Witajcie na kanale Automatyzacja w Produkcji. Ja nazywam się Arkadiusz Pietrowiak.
Jestem CEO firmy Nixal. Na swoim kanale omawiam zagadnienia związane właśnie z
automatyzacją i robotyzacją produkcji w możliwie prosty i zrozumiały sposób.
Zapraszam do subskrybowania kanału i oglądania (lub słuchania) dzisiejszego odcinka.
Znowu… zanim przejdziemy do części merytorycznej odcinka, dziś znów krótkie ogłoszenie dla oglądających ten odcinek na YT.
Ostatnio zniknęła nam panda z Minecrafta ale za to w końcu dotarł ECTO. Dla tych mniej wtajemniczonych, jest to samochód pogromców duchów ale tych z 2021, w reżysera Jasona Reitmana a nie oryginału z 1984 roku w reżyserii jego Ojca.
Ale i tak bawi i wygląda godnie.
No i zostanie z nami na dłużej.
Przechodząc zatem do meritum.
W ostatnim odcinku sprzedałem Wam trochę szczegółów dotyczących cen poszczególnych rozwiązań z obszaru paletyzacji. To chyba prawda, że nic tak nie kręci ludzi jak pieniądze bo mimo ledwie kilku dni od publikacji tego odcinka już otrzymałem kilka wiadomości w tej sprawie. Skoro więc jest to tak interesujące to i przy okazji drugiej części dzisiejszego odcinka porozmawiamy o pieniądzach.
A dziś wracamy do podstaw, które pominęliśmy wcześniej czyli omówimy sobie jakie mamy rodzaje robotów przemysłowych.
Typy robotów – część 1 z 2.
Mamy 3 podstawowe rodzaje robotów przemysłowych:
- Roboty przegubowe
- roboty typu delta
- Roboty typu scara
Jest to podział wynikający bezpośrednio z kinematyki czyli sposobu w jaki takie roboty mogą się poruszać.
No i dlaczego tylko te 3 rodzaje?
A gdzie coboty?
Gdzie wózki agv/amr?
Gdzie nowoczesne roboty dogoidalne czy inne konstrukcje inspekcyjne?
Spieszę z odpowiedzią.
Cobot to TYP robota. Nie jest on związany z kinematyką samego manipulatora. Robotem kolaboracyjnym będzie bowiem robot o każdej z wcześniej wymienionych kinetyk pod warunkiem, że będzie, zgodnie z normami, sprzętowo i programowo przygotowany do kolaboracji. Czyli po naszemu, zastosowane w nim rozwiązania uniemożliwia uszkodzenie człowieka, który zetknie się z nim w trakcie pracy.
Wózki agv/amr to coś co teoretycznie możnaby włączyć do zestawienia ale nie robię tego świadomie gdyż chciałbym im poświęcić osobny odcinek. Dlatego na dziś przyjąłem założenie, że omawiać będę jedynie te roboty, które są przygotowane do pracy stacjonarnej a nie mobilne.
Idąc dalej za tym postanowieniem, wyłączyłem też z zestawienia wszystko roboty inspekcyjne, w tym roboty dogoidalne, które ostatnio często i gęsto można spotkać na YouTubie. Tu jednak powodem nie jest tylko ich mobilność ale też, i przede wszystkim, skrajnie rzadkie użycie tego typu robotów w przemyśle. Nie słyszałem jeszcze o POWTARZALNYM zastosowaniu tego typu urządzeń w jakimkolwiek zakładzie przemysłowym w Polsce a nawet na Youtubie trudno znaleźć tego typu przypadki.
Wróćmy więc do naszego podziału i zacznijmy od prawdopodobnie najpopularniejszych, robotów przegubowych.
Tak jak w nomenklaturze Polski lat 90, wszystkie trampki i buty sportowe to adidasy, tak samo większość ludzi, gdy mówi o robotyzacji to ma na myśli właśnie zastosowanie „ramion” robotycznych czyli robotów przegubowych.
Roboty przegubowe są oczywiście tymi najbardziej wszechstronnymi i powszechnie stosowanymi ze wszystkich rodzajów robotów przemysłowych. Są zbudowane z serii połączonych elementów, zazwyczaj ramion i łączników, które są połączone przegubami, umożliwiającymi ich ostateczny ruch w wielu kierunkach. Roboty przegubowe mają dużą zdolność manewrowania i są zdolne do wykonywania złożonych ruchów w przestrzeni trójwymiarowej.
Jak przed chwilą wspomniałem kinematyka robotów przegubowych opiera się na serii przegubów i ramion. Te roboty mają co najmniej trzy przeguby, ale mogą mieć więcej w zależności od konkretnego robota. Do grona robotów przygubowych zaliczają się bowiem zarówno 4-osiowe roboty paletyzujące jak i 7-osiowe coboty.
Słowem wyjaśnienia – każdy przegub może się obracać wokół jednej osi (przeguby obrotowe) lub przesuwać się wzdłuż jednej osi (przeguby przesuwne). W praktyce, w stacjonarnych, tzn. Nie zamontowanych na dodatkowych torach jezdnych, robota przegubowych, mamy do czynienia jedynie z przegubami obrotowymi. Jeśli więc robot ma 6 stopni swobody to znaczy, że w każdym punkcie łączenia kolejnych ramion robota znajduje się silnik serwo, który zapewnia obrót elementów względem siebie wokół jednej osi.
Jak przed chwilą wspomniałem, ramiona robota łączą się na przegubach, tworząc strukturę podobną do ludzkiego ramienia z łokciem i nadgarstkiem. Matematyka stojąca za tym typem kinematyki opiera się na macierzach transformacji i obrotu, które służą do opisania położenia i orientacji narzędzia robota względem jego bazy. W praktyce, robot 6 osiowy pozwala na przemieszczenia wzdłuż każdej z trzech podstawowych osi układu współrzędnych tj. XYZ oraz obrót wokół każdej z tych osi.
Najpopularniejsze zastosowania tego typu robotów to oczywiście, nierzadko wymieniane przeze mnie wcześniej Montaż, spawanie i malowanie:
Montaż: Roboty przegubowe są oczywiście bardzo często używane w przemyśle motoryzacyjnym i czasami też elektronicznym do montażu skomplikowanych podzespołów, takich jak silniki, układy elektroniczne i inne elementy. Poza precyzję mogą bowiem też przenosić duże masy, często przekraczające 100 czy nawet 200 kg.
Spawanie: W przemyśle ciężkim roboty przegubowe są wykorzystywane do spawania powtarzalnych i czasami też dużych elementów konstrukcyjnych, takich jak belki i rury. Mogą być wyposażone w różnorodne narzędzia i głowice spawalnicze oraz są zdolne do pracy w trudno dostępnych miejscach.
Malowanie: W przemyśle samochodowym i lotniczym roboty przegubowe są często używane do malowania elementów nadwozia pojazdów i kadłubów samolotów. Dzięki ich zdolności do dokładnego ruchu w przestrzeni trójwymiarowej mogą pokrywać powierzchnie równomierną warstwą farby. Dokładniej o tym mówiłem w jednym z wcześniejszych odcinków
Na polskim rynku (ale też nie tylko) występuje duża specjalizacja. Tzn., że w niektórych branżach, poszczególni producenci mają większy udział niż w innych. Np. Marka OTC, Panasonic czy Yaskawa może się wydawać popularna w obszarze aplikacji spawalniczych. Jeśli jednak weźmiemy pod uwagę ogół sprzedaży robotów przegubowych w Polsce to producenci z największym udziałem w rynku to ABB, Kuka i Fanuc.
Idźmy zatem dalej i powiedzmy sobie słów kilka o robotach typu delta.
Jeśli robot przegubowy jest tym samym dla robotyki co adidas dla trampków to skojarzenie z robotem delta też jest z reguły dość jednoznaczne i jest to… „robot-pająk”.
Roboty typu delta są znane z ich unikalnej konstrukcji i zdolności do wykonywania bardzo szybkich ruchów – ich prędkości pracy potrafią przekraczać 60 cykli na minutę. Są zbudowane, w najpopularniejszym przypadku, z trzech równoległych ramion, które są zamocowane do podstawy robota (która znajduje się u góry) i łączą się właśnie na górze z tą wspomnianą platformą roboczą. Dla ciekawych mechaniki tych rozwiązań czymś interesującym będzie rozwiązanie sposobu obrotu 4 osi – jeśli występuję. Często jest to bowiem zrealizowane poprzez wał Cardana od silnika znajdującego się w wiszącej u góry podstawie.
Dzięki kinematyce w której niewielkie ruchy napędów powodują znaczne ruchy efektora tj. Części wykonawczej, roboty te mogą poruszać się bardzo szybko i precyzyjnie, co sprawia, że są doskonałym wyborem dla aplikacji, które wymagają szybkich ruchów, takich jak pakowanie, sortowanie, układanie czy wysokowydajny montaż lekkich elementów. Kinematyka tego typu robota opiera się na równaniach geometrycznych i trigonometrycznych, które opisują ruch każdego ramienia w zależności od położenia i orientacji platformy.
Wracając do najpopularniejszych aplikacji zrobotyzowanych z użyciem tych właśnie robotów, wymieńmy tu ponownie:
Pakowanie: Roboty typu delta są często wykorzystywane w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym do pakowania produktów w opakowania. Ich szybkość i precyzja sprawiają, że są idealne do pracy z delikatnymi przedmiotami, takimi jak żywność i leki.
Sortowanie: W logistyce i magazynowaniu (ale nie tylko) roboty typu delta są używane do sortowania przedmiotów na taśmach transportowych. We współpracy z systemami wizyjnymi mogą być stosowane do identyfikacji przedmiotów i sortowania ich według kryteriów, takich jak kształt, rozmiar i kolor.
Montaż: Roboty typu delta są używane do montażu małych podzespołów, takich jak płytki drukowane i mikroprocesory. Decydująca jest tu bowiem potrzeba dużej wydajności jednostkowej i mała masa elementów przenoszonych.
Na przykładzie wymienionych aplikacji widać, że roboty typu delta są wręcz stworzone do tego aby montować je nad wszelakiego rodzaju przenośnikami.
Ci sami czołowi producenci robotów przegubowych mają też w swojej ofercie najpopularniejsze roboty typu delta. W tym obszarze jednak na rynek robotów wdzierają się także producenci robotów nie produkujący tacy jak np. Igus, Bosch czy SEW. Robot delta to bowiem głównie napędy i kilka grubszych prętów. I to właśnie prawdopodobnie z tego powodu od każdego z ww. Producentów napędów można kupić i samodzielnie skonfigurować sobie aplikację do budowy robota typy delta.
Idziemy dalej… Roboty typu scara. Nie mają one żadnej znanej mi chodzącej powszechnie w drugim obiegu nazwy.
Roboty SCARA, podobnie jak delta, gwarantują dużą zwinność i precyzję. Mają prostą, kompaktową konstrukcję z dwoma (rzadziej trzeba) równoległymi ramionami, które są połączone przegubami i umożliwiają ruch w dwóch wymiarach – poziomo i (najczęściej na skrajnych przegubach) pionowo. Są idealne do zastosowań, które wymagają szybkiego i dokładnego przenoszenia przedmiotów z jednego miejsca na drugie, takich jak montaż, pakowanie i sortowanie. Ich kompaktowa konstrukcja sprawia, że są całkiem niezłym wyborem dla aplikacji w ograniczonych przestrzeniach.
Kinematyka robotów SCARA opiera się na dwóch (najczęściej dwóch) równoległych ramionach, które są połączone przegubami i mogą się poruszać w poziomie i pionie. Ramiona są ustawione jeden nad drugim i mają wspólny punkt obrotu na jednym końcu. Na drugim końcu ramienia jest narzędzie robota. Roboty SCARA mają co najmniej trzy stopnie swobody: dwa obroty wokół pionowych osi (ramię i łokieć) i jeden ruch w pionie (podnoszenie i opuszczanie narzędzia lub całego robota). Kinematyka tego typu robota opiera się na równaniach geometrycznych i trigonometrycznych, które opisują położenie i orientację narzędzia robota względem jego bazy.
Wydajności robotów typu SCARA są zbliżone do robotów typu delta – różnica wynikająca z budowy definiuje różnice w zasięgu obu typów robotów. Z tych też powodów najpopularniejsze zastosowania również są do siebie w pewien sposób zbliżone. Mamy tu bowiem montaż, pakowanie, testowanie i wiele innych:
- Montaż: Roboty SCARA, podobnie jak delta, są często używane w przemyśle związanym z produkcją i montażem elektroniki, do montażu małych elementów, takich jak płytki drukowane i podzespoły samochodów. Ich kompaktowa konstrukcja i precyzja sprawiają, że są idealne do pracy w ograniczonych przestrzeniach.
- Pakowanie: W przemyśle spożywczym roboty SCARA są często używane do pakowania produktów w opakowania. Mogą być wyposażone w różne narzędzia, takie jak chwytaki i ssawki, aby pracować z różnymi rodzajami produktów.
- Testowanie: Wymieniam tę pozycję bowiem często roboty tego typu obsługują, głównie w przemyśle elektronicznym, wszelakiego rodzaju testery. W przemyśle elektronicznym roboty SCARA są często używane do testowania podzespołów, takich jak płytki drukowane czy układy scalone. Mogą być też wyposażone w sondy i inne narzędzia do przeprowadzania testów elektrycznych i mechanicznych.
W przypadku robotów typu Scara prym wśród producentów wiodą zupełnie inne firmy niż w pozostałych dwóch przypadkach. Mamy tu bowiem takie firmy jak Epson, Stąubli czy Toshiba. Choć oczywiście wszyscy wcześniej wymienieni producenci tj. ABB, FANUC czy KUKA również posiadają w swojej ofercie tego typu urządzenia.
I tu póki co utnijmy…
Mam nadzieję, że w dzisiejszym odcinku udało mi się wprowadzić trochę porządku do Waszej klasyfikacji i rozróżniania robotów. Liczę, że dzięki temu będziecie mogli już sami lepiej dopasowywać roboty do miejsce z potencjałem na robotyzację. Ale i do tego jeszcze wrócimy.
Jeśli macie Swoje przemyślenia na ten temat lub po prostu uważacie, że pominąłem jakiś ważny szczegół to zapraszam do pisania do mnie w tej sprawie – chętnie dopowiem, porozmawiam lub dogram odcinek, w którym opowiem o tym o czym tu zapomniałem.
Jeśli się Wam podobało to wiecie co zrobić.
Zostawcie łapkę w górę i zasubskrybujcie mój kanał na YT, Spotify czy apple podcasts –
gdzie Wam wygodnie i gdzie aktualnie tego słuchacie.
A tymczasem, życzę Wam spokojnego dnia i do usłyszenia za tydzień.
Cześć.
