Robot przemysłowy – manipulacyjnyrobot przemysłowy jest automatycznie sterowaną, programowalną, wielozadaniowąmaszynąmanipulacyjną o wielustopniach swobody, posiadającą właściwości manipulacyjne lub lokomocyjne, stacjonarną lub mobilną, dla ważnych zastosowań przemysłowych[1]. Programowalność jest kluczową cechą robotów, odróżniającą je od mechanicznych manipulatorów. Oznacza, że zaprogramowane ruchy lub funkcje pomocnicze robota mogą być zmienianie bez zmiany struktury mechanicznej lub układu sterowania[2].
Przyjmuje się, że rozwój techniki robotyzacyjnej rozpoczął się ok. 1954 r., mimo iż już w 1937 roku Griffith P. Taylor skonstruował urządzenie spełniające definicję robota przemysłowego, zawartą w normie ISO. Był to dźwig o pięciu osiach obrotu, napędzany pojedynczym silnikiem elektrycznym, skonstruowany z części dla modelarzy i majsterkowiczów „Meccano”. Program dla robota był dostarczany na papierowej taśmie perforowanej[3]. Data 1954 jest związana z rozpoczęciem prac naukowo-badawczych nad budową maszyn manipulacyjnych dla przemysłu nuklearnego i poszukiwań oceanograficznych w USA. Pierwszy programowalny robot został zaprojektowany w 1954 r. przez Georga Devola. W 1956 r. prawa autorskie do tego robota wykupił student fizyki Uniwersytetu ColumbiaJoseph Engelberger, który założył firmę Unimation Company. Drugą firmą-prekursorem robotyki była Versatran. Pierwsze na świecie roboty przemysłowe, Unimate 1900 wyprodukowane przez Unimation, zainstalowano w fabryce General Motors w Trenton w stanie New Jersey w 1961 roku[4]. Obsługiwały wysokociśnieniową maszynę odlewniczą[5]. Praktycznie równolegle w zakładach Forda zainstalowano pierwszy Versatran Model C do obsługi prasy tłoczącej dwie podobne części karoserii[6].
Do roku 2013 najpopularniejszym robotem przemysłowym na świecie byłIRB 2400 firmyABB (ponad 14 tysięcy pracujących robotów[7]).
Można wyróżnić trzy fazy rozwoju robotów i wytwarzającego je przemysłu:
I (1954 – połowa lat 70.)- początkowy okres rozwoju; pierwsze jednostki wytworzone przez firmy Unimation, Versatran i Prab pojawiły się w 1962 r. w USA i w 1968 r. w Europie.
II (połowa lat 70. – koniec lat 70.) – kilka firm amerykańskich podjęło produkcję przede wszystkim na potrzeby przemysłu motoryzacyjnego.
III (po 1979) – gwałtowny rozwój robotyzacji, wzrost liczby producentów, odbiorców, nowych modeli i zastosowań[8]
Pierwsze prace nad konstrukcją robotów przemysłowych w Polsce podjęto na początku lat 70.[9] Od 1976 r. prace naukowo-badawcze były prowadzone równolegle w kilkunastu ośrodkach, m.in. w Przemysłowym Instytucie Automatyki i Pomiarów,Instytucie Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie oraz w Centrum Badawczo-Konstrukcyjnym Obrabiarek w Pruszkowie.
Pierwsze udane zastosowanie robotów w polskim przemyśle nastąpiło w 1976 r. w Olkuskiej Fabryce Naczyń Emaliowanych. Maszyny firmy DeVilbiss-Tallfa (obecnie ABB) zastosowano do zrobotyzowanego emaliowania natryskowego wanien i zlewozmywaków.
15 robotów firmy Unimation zostało zainstalowane w linii montażowej do zgrzewania punktowego nadwozia samochodu osobowego Polonez[10]. Wykonywały one 384 z 1995 punktów zgrzewnych[11].
Szacunkowa roczna podaż robotów przemysłowych w Polsce w latach 2000–2009 (źródło World Robotics 2009)
Roboty przemysłowe stosuje się w celu zastąpienia ludzi w pracy na stanowiskach uciążliwych i niebezpiecznych. Najczęściej wykonują one zadania ryzykowne (np. obsługa prasy lub praca w środowisku agresywnym chemicznie), monotonne (np. obsługataśmy produkcyjnej) czy wymagające dużej siły fizycznej (np. rozładunek, załadunek), bądź wyjątkowej precyzji (np. zaawansowana obróbka materiałowa). Z drugiej strony stosowanie robotów ma na celu zwiększenie poziomu produkcji oraz zwiększenie wydajności i obniżenie kosztów produkcji. Roboty przemysłowe znajdują zastosowanie głównie w przemyśle elektromaszynowym, ale także w górnictwie, rolnictwie, transporcie, budownictwie, łączności, przemyśle chemicznym, leśnictwie, medycynie, hotelarstwie, kosmonautyce[12].
Ponieważrobotyka jest stosunkowo młodą dziedziną nauki i nie jest jeszcze w pełni sformalizowana dlatego też nie ma jednego oficjalnegopodziału. Klasyfikację można przeprowadzić na podstawiebudowy,mobilności,sterowania oraz inne kryteria podziału:
Monolitycznej (stałej strukturze kinematycznej) konstrukcje można uzupełnićchwytakiem lub akcesorium dopuszczonym przez producenta.
Modułowej (zmienna struktura kinematyczna) konstrukcje można całkowicie przekonfigurować dokładając, zabierając lub wymieniając moduł.
Pseudo modułowej Posiadają jednolitąstrukturę kinematyczną z możliwością wymiany niektórych elementów (zazwyczaj ostatnich ogniw w łańcuchu kinematycznym)
Roboty kartezjańskie –Układ współrzędnych jest prostokątny a przestrzeń ruchu prostopadłościenna. Roboty tego typu wykorzystywane do transportu elementów oraz montażu. Nazywane także robotamisuwnicowymi.
Roboty cylindryczne – Posiadają cylindryczną przestrzeń ruchową. Posiadają dwie prostopadłe względem siebie osie przesuwne i jedną obrotową.
Roboty SCARA – Posiadają trzyosie, przy czym dwie o ruchu obrotowym równoległym względem siebie, jedną postępową. Dzięki swojej budowie pozwalają na precyzyjny i szybki montaż lub pakowanie.
Roboty sferyczne – Posiadają jeden liniowy i dwa obrotowe zespoły ruchu.
Roboty przegubowe (antropomorficzne) – Są one najbardziej rozpowszechnione wśród robotów przemysłowych. Wszystkie 3 osie są obrotowe, działaniem i budową przypominające górną kończynę człowieka. Stosuje się je w przenoszeniu,paletyzacji,spawaniu,zgrzewaniu,lakierowaniu i innych.
Wyróżnia się cztery podstawowe typy robotów przemysłowych:
robot sekwencyjny – robot z układem sterowania, w którym ruchy w poszczególnych osiach następują w określonej kolejności, a zakończenie jednego ruchu inicjuje kolejny (PN-EN ISO 8373 2.10)
robot sterowany według trajektorii – robot wykonujący procedurę sterowania, za pomocą której jest regulowany ruch w trzech lub większej liczbie osi do następnej żądanej pozycji (PN-EN ISO 8373.211)
robot adaptacyjny – robot mający sterowanie sensoryczne, sterowanie adaptacyjne lub funkcję uczenia się z układem sensorycznym (PN-EN ISO 8373 2.12)
robot mobilny – robot, który przenosi wszystkie środki niezbędne do jego kontroli i ruchu (układy zasilania, sterowania, napędu) (PN-EN ISO 8373 2.13)[15]
Pokrowiec ochronny to kompatybilnaosłona ochronna współpracująca zmaszyną lub manipulatorem. Stanowi ochronę części eksploatacyjnych maszyny przed bezpośrednim działaniem czynników środowiska pracy. Pokrowiec jest dopasowany do robota konstrukcyjnie i technologicznie, dzięki czemu maszyna ma swobodę ruchów.
W zależności od przeznaczenia pokrowiec ochronny izoluje robota[16] od bezpośredniego działania czynników środowiska pracy urządzenia.Konstrukcja pokrowca oraz jego materiał chroni robota przed działaniem:
substancji chemicznych, które są obecne w większościprocesów produkcyjnych. Pokrowiec zapobiega wnikaniu substancji chemicznych razem zwilgocią lub zanieczyszczaniami stałymi, które pojawiają się namaszynach pod wpływem pracy. W zależności od środowiska są to substancje oleiste,smary, ciecze opH kwasowym lub zasadowym, sole etc.,
wilgoci i odprysków cieczy – w tym opary cieczy znad parującychzbiorników wodnych, kąpieli technologicznych, kąpieli myjących, odpryski cieczy stosowanych doobróbki mechanicznej, opary środków smarujących formy etc.
Do wykonania pokrowców ochronnych na roboty przemysłowe wykorzystywane są głównie impregnowanetkaniny techniczne[18]. Wynikowe właściwości fizykochemiczne materiałów technicznych zależą od:
odlewnictwa –osłony ochronne mają za zadanie ochronęurządzeń przed wpływem wysokiejtemperatury oraz gorących cząstek stałych takich jak odpryskimetali. W tego typu środowisku roboty iurządzenia narażone są na działaniepromieniowania cieplnego, na rozpryski płynnego, gorącegometalu iżużlu, kontaktu z gorącymi przedmiotami czy skutkami tworzenia sięłuków elektrycznych. W pokrowcach stosuje się specjalne, warstwowe materiały, które z jednej strony stanowiąbarierę cieplną (współczynnik odbicia promieniowania cieplnego ok. 97%), z drugiej strony, za sprawą użytej warstwy wykonanej z tkaniny aramidowej, pokrowce zapewniają odpowiednią trwałość iwytrzymałość mechaniczną.
lakiernictwa –osłony ochronne jednorazowego użytku, które wspomagają utrzymać czystość maszyny, dyszy lakierującej. Stworzone w celu ochrony urządzeń lakierniczych w procesielakierowania powierzchni, klejenia lub przetwarzania materiałów (substancje takie jak: farby rozcieńczalne,farby proszkowe, podkłady, substancje używane w produkcjimateriałów kompozytowych). Pokrowce stanowią ochronę przedsubstancjami chemicznymi w formieaerozolu, drobnych rozprysków lub strug cieczy. Nie wchłaniają ciekłych substancji chemicznych orazwilgoci. Tworzą trwałą barierę ochronną dla cząstek o średnicy powyżej 1mikrona. Pokrowce posiadają specjalne wykończenie antystatyczne, które zapobiega przywieraniukurzu,pyłów i aerozolów powstałych podczasprocesów technologicznych wprzemyśle.
spawalnictwa – pokrowce ochronne stosowane wprzemyśle spawalniczym, mające za zadanie ochronę maszyny przed działaniem gorących odpryskówmetali, ochronę przedpyłem, zanieczyszczeniami stałymi, wysokątemperaturą[20]. Pokrowce znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie istnieje zagrożenie uszkodzenia maszyn poprzez działanie iskier i cząstek roztopionegometalu, różnego rodzajuprocesy spawalnicze,lutowanie,zgrzewanie, cięcie metali etc. Osłony zabezpieczająurządzenia, roboty spawalnicze[21], zgrzewadła oraz obszary wokół tych urządzeń. Chronią i porządkują przewody spawalnicze, organizują roboczą przestrzeń spawacza lub robota specjalnymi kurtynami spawalniczymi.
przemysłu spożywczego –osłony ochronne mające za zadanie ochronę robota przedwilgocią i bezpośrednim działaniem substancji używanych wprzemyśle spożywczym (tłuszcze, oleje, środki higieniczne i środki do czyszczenia stanowiska).
aplikacji specjalnych –osłony ochronne mające za zadanie ochronęmaszyn o ściśle sprecyzowanych wymaganiach. Znajdują zastosowanie w pomieszczeniach produkcyjnych typuclean room oraz przemysł farmaceutyczny. Osłony mają za zadanie ochronęurządzeń, mechanizmów oraz elementów peryferyjnych takich jak zgrzewadła,pistolety natryskowe, różnego rodzaju przewody, węże, rury czy kable.Osłony porządkująstanowisko pracy, zabezpieczają przed plątaniem kabli i przewodów jednocześnie wydłużając ich żywotność.
↑Jan Żurek: Podstawy robotyzacji. Poznań: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2004, s. 11.ISBN 83-7143-431-6.
↑Ryszard Zdanowicz: Robotyzacja procesów technologicznych. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 1999, s. 7.ISBN 83-88000-56-X.
↑Jan Żurek: Podstawy robotyzacji. Poznań: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2004, s. 14.ISBN 83-7143-431-6.
↑Jan Żurek: Stan i tendencje rozwojowe robotyzacji procesów technologicznych. Poznań: Wydawnictwo Poznańskiego Towarzystwa Przyjaciół Nauk, 1997, s. 13.ISBN 83-7063-171-1.
↑Jan Żurek: Podstawy robotyzacji. Poznań: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2004, s. 9.ISBN 83-7143-431-6.
↑Robotyka przemysłowa w Polsce i na świecie – sytuacja na rynku po kryzysie. „Automatyka podzespoły aplikacje”, s. 53, 05/2010. AVT. ISSN1896-6381.
↑J. Honczarenko,Roboty przemysłowe. Budowa i zastosowanie, Warszawa 2004.
↑Jan Żurek: Podstawy robotyzacji. Poznań: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2004, s. 10.ISBN 83-7143-431-6.
↑Stowarzyszenie Naukowo-Techniczne Inżynierów i Techników Przemysłu Chemicznego i Przemysłu Materiałów Budowlanych: Katalog Materiałów Antykorozyjnych. Warszawa: Wydawnictwo Czasopism Technicznych.NOT, 1962. Brak numerów stron w książce
↑J. Matusiak, J. Wyciślik. Ocena zagrożeń chemicznych i pyłowych w środowisku pracy przy innowacyjnych metodach spawania, lutospawania i zgrzewania różnych materiałów konstrukcyjnych. „BIULETYN INSTYTUTU SPAWALNICTWA nr 5/2013”.brak numeru strony
