Průmyslové roboty a manipulátory

Historie
Dějiny lidstva jsou i dějinami úsilí člověka o znásobení jeho možností, zlepšení
životních podmínek a uspokojení životních potřeb. Cesta k tomuto cíli nejspolehlivěji vede
přes rozvoj výroby. Její podstatné urychlení zaznamenáváme od průmyslové revoluce,
s dalšími významnými pokroky zavedením mechanizace, později automatizace a v jejím
rámci robotizace.

Sám pojem robot se objevil, v roce 1920 v Čapkově hře R.U.R.,
Významný krok v smyslu automatizace a robotiky je spojen se jmény Taylor a Henry Ford jako
první na světě založil pásovou výrobu automobilů (1910). F.W.Taylor, zakladatel
tzv."vědeckého řízení" se mimo jiné zabýval normováním práce a rozkladem složitých
činností pracovníků ve výrobě až na jednotlivé úkony a pohyby ruky. To podstatně přispělo
k racionalizaci a organizaci pásové výroby a možnosti zaměstnávat u pásu nekvalifikované
pracovníky a případně najít pro zvýšení jejich výkonu jednoduché mechanizační prostředky.
Tyto postupy se rychle rozšiřovaly pro svou výhodnost i do dalších odvětví průmyslu a
umožnily vznik sériové a hromadné výroby a také výrobních linek.

Nároky na produktivitu a kvalitu strojírenské výroby podstatně narostly v období 2.
světové války, v souvislosti s rychlým vývojem zbrojní a dopravní techniky a její spotřebou
v době válečných střetů. Snaha o zvýšení výrobnosti strojů vedla ke vzniku patentů a
vynálezů, mezi jiným k uplatnění technologie kopírování při hromadné a sériové výrobě i
složitých součástí, např. leteckých vrtulí.

U vývoje prvního průmyslového robotu byli američtí inženýři Georg Devol a Joseph
Engelberger, kteří začali spolupracovat na jeho vývoji od roku 1956. V roce 1958 založili
firmu Unimation pro výrobu svého robotu Unimate 1900. Nejdříve ho ověřovali ve vlastní
firmě, ale již v roce 1961 byly tyto roboty úspěšně nasazeny v Trentonu (New Persey, USA) u
General Motors. Roboty byly nasazeny jako náhrada pracovníků, obsluhujících stroje pro lití
pod tlakem, pro uvolnění žhavých a těžkých odlitků z formy. Robot měl sférickou
kinematickou koncepci v polohovacím ústrojí a jeho konstruktéři velmi rozumně obešli
problémy s elektropohony použitím hydropohonů, které vyhověly jak z hlediska potřebných
výkonů, tak i požadavků na řízení. Roboty se velmi osvědčily a byly také, většinou jako první
roboty, licenčně vyráběny v dalších průmyslově vyspělých státech – 1967 v Anglii, 1968 ve Švédsku a Japonsku, a dalších evropských státech. V pořadí druhý robot Versatran, opět
s hydropohony, vznikl v roce 1962 v USA a rovněž šlo o úspěšnou konstrukci.
Dodejme, že vývoj dalších typů robotů a jejich počet pak začal rychle narůstat.

Rozdělení robotů
Manipulační zařízení typu robotů mohou být rozděleny podle různých kriterií – počtu
stupňů volnosti, kinematické struktury, použitých pohonů, geometrie pracovního prostoru,
pohybových charakteristik, způsobu řízení, způsobu programování, aj.
Historicky první rozdělení byla postavena na vývoji definice robotu, která se zpočátku zaměřila na odlišnosti manipulátorů a robotů z hlediska řízení a programování. Byly preferovány pojmy:
• Manipulátor (případně jednoúčelový manipulátor, manipulátor s pevným programem, apod.),
• Synchronní manipulátor
• Robot (manipulátor s pružným programem)
• Adaptivní robot (robot reagující na změny pracovní scény)
• Kognitivní robot (robot s určitou – ale blíže nedefinovanou – mírou umělé inteligence)

rozdělení podle kriterií:

  1. Počtu stupňů volnosti robotu
    • Univerzální robot – se 6 stupni volnosti, jednoznačně vymezující v kartézském souřadném systému polohu a orientaci objektu manipulace
    • Redundantní robot – s více než 6 stupni volnosti, využívající větší volnosti k obcházení překážek, nebo k pohybu ve stísněném prostoru
    • Deficitní robot – s méně než 6 stupni volnosti (některé Scara roboty, se 3-4 stupni volnosti, provádějící montáž prvků v rovině)
  2. Podle kinematické struktury
    • Sériové roboty – s otevřeným kinematickým řetězcem manipulátoru (open-loop chain)
    • Paralelní roboty - s uzavřeným kinematickým řetězcem manipulátoru (closed-loop chain)
    • Hybridní roboty – kombinující oba typy řetězců
  3. Podle druhu pohonů, s pohony
    • Elektrickými
    • Hydraulickými
    • Pneumatickými
    V současnosti početně jednoznačně převažují konstrukce PRaM s elektrickými pohony. Pokud jsou požadovány vysoké nosnosti používají se hydraulické pohony a pro vysoké rychlosti pneumatické pohony.
  4. Podle vykonávaných činností a oblastí nasazení
    • Průmyslové roboty – užívané při
    činnostech spojených s výrobou různých produktů
    • Servisní roboty – užívané při obslužných činnostech, buď humánních (zdravotnictví, domácí práce, aj.) nebo v průmyslu, či službách (stavebnictví, hlídání objektů, údržba, zj.) Servisní roboty (viz historický vývoj) zaznamenávají od konce 90. let minulého stolení mimořádně rychlý vývoj, adekvátně rozvoji jednotlivých subsystémů a jejich prvků. A vzhledem k poptávce po automatizaci stále nových segmentů služeb je dán předpoklad dlouhodobého rozvoje této techniky. Typická pro servisní roboty je jejich mobilita.
  5. Podle geometrie pracovního prostoru
    • Kartézské
    • Cylindrické
    • Sférické
    • Angulární
    • Scara
  6. Podle kompaktnosti konstrukce a funkční autonomnosti pohybových jednotek robotů
    • Univerzální
    • Modulární (modulové)

Hodnocení referátu Průmyslové roboty a manipulátory

Líbila se ti práce?

Podrobnosti

  Tomáš Šrom
  28. prosinec 2012
  6 332×
  713 slov

Komentáře k referátu Průmyslové roboty a manipulátory