1. Η προέλευση των βιομηχανικών ρομπότ Η εφεύρεση των βιομηχανικών ρομπότ χρονολογείται από το 1954, όταν ο George Devol υπέβαλε αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για τη μετατροπή προγραμματιζόμενων εξαρτημάτων. Μετά τη συνεργασία με τον Joseph Engelberger, ιδρύθηκε η πρώτη εταιρεία ρομπότ στον κόσμο Unimation και το πρώτο ρομπότ τέθηκε σε χρήση στη γραμμή παραγωγής της General Motors το 1961, κυρίως για την εξαγωγή εξαρτημάτων από μια μηχανή χύτευσης. Οι περισσότεροι υδραυλικοί χειριστές γενικής χρήσης (Unimates) πουλήθηκαν τα επόμενα χρόνια, που χρησιμοποιήθηκαν για χειρισμό τμημάτων του σώματος και συγκόλληση με σημείο. Και οι δύο εφαρμογές ήταν επιτυχείς, υποδεικνύοντας ότι τα ρομπότ μπορούν να λειτουργήσουν αξιόπιστα και να εγγυηθούν τυποποιημένη ποιότητα. Σύντομα, πολλές άλλες εταιρείες άρχισαν να αναπτύσσουν και να κατασκευάζουν βιομηχανικά ρομπότ. Γεννήθηκε ένας κλάδος που καθοδηγείται από την καινοτομία. Ωστόσο, χρειάστηκαν πολλά χρόνια για να γίνει αυτή η βιομηχανία πραγματικά κερδοφόρα.
2. Stanford Arm: A Major Breakthrough in Robotics Το πρωτοποριακό «Stanford Arm» σχεδιάστηκε από τον Victor Scheinman το 1969 ως πρωτότυπο ερευνητικού έργου. Ήταν φοιτητής μηχανικός στο τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών και εργάστηκε στο Εργαστήριο Τεχνητής Νοημοσύνης του Στάνφορντ. Το «Stanford Arm» έχει 6 βαθμούς ελευθερίας και ο πλήρως ηλεκτρισμένος χειριστής ελέγχεται από έναν τυπικό υπολογιστή, μια ψηφιακή συσκευή που ονομάζεται PDP-6. Αυτή η μη ανθρωπόμορφη κινηματική δομή έχει ένα πρίσμα και πέντε περιστροφικές αρθρώσεις, γεγονός που καθιστά εύκολη την επίλυση των κινηματικών εξισώσεων του ρομπότ, επιταχύνοντας έτσι την υπολογιστική ισχύ. Η μονάδα μετάδοσης κίνησης αποτελείται από έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος, μια αρμονική μετάδοση κίνησης και έναν μειωτήρα ταχυτήτων, ένα ποτενσιόμετρο και ένα ταχύμετρο για ανάδραση θέσης και ταχύτητας. Ο επόμενος σχεδιασμός ρομπότ επηρεάστηκε βαθιά από τις ιδέες του Scheinman
3. Η γέννηση του πλήρως ηλεκτρισμένου βιομηχανικού ρομπότ Το 1973, η ASEA (τώρα ABB) παρουσίασε το πρώτο στον κόσμο ελεγχόμενο από μικροϋπολογιστή, πλήρως ηλεκτρισμένο βιομηχανικό ρομπότ IRB-6. Μπορεί να εκτελέσει συνεχή κίνηση διαδρομής, η οποία αποτελεί προϋπόθεση για τη συγκόλληση και την επεξεργασία με τόξο. Αναφέρεται ότι αυτό το σχέδιο έχει αποδειχθεί πολύ στιβαρό και το ρομπότ έχει διάρκεια ζωής έως και 20 χρόνια. Στη δεκαετία του 1970, τα ρομπότ εξαπλώθηκαν γρήγορα στην αυτοκινητοβιομηχανία, κυρίως για συγκόλληση και φόρτωση και εκφόρτωση.
4. Επαναστατικός σχεδιασμός των ρομπότ SCARA Το 1978, αναπτύχθηκε ένα ρομπότ επιλεκτικά συμβατό συναρμολόγησης (SCARA) από τον Hiroshi Makino στο Πανεπιστήμιο του Yamanashi της Ιαπωνίας. Αυτή η εντυπωσιακή σχεδίαση χαμηλού κόστους τεσσάρων αξόνων προσαρμόστηκε τέλεια στις ανάγκες της συναρμολόγησης μικρών εξαρτημάτων, καθώς η κινηματική δομή επέτρεπε γρήγορες και συμβατές κινήσεις του βραχίονα. Τα ευέλικτα συστήματα συναρμολόγησης βασισμένα σε ρομπότ SCARA με καλή συμβατότητα σχεδιασμού προϊόντων έχουν προωθήσει σε μεγάλο βαθμό την ανάπτυξη ηλεκτρονικών και καταναλωτικών προϊόντων μεγάλου όγκου παγκοσμίως.
5. Ανάπτυξη ελαφρών και παράλληλων ρομπότ Οι απαιτήσεις της ταχύτητας και της μάζας του ρομπότ έχουν οδηγήσει σε νέα κινηματικά σχέδια και σχέδια μετάδοσης. Από τις πρώτες μέρες, η μείωση της μάζας και της αδράνειας της δομής του ρομπότ ήταν ένας σημαντικός ερευνητικός στόχος. Η αναλογία βάρους 1:1 προς το ανθρώπινο χέρι θεωρήθηκε το απόλυτο σημείο αναφοράς. Το 2006, αυτός ο στόχος επιτεύχθηκε από ένα ελαφρύ ρομπότ από την KUKA. Είναι ένας συμπαγής βραχίονας ρομπότ επτά βαθμών ελευθερίας με προηγμένες δυνατότητες ελέγχου δύναμης. Ένας άλλος τρόπος για να επιτευχθεί ο στόχος του μικρού βάρους και της άκαμπτης δομής έχει διερευνηθεί και επιδιωχθεί από τη δεκαετία του 1980, δηλαδή η ανάπτυξη παράλληλων εργαλειομηχανών. Αυτά τα μηχανήματα συνδέουν τους τελικούς τελεστές τους στη μονάδα βάσης μηχανής μέσω 3 έως 6 παράλληλων βραχιόνων. Αυτά τα λεγόμενα παράλληλα ρομπότ είναι πολύ κατάλληλα για υψηλή ταχύτητα (όπως για σύλληψη), υψηλή ακρίβεια (όπως για επεξεργασία) ή χειρισμό υψηλών φορτίων. Ωστόσο, ο χώρος εργασίας τους είναι μικρότερος από αυτόν παρόμοιων σειριακών ή ανοιχτού βρόχου ρομπότ.
6. Καρτεσιανά ρομπότ και ρομπότ με δύο χέρια Προς το παρόν, τα καρτεσιανά ρομπότ εξακολουθούν να είναι ιδανικά για εφαρμογές που απαιτούν ευρύ περιβάλλον εργασίας. Εκτός από τον παραδοσιακό σχεδιασμό που χρησιμοποιεί τρισδιάστατους ορθογώνιους άξονες μετάφρασης, ο Gudel πρότεινε μια δομή πλαισίου με οδοντωτή κάννη το 1998. Αυτή η ιδέα επιτρέπει σε έναν ή περισσότερους βραχίονες ρομπότ να παρακολουθούν και να κυκλοφορούν σε ένα κλειστό σύστημα μεταφοράς. Με αυτόν τον τρόπο, ο χώρος εργασίας του ρομπότ μπορεί να βελτιωθεί με υψηλή ταχύτητα και ακρίβεια. Αυτό μπορεί να είναι ιδιαίτερα πολύτιμο στην επιμελητεία και την κατασκευή μηχανών. Η λεπτή λειτουργία των δύο χεριών είναι ζωτικής σημασίας για πολύπλοκες εργασίες συναρμολόγησης, ταυτόχρονη επεξεργασία και φόρτωση μεγάλων αντικειμένων. Το πρώτο εμπορικά διαθέσιμο σύγχρονο ρομπότ με δύο χέρια εισήχθη από την Motoman το 2005. Ως ρομπότ με δύο χέρια που μιμείται την εμβέλεια και την επιδεξιότητα ενός ανθρώπινου βραχίονα, μπορεί να τοποθετηθεί σε χώρο όπου εργάζονταν προηγουμένως οι εργαζόμενοι. Επομένως, το κόστος κεφαλαίου μπορεί να μειωθεί. Διαθέτει 13 άξονες κίνησης: 6 σε κάθε χέρι, συν έναν μόνο άξονα για βασική περιστροφή.
7. Κινητά Ρομπότ (AGV) και Ευέλικτα Συστήματα Κατασκευής Την ίδια στιγμή, εμφανίστηκαν τα αυτόματα καθοδηγούμενα οχήματα βιομηχανικής ρομποτικής (AGV). Αυτά τα κινητά ρομπότ μπορούν να κινούνται σε έναν χώρο εργασίας ή να χρησιμοποιηθούν για φόρτωση εξοπλισμού από σημείο σε σημείο. Στην έννοια των αυτοματοποιημένων ευέλικτων συστημάτων παραγωγής (FMS), τα AGV έχουν γίνει σημαντικό μέρος της ευελιξίας διαδρομής. Αρχικά, τα AGV βασίζονταν σε προπαρασκευασμένες πλατφόρμες, όπως ενσωματωμένα καλώδια ή μαγνήτες, για πλοήγηση κίνησης. Εν τω μεταξύ, τα AGV ελεύθερης πλοήγησης χρησιμοποιούνται σε μεγάλης κλίμακας κατασκευή και logistics. Συνήθως η πλοήγησή τους βασίζεται σε σαρωτές λέιζερ, οι οποίοι παρέχουν έναν ακριβή 2D χάρτη του τρέχοντος πραγματικού περιβάλλοντος για αυτόνομο εντοπισμό θέσης και αποφυγή εμποδίων. Από την αρχή, ο συνδυασμός AGV και ρομποτικών βραχιόνων θεωρήθηκε ότι μπορεί να φορτώνει και να ξεφορτώνει αυτόματα εργαλειομηχανές. Αλλά στην πραγματικότητα, αυτοί οι ρομποτικοί βραχίονες έχουν οικονομικά και πλεονεκτήματα κόστους μόνο σε ορισμένες συγκεκριμένες περιπτώσεις, όπως συσκευές φόρτωσης και εκφόρτωσης στη βιομηχανία ημιαγωγών.
8. Επτά μεγάλες τάσεις ανάπτυξης των βιομηχανικών ρομπότ Από το 2007, η εξέλιξη των βιομηχανικών ρομπότ μπορεί να χαρακτηριστεί από τις ακόλουθες σημαντικές τάσεις: 1. Μείωση κόστους και βελτίωση απόδοσης – Η μέση τιμή μονάδας των ρομπότ έχει πέσει στο 1/3 της αρχικής τιμής ισοδύναμων ρομπότ το 1990, πράγμα που σημαίνει ότι ο αυτοματισμός γίνεται φθηνότερος και φθηνότερος με τα ρομπότ. ταχύτητα, χωρητικότητα φορτίου, μέσος χρόνος μεταξύ αστοχιών MTBF) έχουν βελτιωθεί σημαντικά. 2. Ενσωμάτωση τεχνολογίας υπολογιστή και εξαρτημάτων πληροφορικής – Η τεχνολογία προσωπικών υπολογιστών (PC), το λογισμικό καταναλωτικής ποιότητας και τα έτοιμα εξαρτήματα που έφερε η βιομηχανία πληροφορικής έχουν βελτιώσει αποτελεσματικά τη σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας των ρομπότ.- Τώρα, οι περισσότεροι κατασκευαστές ενσωματώνουν επεξεργαστές που βασίζονται σε Η/Υ, καθώς και προγραμματισμό, επικοινωνία και προσομοίωση στον ελεγκτή και χρησιμοποιούν την αγορά για να διατηρήσουν IT υψηλής απόδοσης. 3. Συνεργατικός έλεγχος πολλαπλών ρομπότ – Πολλά ρομπότ μπορούν να προγραμματιστούν, να συντονιστούν και να συγχρονιστούν σε πραγματικό χρόνο μέσω ενός ελεγκτή, ο οποίος επιτρέπει στα ρομπότ να συνεργάζονται με ακρίβεια σε έναν ενιαίο χώρο εργασίας. 4. Ευρεία χρήση συστημάτων όρασης – Τα συστήματα όρασης για την αναγνώριση αντικειμένων, τον εντοπισμό θέσης και τον ποιοτικό έλεγχο γίνονται όλο και περισσότερο μέρος των ελεγκτών ρομπότ.5. Δικτύωση και τηλεχειρισμός – Τα ρομπότ συνδέονται στο δίκτυο μέσω fieldbus ή Ethernet για καλύτερο έλεγχο, διαμόρφωση και συντήρηση.6. Νέα επιχειρηματικά μοντέλα – Τα νέα οικονομικά σχέδια επιτρέπουν στους τελικούς χρήστες να νοικιάζουν ρομπότ ή να έχουν μια επαγγελματική εταιρεία ή ακόμα και έναν πάροχο ρομπότ να λειτουργεί μια μονάδα ρομπότ, η οποία μπορεί να μειώσει τους επενδυτικούς κινδύνους και να εξοικονομήσει χρήματα.7. Εκλαΐκευση της κατάρτισης και της εκπαίδευσης – Η κατάρτιση και η μάθηση έχουν γίνει σημαντικές υπηρεσίες για περισσότερους τελικούς χρήστες να αναγνωρίζουν τη ρομποτική. – Τα επαγγελματικά υλικά πολυμέσων και τα μαθήματα έχουν σχεδιαστεί για να εκπαιδεύουν μηχανικούς και εργάτες ώστε να μπορούν να σχεδιάζουν, να προγραμματίζουν, να λειτουργούν και να συντηρούν αποτελεσματικά μονάδες ρομπότ.
,
Ώρα δημοσίευσης: Απρ-15-2025
