1. De oorsprong van industriële robots De uitvinding van industriële robots gaat terug tot 1954, toen George Devol patent aanvroeg op programmeerbare onderdelenconversie. Na een samenwerking met Joseph Engelberger werd 's werelds eerste robotbedrijf Unimation opgericht en werd de eerste robot in 1961 in gebruik genomen op de productielijn van General Motors, voornamelijk voor het trekken van onderdelen uit een spuitgietmachine. De meeste hydraulisch aangedreven universele manipulatoren (Unimates) werden in de daaropvolgende jaren verkocht, gebruikt voor het manipuleren van carrosseriedelen en puntlassen. Beide toepassingen waren succesvol, wat aangeeft dat robots betrouwbaar kunnen werken en een gestandaardiseerde kwaliteit kunnen garanderen. Al snel begonnen veel andere bedrijven industriële robots te ontwikkelen en te produceren. Een door innovatie gedreven industrie was geboren. Het duurde echter vele jaren voordat deze industrie echt winstgevend werd.
2. Stanford Arm: Een grote doorbraak in de robotica De baanbrekende "Stanford Arm" werd in 1969 ontworpen door Victor Scheinman als prototype voor een onderzoeksproject. Hij was een ingenieursstudent aan de faculteit Werktuigbouwkunde en werkte bij het Stanford Artificial Intelligence Laboratory. De "Stanford Arm" heeft 6 vrijheidsgraden en de volledig geëlektrificeerde manipulator wordt bestuurd door een standaardcomputer, een digitaal apparaat genaamd PDP-6. Deze niet-antropomorfe kinematische structuur heeft een prisma en vijf draaigewrichten, waardoor het gemakkelijk is om de kinematische vergelijkingen van de robot op te lossen, waardoor het rekenvermogen wordt versneld. De aandrijfmodule bestaat uit een gelijkstroommotor, een harmonische aandrijving en een tandwielreductor, een potentiometer en een toerenteller voor positie- en snelheidsfeedback. Later robotontwerp werd sterk beïnvloed door Scheinmans ideeën.
3. De geboorte van de volledig geëlektrificeerde industriële robot. In 1973 introduceerde ASEA (nu ABB) 's werelds eerste microcomputergestuurde, volledig geëlektrificeerde industriële robot, de IRB-6. Deze kan continu bewegen, wat een vereiste is voor booglassen en -bewerking. Dit ontwerp heeft zich naar verluidt zeer robuust bewezen en de robot heeft een levensduur tot wel 20 jaar. In de jaren 70 werden robots snel verspreid naar de auto-industrie, voornamelijk voor lassen en laden en lossen.
4. Revolutionair ontwerp van SCARA-robots In 1978 ontwikkelde Hiroshi Makino aan de Universiteit van Yamanashi in Japan een Selectively Compliant Assembly Robot (SCARA). Dit baanbrekende, vierassige, kosteneffectieve ontwerp was perfect afgestemd op de behoeften van de assemblage van kleine onderdelen, omdat de kinematische structuur snelle en soepele armbewegingen mogelijk maakte. Flexibele assemblagesystemen gebaseerd op SCARA-robots met een goede compatibiliteit met het productontwerp hebben de ontwikkeling van elektronische en consumentenproducten in grote aantallen wereldwijd sterk bevorderd.
5. Ontwikkeling van lichtgewicht en parallelle robots De eisen aan robotsnelheid en -massa hebben geleid tot nieuwe kinematische en transmissieontwerpen. Vanaf het begin was het verminderen van de massa en traagheid van de robotstructuur een belangrijk onderzoeksdoel. Een gewichtsverhouding van 1:1 tot de menselijke hand werd beschouwd als de ultieme maatstaf. In 2006 werd dit doel bereikt door een lichtgewicht robot van KUKA. Het is een compacte robotarm met zeven vrijheidsgraden en geavanceerde krachtregelingsmogelijkheden. Een andere manier om het doel van een lichtgewicht en stijve structuur te bereiken, wordt sinds de jaren 80 onderzocht en nagestreefd, namelijk de ontwikkeling van parallelle bewerkingsmachines. Deze machines verbinden hun eindeffectoren met de machinebasismodule via 3 tot 6 parallelle beugels. Deze zogenaamde parallelle robots zijn zeer geschikt voor hoge snelheid (zoals voor grijpen), hoge precisie (zoals voor bewerken) of het hanteren van hoge lasten. Hun werkruimte is echter kleiner dan die van vergelijkbare serie- of open-loop robots.
6. Cartesiaanse robots en tweehandige robots. Momenteel zijn cartesiaanse robots nog steeds bij uitstek geschikt voor toepassingen die een brede werkomgeving vereisen. Naast het traditionele ontwerp met driedimensionale orthogonale translatie-assen, stelde Gudel in 1998 een gekerfde cilinderframestructuur voor. Dit concept maakt het mogelijk dat één of meer robotarmen in een gesloten transportsysteem kunnen bewegen en volgen. Op deze manier kan de werkruimte van de robot met hoge snelheid en precisie worden verbeterd. Dit kan met name waardevol zijn in de logistiek en machinebouw. De delicate bediening van de twee handen is cruciaal voor complexe assemblagetaken, gelijktijdige bewerkingen en het laden van grote objecten. De eerste commercieel verkrijgbare synchrone tweehandige robot werd in 2005 door Motoman geïntroduceerd. Als tweehandige robot die het bereik en de behendigheid van een menselijke arm nabootst, kan hij worden geplaatst in een ruimte waar voorheen werknemers werkten. Daardoor kunnen de investeringskosten worden verlaagd. De robot beschikt over 13 bewegingsassen: 6 in elke hand, plus één as voor basisrotatie.
7. Mobiele robots (AGV's) en flexibele productiesystemen Tegelijkertijd ontstonden er automatisch geleide voertuigen (AGV's) voor industriële robotica. Deze mobiele robots kunnen zich over een werkruimte verplaatsen of worden gebruikt voor het van punt tot punt laden van apparatuur. In het concept van geautomatiseerde flexibele productiesystemen (FMS) zijn AGV's een belangrijk onderdeel geworden van padflexibiliteit. Oorspronkelijk vertrouwden AGV's op vooraf voorbereide platforms, zoals ingebedde draden of magneten, voor bewegingsnavigatie. Ondertussen worden vrij navigerende AGV's gebruikt in grootschalige productie en logistiek. Hun navigatie is meestal gebaseerd op laserscanners, die een nauwkeurige 2D-kaart van de huidige werkelijke omgeving bieden voor autonome positionering en het vermijden van obstakels. Vanaf het begin werd gedacht dat de combinatie van AGV's en robotarmen automatisch gereedschapsmachines kon laden en lossen. Maar in werkelijkheid bieden deze robotarmen alleen economische en kostenvoordelen in bepaalde specifieke gevallen, zoals het laden en lossen van apparaten in de halfgeleiderindustrie.
8. Zeven belangrijke ontwikkelingstrends van industriële robots Vanaf 2007 kan de evolutie van industriële robots worden gekenmerkt door de volgende belangrijke trends: 1. Kostenreductie en prestatieverbetering - De gemiddelde eenheidsprijs van robots is gedaald tot 1/3 van de oorspronkelijke prijs van gelijkwaardige robots in 1990, wat betekent dat automatisering steeds goedkoper wordt. - Tegelijkertijd zijn de prestatieparameters van robots (zoals snelheid, laadvermogen, gemiddelde tijd tussen storingen MTBF) aanzienlijk verbeterd. 2. Integratie van pc-technologie en IT-componenten - Personal computer (pc)-technologie, software van consumentenkwaliteit en kant-en-klare componenten die door de IT-industrie worden gebracht, hebben de kosteneffectiviteit van robots effectief verbeterd. - Nu integreren de meeste fabrikanten pc-gebaseerde processors evenals programmering, communicatie en simulatie in de controller en gebruiken ze de IT-markt met hoge opbrengst om deze te behouden. 3. Collaboratieve besturing van meerdere robots - Meerdere robots kunnen in realtime worden geprogrammeerd, gecoördineerd en gesynchroniseerd via een controller, waardoor robots nauwkeurig kunnen samenwerken in één werkruimte. 4. Breed gebruik van vision-systemen – Vision-systemen voor objectherkenning, positionering en kwaliteitscontrole worden steeds vaker onderdeel van robotbesturingen. 5. Netwerken en afstandsbediening – Robots worden via een veldbus of Ethernet met het netwerk verbonden voor betere controle, configuratie en onderhoud. 6. Nieuwe bedrijfsmodellen – Nieuwe financiële plannen stellen eindgebruikers in staat om robots te huren of een professioneel bedrijf of zelfs een robotleverancier een roboteenheid te laten bedienen, wat investeringsrisico's kan verminderen en geld kan besparen. 7. Popularisering van training en opleiding – Training en leren zijn belangrijke diensten geworden voor meer eindgebruikers om robotica te herkennen. – Professionele multimediamaterialen en cursussen zijn ontworpen om ingenieurs en arbeiders op te leiden, zodat ze roboteenheden efficiënt kunnen plannen, programmeren, bedienen en onderhouden.
、
Plaatsingstijd: 15-04-2025
