Ontologický systém priemyselných robotov je v skratke hardvérová časť, ktorá tvorí samotný robot. Zahŕňa hlavné komponenty, ako je základňa, pás, ruky, zápästia a koncové efektory, ktoré spolupracujú pri vykonávaní rôznych priemyselných úloh. Za zdanlivo jednoduchou mechanickou konštrukciou sa skrýva mimoriadne zložitá technológia a precízny dizajn.
1.1 Mechanická štruktúra a stupne voľnosti
Priemyselné roboty zvyčajne využívajú kĺbové mechanické štruktúry so 4 až 6 stupňami voľnosti (DOF). Spomedzi nich sa 3 stupne voľnosti používajú na ovládanie polohy koncového efektora a ďalšie 1 až 3 stupne voľnosti slúžia na nastavenie polohy a smeru koncového efektora. Tieto stupne voľnosti umožňujú robotom vykonávať jemné a zložité úlohy, ako je manipulácia, zváranie a montáž.
Koncový efektor (teda „ruka“ robotického ramena) môže byť prispôsobený podľa konkrétnych aplikačných scenárov, vybavený rôznymi pracovnými nástrojmi, ako sú zváracie pištole, prísavky, kľúče, striekacie pištole atď.. Táto flexibilita umožňuje priemyselným robotom prispôsobiť sa rôznym potrebám rôznych priemyselných odvetví.
1.2 Konštrukcia presných strojov a dynamické riadenie
Štruktúra karosérie priemyselných robotov musí zohľadňovať nielen požiadavky mechaniky a dynamiky, ale musí mať aj vysokú presnosť a vysokú tuhosť. Návrh každého komponentu vyžaduje presnú dynamickú analýzu a optimalizáciu. Ako príklad uvedieme zápästie, aby sa dosiahlo komplexné nastavenie polohy, sú potrebné viaceré otočné kĺby (zvyčajne 3 stupne voľnosti). Spojenie medzi týmito kĺbmi vytvára vibrácie a ako znížiť tieto vibrácie pomocou presného riadenia a zároveň zabezpečiť presnosť pohybu robota je konštrukčná výzva.
Okrem toho na dosiahnutie vysokej{0}}presnej prevádzky priemyselné roboty zvyčajne vyžadujú opakovanú presnosť polohovania koncového efektora ± 0,05 mm alebo dokonca vyššiu. Táto presnosť je rozhodujúca pre niektoré kľúčové odvetvia, ako je automobilová výroba, montáž elektronických výrobkov atď.
1.3 Požiadavky na vysoký výkon základných komponentov
Výkon robotov veľmi závisí od ich základných komponentov, vrátane servomotorov, reduktorov a kódovačov. Servomotory sú zdrojom energie pre roboty, zatiaľ čo presné reduktory (ako sú harmonické reduktory) sú zodpovedné za premenu rotácie motora na pohyb robotického ramena, čím zaisťujú, že robot môže efektívne a presne vykonávať úlohy. Kódovač je kľúčovým komponentom používaným na detekciu polohy robotického ramena, čím sa zaisťuje, že každý kĺb môže byť presne kontrolovaný na pohyb.
Technická náročnosť týchto základných komponentov je relatívne vysoká a náklady tiež tvoria väčšinu nákladov na telo robota. Výrobcovia robotov preto tieto komponenty často vo veľkej miere prispôsobujú a dokonca spolupracujú s poprednými dodávateľmi, aby zabezpečili, že roboty budú spĺňať požadované štandardy vysokého-výkonu.
1.4 Náuka o materiáloch a technológia výroby
Aby sa udržal stabilný výkon priemyselných robotov počas-dlhodobej prevádzky, konštrukcia tela je často vyrobená zo špeciálnej zliatiny hliníka alebo vysokopevnostnej ocele-. Tieto materiály prechádzajú presným obrábaním a tepelným spracovaním, aby sa vyrovnala pevnosť, tuhosť a nízka hmotnosť, čím sa zaisťuje, že roboty vydržia-dlhodobú pracovnú záťaž.
Okrem pevnosti samotného materiálu je veľmi dôležitou konštrukčnou požiadavkou aj tesniaci výkon spoja. Napríklad priemyselné roboty zvyčajne vyžadujú určitú úroveň ochrany, aby sa zabránilo vniknutiu prachu alebo kvapalín. Dlhodobé-intenzívne operácie môžu tiež spôsobiť opotrebovanie komponentov, takže ako vybrať materiály s dobrou odolnosťou proti opotrebovaniu a zabezpečiť to pomocou presných procesov sa pre roboty stalo ďalšou technickou výzvou.
1.5 Vysoká integrácia a prispôsobenie systému
Priemyselné roboty nie sú len jednoduché mechanické telesá, musia byť vysoko integrované s viacerými systémami, ako sú riadiace systémy a senzory. Telo robota si potrebuje vymieňať-údaje v reálnom čase s ovládačom prostredníctvom-vysokorýchlostnej zbernice (ako je EtherCAT), aby bolo možné presne upraviť stav pohybu.
Zároveň, aby sa roboty lepšie prispôsobili zložitým priemyselným prostrediam, potrebujú integrovať aj rôzne senzory, ako sú senzory sily, zrakové senzory atď. Tieto senzory umožňujú robotom „vnímať“ okolité prostredie a robiť adaptívne reakcie. Napríklad počas zvárania môžu roboty pomocou snímačov sily zisťovať zmeny prítlačnej sily, čím presne riadia proces zvárania.
Rôzne aplikačné scenáre majú tiež rôzne požiadavky na roboty. Úlohy ako manipulácia, zváranie a montáž majú rôzne požiadavky na nosnosť, rozsah pohybu a presnosť robotov. Priemyselné roboty je preto zvyčajne potrebné prispôsobiť podľa skutočných aplikačných scenárov, aby sa zabezpečil maximálny výkon za špecifických podmienok.
2. Dôvody, prečo priemyselné roboty nahrádzajú ľudskú prácu: efektívne, presné a bezpečné
Na základe čoho teda môžu priemyselné roboty nahradiť ľudskú prácu? Odpoveď spočíva v ich účinnosti, presnosti a bezpečnosti.
2.1 Účinnosť
Roboty môžu pracovať 24 hodín denne bez prerušenia, čo výrazne zvyšuje efektivitu výroby. Najmä pri niektorých vysoko sa opakujúcich úlohách môžu roboty rýchlo dokončiť svoju prácu bez toho, aby boli ovplyvnené ľudskými faktormi, ako je únava a emocionálne výkyvy.
2.2 Presnosť
Ako už bolo spomenuté, priemyselné roboty dokážu dosahovať-veľmi presné operácie, vďaka čomu sú obzvlášť vhodné pre scenáre, ktoré si vyžadujú prísne tolerancie a starostlivú prevádzku. V odvetviach, ako je výroba automobilov a montáž elektroniky, môžu roboty dosahovať presnosť ďaleko presahujúcu presnosť ľudí, čím zaisťujú-kvalitné produkty.
2.3 Bezpečnosť
Roboty môžu nahradiť ľudí v niektorých nebezpečných prácach, ako je zváranie v-prostredí s vysokou teplotou a manipulácia s rádioaktívnymi materiálmi. Chráni to nielen bezpečnosť pracovníkov, ale tiež znižuje počet pracovných-nehôd súvisiacich s prácou a zabezpečuje stabilitu a efektivitu výrobného procesu.
Hoci priemyselné roboty nahradili ľudskú prácu v mnohých oblastiach a dokončili veľké množstvo ťažkých úloh, ich technologický vývoj stále neustále napreduje. S neustálym pokrokom v technológiách, ako je umelá inteligencia, internet vecí a veľké dáta, budú budúce priemyselné roboty inteligentnejšie, schopné autonómneho úsudku, rozhodovania-a spolupráce s inými zariadeniami s cieľom dosiahnuť efektívnejšie výrobné režimy.
Priemyselné roboty nie sú určené na to, aby úplne nahradili ľudskú prácu, ale na to, aby úzko spolupracovali s ľuďmi, uvoľnili ľudskú prácu a umožnili ľuďom sústrediť sa viac na tvorivosť, rozhodovanie a{0}}rozhodovanie a prácu na vyššej{1}}úrovni. V ére Industry 4.0 sú roboty mostom medzi technológiou a produktivitou a hlavnou hnacou silou transformácie moderného výrobného priemyslu.