξύ της βάσης και του προς κατασκευή τμήματος, πράγμα που σημαίνει επίσης ότι μειώνεται το αθροιστικό σφάλμα.
Ένα σημαντικό στοιχείο στη ρομποτική δαπέδου του εργοστασίου είναι το πόσο μακριά μπορεί να λειτουργήσει ένα ρομπότ από ένα βάθρο σε σύγκριση με το έδαφος που καταλαμβάνει το ίδιο το βάθρο, και το SCARA είναι πολύ πλεονεκτικό από αυτή την άποψη, όπου συνήθως καταλαμβάνει λιγότερο χώρο στο εργοστασιακό δάπεδο.
Αν και το μηχάνημα SCARA είναι σχετικά περιορισμένο, συνολικά, είναι ένα ταχύτερο, φθηνότερο, πιο ακριβές και πιο εύκολο στον έλεγχο ρομπότ.
Τρίτος. Καρτεσιανά ρομπότ
Καρτεσιανό ρομπότ, γνωστό και ως καρτεσιανό ρομπότ, μπορεί να κινηθεί απευθείας κατά μήκος τριών αξόνων (μήκος, πλάτος και ύψος). Λόγω της εγγενούς στιβαρότητας αυτής της κατασκευής, μπορεί να χρησιμοποιηθεί κάτω από τα πιο βαριά φορτία.
Η διαφορά μεταξύ καρτεσιανών ρομπότ και ρομπότ SCARA είναι η ικανότητα κίνησης στον άξονα z. Σε σύγκριση με τα δύο, η απόκριση του SCARA θα είναι ταχύτερη, ο εξοπλισμός θα είναι σχετικά καθαρός, το κάθισμα εγκατάστασης ενός καθίσματος απαιτεί μικρό αποτύπωμα, επομένως μπορεί να είναι ένας απλούστερος, ανεμπόδιστος τρόπος εγκατάστασης. Από την άλλη πλευρά, το SCARA θα ήταν πιο ακριβό από έναν παραδοσιακό καρτεσιανό ρομποτικό βραχίονα και το λογισμικό ελέγχου θα απαιτούσε έναν μηχανισμό αντίστροφης κινηματικής για το γραμμικό tween της κίνησης. Επιπλέον, τα καρτεσιανά ρομπότ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη συλλογή, τη συναρμολόγηση και ακόμη και τη διανομή υλικών όπως κόλλες.
Τέταρτος. COBOT (Συνεταιριστικό Ρομπότ)
Το συνεργατικό ρομπότ (συντομία cobot) είναι ένα ρομπότ που έχει σχεδιαστεί για να έχει στενή αλληλεπίδραση με τους ανθρώπους σε έναν χώρο συνεργασίας. Μέχρι το 2010, τα περισσότερα βιομηχανικά ρομπότ σχεδιάζονταν να λειτουργούν αυτόνομα ή με περιορισμένη καθοδήγηση, επομένως δεν χρειάζεται να ανησυχούν για στενή αλληλεπίδραση με τους ανθρώπους και οι ενέργειές τους δεν χρειάζεται να ανησυχούν για την ασφάλεια των ανθρώπων γύρω τους. είναι χαρακτηριστικά που πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τα συνεργατικά ρομπότ.
Όπως περιγράφεται από τη Διεθνή Ομοσπονδία Ρομποτικής (IFR), τα συνεργατικά βιομηχανικά ρομπότ (COBOTS) έχουν σχεδιαστεί για να συνεργάζονται με ανθρώπους για την εκτέλεση εργασιών στη βιομηχανία. Σύμφωνα με το IFR, αυτή η συνεργασία πραγματοποιείται σε τέσσερα επίπεδα:
Ξεχωριστές μονάδες: Οι άνθρωποι και τα ρομπότ εργάζονται κοντά, αλλά σε ξεχωριστούς φυσικούς χώρους εργασίας. Καμία αλληλεπίδραση ή συγχρονισμός ανθρώπου-υπολογιστή.
Διαδοχική συνεργασία: Υπάρχουν κάποιες τομές μεταξύ χώρων εργασίας ανθρώπου και ρομπότ. Ωστόσο, η δράση ενός συμμετέχοντα ξεκινά μόνο αφού ολοκληρωθεί η ενέργεια του άλλου συμμετέχοντα.
Συνεργασία: Άνθρωποι και εργαζόμενοι που εργάζονται μαζί.
Συνεργασία με ανταπόκριση: Τα ρομπότ ανταποκρίνονται στις ανθρώπινες ενέργειες σε πραγματικό χρόνο.
Αυτά τα επίπεδα φαίνονται παρακάτω. Η πράσινη περιοχή αντιπροσωπεύει τον χώρο εργασίας του ρομπότ και η κίτρινη περιοχή αντιπροσωπεύει το χώρο εργασίας του εργαζομένου.
Η διαδοχική συνεργασία είναι το πιο προηγμένο επίπεδο που υιοθετείται συνήθως στα σημερινά εργοστάσια και πρέπει να εφαρμοστεί μέσω της μηχανικής όρασης και της τεχνητής νοημοσύνης. Επιπλέον, οι εφαπτομενικοί κλάδοι των συνεργατικών ρομπότ είναι ρομπότ που χρησιμοποιούνται σε χειρουργικές εφαρμογές, όπως η πρώτη ρομποτική χειρουργική επέμβαση ματιών που έγινε το 2016. Ίσως το πιο διάσημο από αυτά είναι το ρομποτικό χειρουργικό σύστημα daVinci της Intuitive Surgical, το οποίο, αν και φαίνεται κατάλληλο, δεν ορίστηκε ως ένα cobotic από τους προγραμματιστές του. Κάθε κίνηση του ρομπότ ελέγχεται από τον χειρουργό, αλλά με μια ακρίβεια που κανένα ανθρώπινο χέρι δεν μπορεί να πλησιάσει.
Με τον ρομποτικό έλεγχο, οι χειρουργοί μπορούν να χειρουργήσουν μέσω μικρότερων τομών, μειώνοντας τις επεμβατικές διαδικασίες και επιταχύνοντας την ανάρρωση των ασθενών.
Σαφώς, αυτό το επίπεδο ακρίβειας και λεπτού ελέγχου κινητήρα μπορεί να βρεθεί σε αμέτρητες εφαρμογές σε βιομηχανικά περιβάλλοντα. Ωστόσο, τα ρομπότ συνεργασίας υψηλής ακρίβειας είναι επί του παρόντος πολύ ακριβά για τα συνηθισμένα εργοστάσια παραγωγής για να τα αντέξουν προς το παρόν.