Ontološki sistem industrijskih robota, ukratko, je hardverski dio koji čini samog robota. Uključuje glavne komponente kao što su baza, struk, ruke, ručni zglobovi i krajnji efektori, koji rade zajedno za obavljanje različitih industrijskih zadataka. Iza naizgled jednostavne mehaničke strukture krije se izuzetno složena tehnologija i precizan dizajn.
1.1 Mehanička struktura i stepeni slobode
Industrijski roboti obično usvajaju zglobne mehaničke strukture sa 4 do 6 stupnjeva slobode (DOF). Među njima, 3 stepena slobode se koriste za kontrolu položaja krajnjeg efektora, a ostala 1 do 3 stepena slobode se koriste za podešavanje položaja i smera krajnjeg efektora. Ovi stepeni slobode omogućavaju robotima da obavljaju fine i složene zadatke kao što su rukovanje, zavarivanje i montaža.
Krajnji efektor (tj. "ruka" robotske ruke) može se prilagoditi prema specifičnim scenarijima primjene, opremljen različitim radnim alatima kao što su pištolji za zavarivanje, usisne čaše, ključevi, pištolji za prskanje itd. Ova fleksibilnost omogućava industrijskim robotima da se prilagode različitim potrebama različitih industrija.
1.2 Precizno projektovanje mašina i dinamičko upravljanje
Struktura tijela industrijskih robota ne samo da mora uzeti u obzir zahtjeve mehanike i dinamike, već mora imati i visoku preciznost i veliku krutost. Dizajn svake komponente zahtijeva preciznu dinamičku analizu i optimizaciju. Uzimajući za primjer zglob, da bi se postiglo složeno podešavanje držanja, potrebno je više okretnih zglobova (obično 3 stepena slobode). Veza između ovih zglobova stvara vibracije, a kako smanjiti te vibracije kroz preciznu kontrolu, istovremeno osiguravajući točnost kretanja robota, predstavlja izazov dizajna.
Osim toga, da bi postigli visoku{0}}preciznost rada, industrijski roboti obično zahtijevaju ponovljeno pozicioniranje krajnjeg efektora do ± 0,05 mm ili čak više. Ova preciznost je ključna za neke ključne industrije kao što su proizvodnja automobila, montaža elektronskih proizvoda itd.
1.3 Zahtjevi visokih performansi za osnovne komponente
Performanse robota u velikoj mjeri zavise od njihovih osnovnih komponenti, uključujući servo motore, reduktore i enkodere. Servo motori su izvor energije za robote, dok su precizni reduktori (kao što su harmonijski reduktori) odgovorni za pretvaranje rotacije motora u kretanje robotske ruke, osiguravajući da robot može efikasno i precizno obavljati zadatke. Enkoder je ključna komponenta koja se koristi za otkrivanje položaja robotske ruke, osiguravajući da se svaki zglob može precizno kontrolirati za kretanje.
Tehnička poteškoća ovih osnovnih komponenti je relativno visoka, a trošak također čini većinu troškova tijela robota. Stoga proizvođači robota često vrlo prilagođavaju ove komponente, pa čak i sarađuju s vodećim dobavljačima kako bi osigurali da roboti mogu ispuniti potrebne visoke{1}}standarde performansi.
1.4 Nauka o materijalima i tehnologija proizvodnje
Kako bi se održale stabilne performanse industrijskih robota tokom-dugotrajnog rada, struktura karoserije je često izrađena od specijalne legure aluminijuma lijevanog ili-čelika visoke čvrstoće. Ovi materijali prolaze preciznu mašinsku obradu i termičku obradu kako bi uravnotežili snagu, krutost i laganu težinu, osiguravajući da roboti mogu izdržati dugotrajna-opterećenja.
Osim čvrstoće samog materijala, učinak brtvljenja spoja je također vrlo važan zahtjev za dizajn. Na primjer, industrijski roboti obično zahtijevaju određeni nivo zaštite kako bi spriječili prodor prašine ili tekućina. Dugotrajne operacije visokog{2}}intenziteta također mogu uzrokovati habanje komponenti, tako da je izbor materijala sa dobrom otpornošću na habanje i osiguranjem toga kroz precizne procese postao još jedan tehnički izazov za robote.
1.5 Visoka integracija i adaptacija sistema
Industrijski roboti nisu samo jednostavna mehanička tijela, oni moraju biti visoko integrirani s više sistema kao što su kontrolni sistemi i senzori. Tijelo robota treba da razmjenjuje-podatke u stvarnom vremenu sa kontrolerom putem-sabirnice velike brzine (kao što je EtherCAT) da precizno podesi svoje stanje kretanja.
Istovremeno, kako bi se bolje prilagodili složenim industrijskim okruženjima, roboti također trebaju integrirati različite senzore, kao što su senzori sile, senzori vida, itd. Ovi senzori mogu omogućiti robotima da "percipiraju" okolinu i daju prilagodljive odgovore. Na primjer, tokom zavarivanja, roboti mogu koristiti senzore sile da otkriju promjene u kontaktnoj sili, čime precizno kontroliraju proces zavarivanja.
Različiti scenariji primjene također imaju različite zahtjeve za robote. Zadaci kao što su rukovanje, zavarivanje i montaža imaju različite zahtjeve za nosivost, raspon kretanja i preciznost robota. Stoga se industrijski roboti obično moraju prilagoditi prema stvarnim scenarijima primjene kako bi se osigurale maksimalne performanse u specifičnim uvjetima.
2. Razlozi zbog kojih industrijski roboti zamjenjuju ljudski rad: efikasni, precizni i sigurni
Dakle, na osnovu čega industrijski roboti mogu zamijeniti ljudski rad? Odgovor leži u njihovoj efikasnosti, preciznosti i sigurnosti.
2.1 Efikasnost
Roboti mogu raditi 24 sata dnevno bez prekida, što uvelike poboljšava efikasnost proizvodnje. Posebno u nekim zadacima koji se vrlo ponavljaju, roboti mogu brzo završiti svoj posao bez utjecaja ljudskih faktora kao što su umor i emocionalne fluktuacije.
2.2 Preciznost
Kao što je ranije spomenuto, industrijski roboti mogu postići visoke{0}}precizne operacije, što ih čini posebno pogodnim za scenarije koji zahtijevaju stroge tolerancije i pedantan rad. U industrijama kao što su proizvodnja automobila i elektronska montaža, roboti mogu postići preciznost daleko od one koju imaju ljudi, osiguravajući visoko-kvalitetne proizvode.
2.3 Sigurnost
Roboti mogu zamijeniti ljude u nekim opasnim poslovima, kao što je zavarivanje u okruženjima visoke{0}}temperature i rukovanje radioaktivnim materijalima. Ovo ne samo da štiti sigurnost radnika, već i smanjuje nezgode na radu-osiguravajući stabilnost i efikasnost proizvodnog procesa.
Iako su industrijski roboti zamijenili ljudski rad na mnogim poljima i izvršili veliki broj teških zadataka, njihov tehnološki razvoj i dalje neprestano napreduje. Uz kontinuirani napredak tehnologija kao što su umjetna inteligencija, Internet stvari i veliki podaci, budući industrijski roboti će postati inteligentniji, sposobni za autonomno prosuđivanje,-donošenje odluka i saradnju s drugim uređajima kako bi postigli efikasnije načine proizvodnje.
Industrijski roboti nisu namijenjeni da u potpunosti zamjene ljudski rad, već da blisko sarađuju s ljudima, oslobađajući ljudski rad i omogućavajući ljudima da se više fokusiraju na kreativan,-donošenje odluka i rad na višem- nivou. U eri industrije 4.0, roboti su most između tehnologije i produktivnosti i ključna pokretačka snaga za transformaciju moderne proizvodne industrije.