A robot szó hallatán sok dolog jut az ember eszébe; a Csillagok Háborújának R2D2-jától kezdve, a Softbank Pepper-jén át egészen a gyártósorokon tüsténkedő robotkarokig. Bár az előbbiek is érdekes cikkalanyok lehetnének, mi most az utóbbiakkal – az ipari robotokkal fogunk kicsit részletesebben is foglalkozni.
1. Mit is hívunk egyáltalán robotnak?
Nézzük először a pontos definíciót. A japán Gazdasági, Kereskedelmi és Ipari Minisztérium meghatározása szerint a robot egy “intelligens gépi rendszer, amely három alapvető technológiára épül: szenzorokra, intelligenciára/vezérlő rendszerre, illetve meghajtásra.
A Japán Ipari Szabvány (JIS) kimondja, hogy robot minden olyan “mozgásmechanizmus, amely két vagy több tengely programozásával működik, bizonyos fokú önállóságot mutat, környezetben működik és elvégzi a tervezett munkát.”
Masahiro Mori, japán robotikus, az ország első robotépítő versenyének alapítója és a Mukta Kutatóintézet jelenlegi elnöke definíciója megintcsak eltér némileg: szerinte a robot egy “könnyűgép, melynek hét meghatározó karakterisztikája a mobilitás, az egyéniség, az intelligencia, a sokoldalúság, a félig emberi, félig gépi mivolt, az automatizmus és a rabszolgamunka-végzés”.
1.1. És akkor mi az ipari robot?
A JIS definíciója szerint “egy automatikusan vezérelt, újraprogramozható, többcélú manipulátor, melynek három vagy annál több programozható tengelye van és vagy rögzített helyű vagy motoros funkciókkal, ipari automatizációs célokra használt”. A manipulátor alatt pedig egy olyan mechanizmust értünk, amely az emberi kar és kéz működését helyettesíti. Az ipari robotoknál ez maga a test, azaz a robotkar.
A robotok nagy általánosságban két kategóriába sorolhatók: ipari robotok és szolgáltató robotok. Az ipari robotokat ipari automatizációra használják, a szolgáltató robotokat pedig minden egyéb, nem ipari célra, például a mindennapi tevékenységeink támogatására.
2. Az ipari robotok történelme
Az automatáknak nevezett, automatikusan működő gépi mechanizmusok már a középkorban is léteztek. Ezek a gépek Japánban, az Edo-korban (1603-1868) is népszerűek voltak – ott “karakuri”-nak hívták őket. Ezek azonban még nem robotok voltak – a robot szó először 1920-ban, a híres cseh író, Karel Chapek R.U.R. (Rossumovi Univerzální Robotí) című drámájában jelenik meg. A szó a cseh “robota” (munkaerő) és a szlovák “robotnik” (munkás) szavakból lett létrehozva.
Később, a 20. század közepétől, Isaac Asimov neves sci-fi író számos regényt írt a robotokról és az ő nevéhez fűződik a robotika alábbi három törvényének megalkotása is:
- A robotnak nem szabad kárt okoznia emberi lényben, vagy tétlenül tűrnie, hogy emberi lény bármilyen kárt szenvedjen.
- A robot engedelmeskedni tartozik az emberi lények utasításainak, kivéve, ha ezek az utasítások az első törvény előírásaiba ütköznének.
- A robot tartozik saját védelméről gondoskodni, amennyiben ez nem ütközik az első vagy második törvény bármelyikének előírásaiba.
Ez a három alapelv határozza meg a “biztonságos, könnyen kezelhető és jól működő” robotokat és nagy hatással voltak a robotkutatás területére. A mesterséges intelligencia (AI) fejlődésével és a tudományos-fantasztikus regények világának valósággá válásával, a közelmúltban a robotika törvényeire kiemelt figyelem összpontosult.
Az ipari robotok történelme az 1950-es évek Amerikájáig nyúlik vissza. 1954-ben, George Devol egy olyan eszközt dolgozott ki, amely különböző mozgásokat jegyzett meg és utánzott le. A találmány gyorsan felkeltette a befektetők érdeklődését, így egy 1956-os koktélpartin, Joseph Engelberger, a Consolidated Controls akkori cégvezetője – és nagy Asimov rajongó – meg is egyezett Devollal, hogy a vállalat finanszírozza az első prototípus elkészítését. A prototípus ’58-ban készült el, ’61-ben pedig megjelent az első kereskedelmi modell, az Engelberger által alapított és a Consolidated Controls leányvállalataként működő, Unimation jóvoltából.
A történet következő fontos állomása 1968-ban, Japánban volt, ahol Engerberger licencszerződést kötött a Kawasaki Heavy Industries-zal (ma Kawasaki Robotis), hogy a japán piac számára is megkezdődhessen a Unimate gyártása.
A 70-es években aztán egyre többen léptek be az ipari robotok piacára, aminek következtében a területen fellendültek a különböző kutatás-fejlesztési projektek. A legtöbb korai robot, mint például a Kawasaki Unimate 2000, bal/jobb/fel/le forgótengelyekkel és lineáris teleszkópos tengelyekkel rendelkeztek, de ezek még sok mindenben különböztek a ma megszokottaktól.
3. Az ipari robotok típusai
Számos ipari robotot tudunk megkülönböztetni, de a legreprezentatívabb típusok az alábbiak:
- csuklós robotok
- SCARA robotok
- delta robotok
- ortogonális/portál robotok
Az ipari robotoknak általában három fő szerkezeti egységük van: egy kar (manipulátor), egy vezérlődoboz és egy tanító eszköz. A vezérlődoboz tartalmazza az áramellátást, a szervovezérlőt és -erősítőt, valamint a periféria eszközök csatlakozóit. A tanító eszköz egy kézi vezérlőpanel, amelyet a robot működtetésére és programozására használnak. Az olyan, a karok végére rögzíthető egységeket, mint például egy megfogó, külön lehet a robothoz csatlakoztatni.
2.1. Csuklós robotok
A csuklós robotoknak az emberi vállhoz, könyökhöz vagy csuklóhoz hasonló “ízületeik” vannak és ugyanolyan összetett mozgásokra képesek. Az emberi karra azt mondják, hétfokú szabadsággal rendelkezik, ezek a robotok pedig 4-,5-,6- vagy akár 7-tengellyel rendelkeznek.
Amikor ipari robotokról beszélünk, leggyakrabban ez a típus jut az emberek eszébe. Csuklós robotokat használnak hegesztéshez és festéshez is, amely a robotos alkalmazások egyik legnagyobb részét képezik. Sokoldalúságuknak köszönhetően számos különböző környezetben használják őket – így például logisztikai központokon és alkatrészfeldolgozó gyárakban is.
A tengelyek számának növekedésével a csuklós robotok mozgási tartománya is bővül, ha pedig a kar hajlik, akkor szűk helyeken is használhatók.
2.2. SCARA robotok
A SCARA robotok két vízszintes forgó tengelyből és egy függőleges tengelyből állnak. A 3-tengelyes verzió után a 4-tengelyes változat a leggyakoribb, melynek csuklórészén van még egy vízszintes forgó tengely. Tárgyak felvételénél, a robotkart a forgó tengelyek segítségével közvetlenül a tárgy fölé mozgatják, majd a függőleges tengely mozgatásával közelítik.
A komplex mozgásokat végrehajtó csuklós robotokkal ellentétben csak közvetlenül a munkadarab felett lehet használni, de tekintve, hogy vízszintes irányban rugalmasságot, függőleges irányban pedig merevséget biztosít, lehetőség van az alkatrészek behelyezésére és összeszerelésére. Maga a SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) mozaikszó szelektív feladatok elvégzésére kialakított robotkart takar.
A SCARA robotokat a ’70-es évek végén fejlesztette ki Hiroshi Makino a Yamanashi Egyetemen. Ezek a robotok általában olcsóbbak, mint csuklós társaik.
2.3. Delta robotok
A delta kialakítású robot egy olyan párhuzamos robot, amely három (vagy négy), a robottesthez univerzális ízületekkel csatlakozó kar párból áll. A karok végéhez, az alkatrészek felvétele és mozgatása érdekében tapadókorong csatlakoztatható. Még egy ilyen vékony és könnyű kar is biztosíthatja a kellő merevséget, ami a gyors működéshez szükséges. Általában szállítószalagra szerelik őket és az érkező alaktrészek gyors felvételét és mozgatását végzik.
2.4. Portál robotok
A portál robot egy lineáris, derékszögben összeállított tengelyekből álló robot. Mozgását egy egytengelyű, lineáris vezetékből álló működtető egység és egy golyósorsó kombinációja végzi. Létezik 1-, 2-, 3-, 4- és 6-tengelyes változata, de a tengelyek száma az alkalmazásnak megfelelően növelhető. Bár nem képes bonyolult műveleteket végrehajtani, ez egy egyszerűen működtethető és olcsó robot.
2.5. Egyéb csoportosítások
Egy másik csoportosítás alapján, a robotokat osztályozhatjuk azok művelet-beviteli módszerei szerint is. A leggyakoribb az úgynevezett “visszajátszó robot”, amely képes egy mozgás pályájának bizonyos pontjait megjegyezni, majd ezeket összekötve végrehajtja a kívánt műveletet. A megjegyzési fázist tanításnak nevezzük, a mozgás végrehajtást pedig visszajátszásnak, amiről a robot a nevét is kapta.
Olvassa el egy korábbi cikkünket az ezen az elven működő FESTO BionicCobot-ról!
Emellett beszélhetünk még “szekvenciarobotokról” is, amelyek egész egyszerűen megismételnek bizonyos előre beállított lépéseket; numerikus vezérlésű (NC) robotokról, amelyeket a CNC szerszámgépekhez hasonlóan numerikus értékekkel programoznak és vezérelnek, illetve ember által irányított manőverező robotokról.
Az utóbbi években megjelentek az úgynevezett “kollaboratív robotok” (cobotok) is, amelyek sokkal biztonságosabbak a hagyományos ipari robotoknál. Normális esetben a robotok és emberek munkaterét szükségszerűen el kell különíteni, például egy biztonsági kerítéssel. A kollabroatív robotok esetében azonban erre nincs szükség: embertársaikkal közvetlenül együtt tudnak dolgozni, hiszen képesek észlelni, ha valami hozzáér a robotkarhoz, ilyenkor pedig azonnal megállnak.
Olvasson részletesebben a kollaboratív robotokról egy korábbi cikkünkben!
Érdemes még megemlíteni a “két karú robotokat” is, amelyek, ahogy a név is sejteti, két robotkarból állnak. A kialakításnak köszönhetően nagyobb tárgyak, például dobozok felvételére és mozgatására is alkalmasak, ezért használatukkal kiváltható a monoton, megterhelő fizikai feladatokat végző emberi munkaerő.
Robotgyártók magyarországi képviseletei
1. FANUC Hungary Kft.
https://www.fanuc.eu/hu/hu
info@fanuc.hu
+36 23 884 200
2045 Törökbálint, Torbágy utca 7.2. KUKA HUNGÁRIA Kft.
https://www.kuka.com/
info@kuka-robotics.hu
+36 24 501 600
2335 Taksony, Fő út 140.3. ABB Mérnöki, Kereskedelmi és Szolgáltató Kft.
https://new.abb.com/hu
+36 1 443 2100
1134 Budapest, Kasák Lajos u. 19-25 (központi iroda)
2151 Fót, Akácos 12., East Gate Business Park (raktárhelység és szerviziroda)
9027 Győr, Gesztenyefa út 4. (robotika szerviziroda)4. Flexman Robotics Kft. (Yaskawa)
http://www.flexmanrobotics.hu/
+36 1 259 0981
1173 Budapest, Összekötő utca 1.5. MITSUBISHI ELECTRIC EUROPE B.V. Magyarországi Fióktelepe
https://hu3a.mitsubishielectric.com/fa/hu/
hu@mpl.mee.com
+36 70 3322 372
1138 Budapest, Madarász Viktor u. 47-49., Madarász Irodapark6. Robot-X Hungary Kft. (Universal Robots)
https://www.robot-x.hu/
mail@robot-x.hu
+36 27 592 070
2134 Szöd, Szent István út 2.7. Delta Robotics Hungary Kft. (Denso, Hyundai és egyebek)
https://www.delta-robotics.hu/
dobai.gabor@delta-robotics.hu | laszlo.reibl@delta-robotics.hu
+36 70 426 5070 | +36 70 637 6600
2051 Biatorbágy, Fő u. 4.
Források:
https://www.robot-digest.com/whats/
https://www.robotics.org/joseph-engelberger/unimate.cfm