Världens förstaindustrirobotföddes i USA 1962. Den amerikanske ingenjören George Charles Devol, Jr. föreslog "en robot som flexibelt kan svara på automatisering genom undervisning och uppspelning". Hans idé väckte en gnista hos entreprenören Joseph Frederick Engelberger, som är känd som "robotarnas fader", och därmedindustrirobotnamnet "Unimate (= en fungerande partner med universella möjligheter)" föddes.
Enligt ISO 8373 är industrirobotar flerledsmanipulatorer eller robotar med flera frihetsgrader för industriområdet. Industrirobotar är mekaniska enheter som automatiskt utför arbete och är maskiner som förlitar sig på sin egen kraft och kontrollkapacitet för att uppnå olika funktioner. Den kan acceptera mänskliga kommandon eller köra enligt förprogrammerade program. Moderna industrirobotar kan också agera enligt de principer och riktlinjer som formulerats av artificiell intelligensteknologi.
Typiska tillämpningar av industrirobotar inkluderar svetsning, målning, montering, insamling och placering (såsom förpackning, palletering och SMT), produktinspektion och testning, etc.; allt arbete utförs med effektivitet, hållbarhet, snabbhet och noggrannhet.
De vanligaste robotkonfigurationerna är ledade robotar, SCARA-robotar, deltarobotar och kartesiska robotar (overhead-robotar eller xyz-robotar). Robotar uppvisar olika grader av autonomi: vissa robotar är programmerade att utföra specifika åtgärder upprepade gånger (repetitiva åtgärder) troget, utan variation och med hög noggrannhet. Dessa åtgärder bestäms av programmerade rutiner som specificerar riktning, acceleration, hastighet, retardation och avstånd för en serie koordinerade åtgärder. Andra robotar är mer flexibla, eftersom de kan behöva identifiera platsen för ett objekt eller till och med uppgiften som ska utföras på objektet. Till exempel, för mer exakt vägledning, inkluderar robotar ofta maskinseende delsystem som sina visuella sensorer, anslutna till kraftfulla datorer eller kontroller. Artificiell intelligens, eller något som misstas för artificiell intelligens, blir en allt viktigare faktor i moderna industrirobotar.
George Devol föreslog först konceptet med en industrirobot och ansökte om patent 1954. (Patentet beviljades 1961). 1956 grundade Devol och Joseph Engelberger Unimation, baserat på Devols ursprungliga patent. 1959 föddes Unimations första industrirobot i USA, vilket inledde en ny era av robotutveckling. Unimation licensierade senare sin teknologi till Kawasaki Heavy Industries och GKN för att producera Unimates industrirobotar i Japan respektive Storbritannien. Under en period var Unimations enda konkurrent Cincinnati Milacron Inc. i Ohio, USA. Men i slutet av 1970-talet förändrades denna situation i grunden efter att flera stora japanska konglomerat började tillverka liknande industrirobotar. Industrirobotar tog fart ganska snabbt i Europa och ABB Robotics och KUKA Robotics tog ut robotar på marknaden 1973. I slutet av 1970-talet växte intresset för robotik, och många amerikanska företag tog sig in på området, inklusive stora företag som General Electric och General Motors (vars joint venture med japanska FANUC Robotics bildades av FANUC). Amerikanska startups inkluderade Automatix och Adept Technology. Under robotboomen 1984 förvärvades Unimation av Westinghouse Electric för 107 miljoner dollar. Westinghouse sålde Unimation till Stäubli Faverges SCA i Frankrike 1988, som fortfarande tillverkar ledade robotar för allmänna industri- och renrumstillämpningar, och förvärvade till och med Boschs robotavdelning i slutet av 2004.
Definiera parametrar Redigera antal axlar – Två axlar krävs för att komma någonstans i ett plan; tre axlar krävs för att komma någonstans i rymden. För att fullständigt kontrollera pekningen av ändarmen (dvs handleden) krävs ytterligare tre axlar (panorering, stigning och rullning). Vissa konstruktioner (som SCARA-robotar) offrar rörelse för kostnad, hastighet och noggrannhet. Frihetsgrader – Vanligtvis samma som antalet axlar. Arbetshölje – Det område i rymden som roboten kan nå. Kinematik – Den faktiska konfigurationen av robotens stela kroppselement och leder, som bestämmer alla möjliga robotrörelser. Typer av robotkinematik inkluderar artikulerad, kardanisk, parallell och SCARA. Kapacitet eller lastkapacitet – Hur mycket vikt roboten kan lyfta. Hastighet – Hur snabbt roboten kan få sin ändarmsposition på plats. Denna parameter kan definieras som vinkel- eller linjärhastighet för varje axel, eller som en sammansatt hastighet, alltså i termer av ändarmshastighet. Acceleration – Hur snabbt en axel kan accelerera. Detta är en begränsande faktor, eftersom roboten kanske inte kan nå sin maximala hastighet när den utför korta rörelser eller komplexa banor med frekventa riktningsändringar. Noggrannhet – Hur nära roboten kan komma till önskad position. Noggrannheten mäts som hur långt robotens absoluta position är från den önskade positionen. Noggrannheten kan förbättras genom att använda externa avkänningsenheter som synsystem eller infraröd. Reproducerbarhet – Hur väl en robot återgår till en programmerad position. Detta skiljer sig från noggrannhet. Den kan bli tillsagd att gå till en viss XYZ-position och den går bara till inom 1 mm från den positionen. Detta är ett noggrannhetsproblem och kan korrigeras med kalibrering. Men om den positionen lärs in och lagras i styrenhetens minne, och den återgår till inom 0,1 mm från den inlärda positionen varje gång, då är dess repeterbarhet inom 0,1 mm. Noggrannhet och repeterbarhet är väldigt olika mått. Repeterbarhet är vanligtvis den viktigaste specifikationen för en robot och liknar ”precision” vid mätning – med hänvisning till noggrannhet och precision. ISO 9283[8] fastställer metoder för att mäta noggrannhet och repeterbarhet. Vanligtvis skickas roboten till en inlärd position flera gånger, varje gång den går till fyra andra positioner och återgår till den inlärda positionen, och felet mäts. Repeterbarheten kvantifieras sedan som standardavvikelsen för dessa prover i tre dimensioner. En typisk robot kan naturligtvis ha positionsfel som överstiger repeterbarheten, och detta kan vara ett programmeringsproblem. Dessutom kommer olika delar av arbetshöljet att ha olika repeterbarhet, och repeterbarheten kommer också att variera med hastighet och nyttolast. ISO 9283 specificerar att noggrannhet och repeterbarhet mäts vid maximal hastighet och vid maximal nyttolast. Detta ger dock pessimistisk data, eftersom robotens noggrannhet och repeterbarhet blir mycket bättre vid lättare belastningar och hastigheter. Repeterbarheten i industriella processer påverkas också av terminatorns noggrannhet (som en gripare) och till och med av utformningen av "fingrarna" på griparen som används för att greppa föremålet. Till exempel, om en robot tar upp en skruv i huvudet, kan skruven vara i en slumpmässig vinkel. Efterföljande försök att placera skruven i skruvhålet kommer sannolikt att misslyckas. Situationer som dessa kan förbättras genom "inledningsfunktioner", som att göra ingången till hålet avsmalnande (avfasad). Rörelsekontroll – För vissa applikationer, såsom enkla plock- och platsmonteringsoperationer, behöver roboten bara gå fram och tillbaka mellan ett begränsat antal förinlärda positioner. För mer komplexa applikationer, såsom svetsning och målning (spraymålning), måste rörelsen kontinuerligt kontrolleras längs en bana i rymden med en specificerad orientering och hastighet. Strömkälla – Vissa robotar använder elmotorer, andra använder hydrauliska ställdon. Den förra är snabbare, den senare är mer kraftfull och är användbar för applikationer som målning där gnistor kan orsaka explosioner; dock förhindrar lågtrycksluften inuti armen inträngning av brandfarliga ångor och andra föroreningar. Drivning – Vissa robotar kopplar motorerna till lederna genom växlar; andra har motorerna anslutna direkt till lederna (direktdrift). Användningen av kugghjul resulterar i mätbart "backlash", vilket är den fria rörligheten för en axel. Mindre robotarmar använder ofta höghastighetsmotorer med lågt vridmoment, som vanligtvis kräver högre utväxlingar, vilket har nackdelen med glapp, och i sådana fall används ofta harmoniska växelreducerare istället. Överensstämmelse – Detta är ett mått på mängden vinkel eller avstånd som en kraft som appliceras på en axel hos roboten kan röra sig. På grund av efterlevnad kommer roboten att röra sig något lägre när den bär en maximal nyttolast än när den inte bär någon nyttolast. Efterlevnad påverkar också mängden överskridande i situationer där accelerationen behöver minskas med hög nyttolast.
Posttid: 2024-nov-15
