Industrieroboter sind mehrgelenkige Manipulatoren oder Maschinen mit mehreren-Freiheitsgraden--, die weit verbreitet in der Industrie eingesetzt werden und über einen gewissen Grad an Automatisierung verfügen. Sie sind auf ihre eigenen Energie- und Steuerungsfähigkeiten angewiesen, um eine Vielzahl industrieller Verarbeitungs- und Fertigungsfunktionen zu realisieren. Industrieroboter werden häufig in verschiedenen Industriebereichen wie der Elektronik, Logistik und Chemie eingesetzt.
Zusammensetzung
Im Allgemeinen bestehen Industrieroboter aus sechs Subsystemen.
Die drei Hauptteile sind der mechanische Teil, der Sensorteil und der Steuerteil.
Die sechs Subsysteme können in mechanische Struktursysteme, Antriebssysteme, Sensorsysteme, Roboter-{0}}Umwelt-Interaktionssysteme, Mensch-Maschine-Interaktionssysteme und Steuerungssysteme kategorisiert werden.
1. Mechanisches Struktursystem
Vom mechanischen Aufbau her werden Industrieroboter grundsätzlich in Serien- und Parallelroboter eingeteilt. Serienroboter zeichnen sich dadurch aus, dass die Bewegung einer Achse den Koordinatenursprung der anderen Achse verändert, während die Bewegung einer Achse eines Parallelroboters den Koordinatenursprung der anderen Achse nicht verändert. Frühe Industrieroboter verwendeten Tandemmechanismen. Ein Parallelmechanismus ist als geschlossener Mechanismus definiert, bei dem die bewegliche und die feste Plattform durch mindestens zwei unabhängige kinematische Ketten verbunden sind, der Mechanismus zwei oder mehr Freiheitsgrade aufweist und parallel angetrieben wird. Der Parallelmechanismus besteht aus zwei Bestandteilen, einem Handgelenk und einem Arm. Der Armbewegungsbereich hat großen Einfluss auf den Bewegungsraum, während das Handgelenk das Verbindungsteil zwischen Werkzeug und Körper darstellt. Im Vergleich zum Tandemroboter bietet der Parallelroboter die Vorteile einer hohen Steifigkeit, einer stabilen Struktur, einer hohen Tragfähigkeit, einer hohen Mikrobewegungsgenauigkeit und einer geringen Bewegungslast. Bei der Positionslösung ist der Tandemroboter leicht positiv zu lösen, aber sehr schwer umgekehrt zu lösen, während der Parallelroboter im Gegensatz dazu schwierig positiv, aber sehr leicht umgekehrt zu lösen ist.
2. Antriebssystem
Das Antriebssystem ist ein Gerät, das das mechanische Struktursystem mit Strom versorgt. Entsprechend der unterschiedlichen Antriebsquellen ist das Antriebssystem in hydraulische, pneumatische, elektrische und mechanische Übertragungsarten unterteilt. Frühe Industrieroboter verwendeten einen hydraulischen Antrieb. Aufgrund der Probleme von Leckagen, Lärm und Instabilität des Hydrauliksystems bei niedrigen Drehzahlen sowie der sperrigen und teuren Antriebseinheit werden hydraulisch angetriebene Industrieroboter nur bei großen Hochleistungsrobotern, Parallelbearbeitungsrobotern und einigen Spezialanwendungen eingesetzt. Der pneumatische Antrieb bietet die Vorteile einer hohen Geschwindigkeit, einer einfachen Systemstruktur, einer einfachen Wartung und eines niedrigen Preises. Allerdings ist der Arbeitsdruck des pneumatischen Geräts gering, es ist nicht einfach, es genau zu positionieren, und wird im Allgemeinen nur für den Endeffektorantrieb von Industrierobotern verwendet. Für das Greifen von Werkstücken und die Montage mittlerer und kleiner Lasten können pneumatische Handgreifer, Drehzylinder und pneumatische Saugnäpfe als Endeffektor eingesetzt werden. Der elektrische Antrieb ist derzeit der am häufigsten verwendete Antriebsmodus. Er zeichnet sich durch einfachen Zugang zur Stromversorgung, schnelle Reaktion, Antriebskraft, Signalerkennung, Übertragung und Verarbeitung aus und kann in einer Vielzahl flexibler Steuerungsmethoden verwendet werden. Der Antriebsmotor wird im Allgemeinen als Schrittmotor oder Servomotor verwendet Reduzierer. Aufgrund der großen Anzahl linearer Antriebsanforderungen bei Parallelrobotern sind Linearmotoren im Bereich der Parallelroboter weit verbreitet.
3. Sensorsystem
Das Roboterwahrnehmungssystem wandelt verschiedene interne Zustandsinformationen und Umgebungsinformationen von Signalen in Daten und Informationen um, die vom Roboter selbst oder zwischen Robotern verstanden und angewendet werden können. Neben der Notwendigkeit, mechanische Größen wahrzunehmen, die mit dem eigenen Arbeitszustand zusammenhängen, wie z. B. Verschiebung, Geschwindigkeit und Kraft, ist die visuelle Wahrnehmungstechnologie ein wichtiger Aspekt der Wahrnehmung von Industrierobotern. Visuelle Servosysteme nutzen visuelle Informationen als Rückmeldungssignale für die Steuerung, um die Position und Haltung des Roboters anzupassen. Bildverarbeitungssysteme werden auch häufig in allen Aspekten der Qualitätsprüfung, Identifizierung von Werkstücken, Lebensmittelsortierung und Verpackung eingesetzt. Das Sensorsystem besteht aus einem internen Sensormodul und einem externen Sensormodul. Der Einsatz intelligenter Sensoren verbessert die Mobilität, Anpassungsfähigkeit und Intelligenz des Roboters.
4.Robot-Umgebungsinteraktionssystem
Das Roboter-Umgebungsinteraktionssystem ist ein System, das die Verbindung und Koordination zwischen dem Roboter und der Ausrüstung in der externen Umgebung realisiert. Roboter und externe Geräte, die in eine Funktionseinheit integriert sind, z. B. Bearbeitungs- und Fertigungseinheit, Schweißeinheit, Montageeinheit. Selbstverständlich können auch mehrere Roboter zu einer Funktionseinheit zusammengefasst werden, um komplexe Aufgaben auszuführen.
5. Mensch-Roboter-Interaktionssystem
Das Mensch-Roboter-Interaktionssystem ist ein Gerät, das Menschen mit Robotern verbindet und an der Robotersteuerung beteiligt ist. Zum Beispiel Standardterminals für Computer, Kommandokonsolen, Informationsanzeigetafeln und Gefahrenmelder.
6. Kontrollsystem
Die Aufgabe des Steuerungssystems besteht darin, die Aktuatoren des Roboters so zu steuern, dass sie die vorgegebenen Bewegungen und Funktionen entsprechend der Bedienungsanleitung des Roboters und den von den Sensoren zurückgekoppelten Signalen ausführen. Wenn der Roboter keine Informationsrückkopplungseigenschaften hat, handelt es sich um ein Steuerungssystem mit offenem Regelkreis. Mit Informationsrückkopplungseigenschaften handelt es sich um ein Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis. Nach dem Steuerungsprinzip kann es in ein Programmsteuerungssystem, ein adaptives Steuerungssystem und ein Steuerungssystem mit künstlicher Intelligenz unterteilt werden. Entsprechend der Form der Steuerung kann die Bewegung in Punktsteuerung und kontinuierliche Flugbahnsteuerung unterteilt werden.
Anwendungen
1.Anwendung beim Palettieren
Bei der Palettierung in verschiedenen Fabriken werden häufig hochautomatisierte Roboter eingesetzt. Das manuelle Palettieren ist sehr aufwändig und arbeitsintensiv, und die Mitarbeiter müssen nicht nur großen Druck aushalten, sondern haben auch eine geringe Arbeitseffizienz. Der Handhabungsroboter kann eine effiziente Klassifizierung und Handhabung entsprechend den Eigenschaften der zu handhabenden Objekte und den Orten, an denen die Objekte kategorisiert werden, durchführen und dabei ihre Formen und die Beschaffenheit der Objekte unverändert beibehalten, wodurch die Kartonladeausrüstung die Palettieraufgabe von Hunderten von Teilen pro Stunde erledigen kann. In der Produktionslinie spielen das Be- und Entladen, der Containerumschlag usw. eine wichtige Rolle.
2. Anwendung beim Schweißen
Schweißroboter sind hauptsächlich für Schweißarbeiten verantwortlich. Verschiedene Branchen haben unterschiedliche industrielle Anforderungen. Daher gibt es bei gängigen Schweißrobotern Punktschweißroboter, Lichtbogenschweißroboter, Laserroboter usw. Die Automobilindustrie ist die am weitesten verbreitete Schweißroboterindustrie. In Bezug auf Schweißschwierigkeit, Schweißmenge, Schweißqualität und andere Aspekte bietet das künstliche Schweißen unvergleichliche Vorteile.
3. Anwendung in der Montage
In der industriellen Produktion stellt die Montage von Teilen einen enormen Arbeitsaufwand dar, der viel Arbeitskraft erfordert. Aufgrund der hohen Fehlerquote und der geringen Effizienz wird die menschliche Montage nach und nach durch Industrieroboter ersetzt. Die Entwicklung von Montagerobotern kombiniert eine Vielzahl von Technologien, darunter Kommunikationstechnik, automatische Steuerung, optische Prinzipien, Mikroelektronik und so weiter. Je nach Montageprozess schreiben die Entwickler entsprechende Programme und wenden diese auf konkrete Montagearbeiten an. Die wichtigsten Merkmale von Montagerobotern sind hohe Montagegenauigkeit, Flexibilität und Langlebigkeit. Aufgrund der Komplexität und Feinheit der Montagearbeiten entscheiden wir uns für Montageroboter, die den Einbau von Elektronikteilen und feinen Automobilteilen durchführen.
4. Anwendung bei der Inspektion
Der Roboter verfügt über mehrdimensionale Zusatzfunktionen. Es kann das Personal in Sonderpositionen ersetzen, beispielsweise bei der Erkennung in Bereichen mit hohem -Risiko, z. B. Bereichen mit nuklearer Kontamination, toxischen Bereichen, Bereichen mit nuklearer Kontamination und unbekannten Bereichen mit hohem -Risiko. Es gibt auch Orte, die Menschen nicht gezielt erreichen können, wie z. B. die Erkennung kranker Körperteile von Patienten, die Erkennung von Industriedefekten und die Erkennung von Leben am Ort der Erdbebenhilfe.
Entwicklungstrend
1. Mensch-Roboter-Kollaboration
Während sich Roboter von der Arbeit auf Distanz zu Menschen zu einer natürlichen Interaktion und Zusammenarbeit mit Menschen entwickeln. Die Ausgereiftheit der Drag-{1}}und-Drag-{1}}Drop-Lern- und manuellen Lehrtechnologie macht die Programmierung benutzerfreundlicher, verringert die professionellen Anforderungen an Bediener und erleichtert die Übertragung der Prozesserfahrung qualifizierter Techniker.
2. Autonom
Derzeit geht der Roboter von der Vorprogrammierung, der Lehrreproduktionssteuerung, der direkten Steuerung, der Fernbedienung und anderen manipulierten Betriebsmodi in die Richtung des autonomen Lernens und des autonomen Betriebs. Intelligente Roboter können den Flugpfad automatisch festlegen und optimieren, Singularitäten automatisch vermeiden, Interferenzen und Kollisionen vorhersagen und Hindernisse entsprechend den Arbeitsbedingungen oder Umgebungsanforderungen vermeiden.
3. Intelligent, informiert, vernetzt
Am Roboter werden immer mehr 3D-Vision- und Kraftsensoren zum Einsatz kommen und der Roboter wird immer intelligenter. Mit der Weiterentwicklung von Sensor- und Erkennungssystemen, künstlicher Intelligenz und anderen Technologien hat sich der Roboter von einer unidirektionalen Steuerung zu einem eigenen Speicher, einer eigenen Anwendungsdatenrichtung und einer schrittweisen Informatisierung entwickelt. Mit der Multi-Roboter-Kollaboration, Steuerung, Kommunikation und anderen technologischen Fortschritten haben Roboter von unabhängigen Individuen bis zur Phase des Internets die Richtung der kooperativen Entwicklung eingeschlagen.