's Werelds eersteindustriële robotwerd geboren in de Verenigde Staten in 1962. De Amerikaanse ingenieur George Charles Devol jr. stelde "een robot voor die flexibel kan reageren op automatisering door middel van leren en afspelen". Zijn idee wekte de vonk bij ondernemer Joseph Frederick Engelberger, die bekend staat als de "vader van de robots", en daarmee deindustriële robotde naam “Unimate (= een werkpartner met universele mogelijkheden)” werd geboren.
Volgens ISO 8373 zijn industriële robots manipulatoren met meerdere gewrichten of robots met meerdere vrijheidsgraden voor de industriële sector. Industriële robots zijn mechanische apparaten die automatisch werk verrichten en die afhankelijk zijn van hun eigen energie- en besturingsmogelijkheden om verschillende functies uit te voeren. Ze kunnen menselijke commando's accepteren of werken volgens voorgeprogrammeerde programma's. Moderne industriële robots kunnen ook handelen volgens de principes en richtlijnen die zijn geformuleerd door kunstmatige intelligentie (AI).
Typische toepassingen van industriële robots zijn onder meer lassen, verven, monteren, verzamelen en plaatsen (zoals verpakken, palletiseren en SMT), productinspectie en -testen, enz. Alle werkzaamheden worden uitgevoerd met efficiëntie, duurzaamheid, snelheid en nauwkeurigheid.
De meest gebruikte robotconfiguraties zijn gelede robots, SCARA-robots, deltarobots en cartesiaanse robots (overheadrobots of xyz-robots). Robots vertonen verschillende graden van autonomie: sommige robots zijn geprogrammeerd om specifieke handelingen herhaaldelijk (repetitieve handelingen) getrouw, zonder variatie en met hoge nauwkeurigheid uit te voeren. Deze handelingen worden bepaald door geprogrammeerde routines die de richting, versnelling, snelheid, vertraging en afstand van een reeks gecoördineerde handelingen specificeren. Andere robots zijn flexibeler, omdat ze mogelijk de locatie van een object of zelfs de uit te voeren taak op het object moeten identificeren. Voor nauwkeurigere geleiding bevatten robots bijvoorbeeld vaak machine vision-subsystemen als visuele sensoren, verbonden met krachtige computers of controllers. Kunstmatige intelligentie, of alles wat verward wordt met kunstmatige intelligentie, wordt een steeds belangrijkere factor in moderne industriële robots.
George Devol stelde als eerste het concept van een industriële robot voor en vroeg in 1954 patent aan. (Het patent werd in 1961 verleend.) In 1956 richtten Devol en Joseph Engelberger samen Unimation op, gebaseerd op Devols oorspronkelijke patent. In 1959 werd Unimations eerste industriële robot geboren in de Verenigde Staten, wat een nieuw tijdperk in robotontwikkeling inluidde. Unimation gaf later licenties voor zijn technologie aan Kawasaki Heavy Industries en GKN om respectievelijk in Japan en het Verenigd Koninkrijk Unimations industriële robots te produceren. Unimations enige concurrent was een tijdlang Cincinnati Milacron Inc. in Ohio, VS. Eind jaren zeventig veranderde deze situatie echter fundamenteel toen verschillende grote Japanse conglomeraten soortgelijke industriële robots begonnen te produceren. Industriële robots maakten in Europa snel een vlucht en ABB Robotics en KUKA Robotics brachten in 1973 robots op de markt. Eind jaren zeventig nam de belangstelling voor robotica toe en veel Amerikaanse bedrijven betraden de markt, waaronder grote bedrijven zoals General Electric en General Motors (waarvan FANUC een joint venture met het Japanse FANUC Robotics had opgericht). Amerikaanse startups waren onder andere Automatix en Adept Technology. Tijdens de robotica-hausse in 1984 werd Unimation voor $ 107 miljoen overgenomen door Westinghouse Electric. Westinghouse verkocht Unimation in 1988 aan Stäubli Faverges SCA in Frankrijk, dat nog steeds gelede robots produceert voor algemene industriële en cleanroomtoepassingen, en eind 2004 zelfs de robotica-divisie van Bosch overnam.
Parameters definiëren Aantal assen bewerken – Twee assen zijn nodig om ergens in een vlak te komen; drie assen zijn nodig om ergens in de ruimte te komen. Om de richting van de eindarm (d.w.z. de pols) volledig te controleren, zijn nog eens drie assen (pan, pitch en roll) vereist. Sommige ontwerpen (zoals SCARA-robots) offeren beweging op ten gunste van kosten, snelheid en nauwkeurigheid. Vrijheidsgraden – Meestal hetzelfde als het aantal assen. Werkbereik – Het gebied in de ruimte dat de robot kan bereiken. Kinematica – De daadwerkelijke configuratie van de starre lichaamselementen en gewrichten van de robot, die alle mogelijke robotbewegingen bepaalt. Typen robotkinematica zijn onder andere geleed, cardanisch, parallel en SCARA. Capaciteit of laadvermogen – Hoeveel gewicht de robot kan tillen. Snelheid – Hoe snel de robot zijn eindarmpositie in positie kan krijgen. Deze parameter kan worden gedefinieerd als hoek- of lineaire snelheid van elke as, of als een samengestelde snelheid, dat wil zeggen in termen van eindarmsnelheid. Versnelling – Hoe snel een as kan versnellen. Dit is een beperkende factor, omdat de robot mogelijk zijn maximale snelheid niet kan bereiken bij het uitvoeren van korte bewegingen of complexe paden met frequente richtingsveranderingen. Nauwkeurigheid – Hoe dicht de robot bij de gewenste positie kan komen. Nauwkeurigheid wordt gemeten als hoe ver de absolute positie van de robot van de gewenste positie verwijderd is. De nauwkeurigheid kan worden verbeterd door gebruik te maken van externe sensoren, zoals vision-systemen of infrarood. Reproduceerbaarheid – Hoe goed een robot terugkeert naar een geprogrammeerde positie. Dit is anders dan nauwkeurigheid. De robot kan worden opgedragen om naar een bepaalde XYZ-positie te gaan, maar hij komt slechts tot binnen 1 mm van die positie. Dit is een nauwkeurigheidsprobleem en kan worden gecorrigeerd met kalibratie. Maar als die positie wordt aangeleerd en opgeslagen in het geheugen van de controller, en hij keert elke keer terug naar binnen 0,1 mm van de aangeleerde positie, dan is de herhaalbaarheid binnen 0,1 mm. Nauwkeurigheid en herhaalbaarheid zijn twee heel verschillende meeteenheden. Herhaalbaarheid is meestal de belangrijkste specificatie voor een robot en is vergelijkbaar met "precisie" in metingen – met betrekking tot nauwkeurigheid en precisie. ISO 9283[8] stelt methoden vast voor het meten van nauwkeurigheid en herhaalbaarheid. Doorgaans wordt de robot meerdere keren naar een aangeleerde positie gestuurd, waarbij hij telkens naar vier andere posities gaat en terugkeert naar de aangeleerde positie, en de fout wordt gemeten. De herhaalbaarheid wordt vervolgens gekwantificeerd als de standaarddeviatie van deze monsters in drie dimensies. Een typische robot kan uiteraard positiefouten hebben die de herhaalbaarheid overschrijden, en dit kan een programmeerprobleem zijn. Bovendien zullen verschillende delen van het werkbereik een verschillende herhaalbaarheid hebben, en de herhaalbaarheid zal ook variëren met de snelheid en het laadvermogen. ISO 9283 specificeert dat nauwkeurigheid en herhaalbaarheid worden gemeten bij maximale snelheid en maximale laadvermogen. Dit levert echter pessimistische gegevens op, omdat de nauwkeurigheid en herhaalbaarheid van de robot veel beter zullen zijn bij lichtere lasten en snelheden. Herhaalbaarheid in industriële processen wordt ook beïnvloed door de nauwkeurigheid van de terminator (zoals een grijper) en zelfs door het ontwerp van de "vingers" op de grijper die worden gebruikt om het object vast te pakken. Als een robot bijvoorbeeld een schroef bij zijn kop oppakt, kan de schroef een willekeurige hoek maken. Volgende pogingen om de schroef in het schroefgat te plaatsen, zullen waarschijnlijk mislukken. Dergelijke situaties kunnen worden verbeterd door "inloopfuncties", zoals het taps toelopen (afgeschuind) van de ingang van het gat. Bewegingsbesturing - Voor sommige toepassingen, zoals eenvoudige pick-and-place assemblage, hoeft de robot slechts heen en weer te bewegen tussen een beperkt aantal vooraf ingestelde posities. Voor complexere toepassingen, zoals lassen en verven (spuiten), moet de beweging continu worden bestuurd langs een pad in de ruimte met een specifieke oriëntatie en snelheid. Energiebron - Sommige robots gebruiken elektromotoren, andere hydraulische actuatoren. De eerste is sneller, de laatste is krachtiger en is nuttig voor toepassingen zoals verven, waar vonken explosies kunnen veroorzaken; de lagedruklucht in de arm voorkomt echter het binnendringen van ontvlambare dampen en andere verontreinigingen. Aandrijving - Sommige robots verbinden de motoren via tandwielen met de gewrichten; bij andere zijn de motoren rechtstreeks met de gewrichten verbonden (directe aandrijving). Het gebruik van tandwielen resulteert in meetbare "speling", de vrije beweging van een as. Kleinere robotarmen maken vaak gebruik van DC-motoren met een hoog toerental en een laag koppel. Deze vereisen doorgaans hogere overbrengingsverhoudingen, die het nadeel van speling hebben. In dergelijke gevallen worden vaak harmonische tandwielreductoren gebruikt. Compliantie – Dit is een maatstaf voor de hoek of afstand waarover een kracht die op een as van de robot wordt uitgeoefend, kan bewegen. Door compliantie zal de robot iets lager bewegen wanneer hij een maximale lading draagt dan wanneer hij geen lading draagt. Compliantie beïnvloedt ook de mate van overrun in situaties waarin de acceleratie moet worden verminderd bij een hoge lading.
Plaatsingstijd: 15-11-2024
