industrirobot

En industrirobot er i sin enkleste form et stationært manipulatorsystem omfattende en basis (sokkel), en robotarm, en effektforsyningsenhed og en styreenhed (computer).

Robotarmen er normalt konstrueret som et antal koblede stive legemer eller led, som tilsammen udgør en såkaldt kinematisk kæde. Det første leds ene ende er koblet til basis, og det yderste leds frie ende bærer et værktøj, en griber eller lignende, som skal udføre robottens arbejdsoperation. Koblingerne er udformet som kinematiske dreje- eller forskydningsled. Leddene kan bevæges vha. lineære eller roterende drev, således at værktøjet eller griberen kan føres langs en bane eller placeres i en bestemt position. Drevene (ofte benævnt aktuatorer) er normalt servodrev med elektromekaniske, hydrauliske eller pneumatiske servomotorer. Løfteevnen for almindelige industrirobotter varierer fra nogle få kg til ca. 500 kg.

For at lokalisere en genstand i rummet kræves seks koordinater, hvoraf tre er stedkoordinater for fx genstandens massemidtpunkt, og de resterende tre bestemmer genstandens orientering i rummet (to koordinater fastlægger genstandens retning i rummet, og én koordinat rotationsvinklen om denne retning). En robotarm må derfor have mindst seks frihedsgrader (led og/eller bevægepar) for at muliggøre alle placeringer af en genstand fastholdt på armens yderste led.

Normalt benyttes robotarmens første tre frihedsgrader (dreje- eller forskydningsled) regnet fra basis til at fastlægge de tre stedkoordinater, mens de sidste tre er vinkelrotationer svarende til funktionerne af et menneskes håndled. De benævnes hhv. giring, rejsning og rulning. Leddene til den rumlige placering (de tre førstnævnte frihedsgrader) kan have forskellig konstruktion. I praksis er der fire forskellige hovedtyper: Hvis alle tre bevægepar er forskydningspar, kaldes det en kartesisk konfiguration; er det første bevægepar et drejepar og de to næste forskydningspar, er der tale om en cylindrisk konfiguration; er de to første drejepar og det tredje et forskydningspar, er det en sfærisk konfiguration; og hvis alle de tre første bevægepar er drejepar, kaldes det en drejeledskonfiguration. Komplekse arbejdsoperationer med vanskelige adgangsforhold kan medføre, at industrirobotter må opbygges med mere end seks frihedsgrader. Der findes dog også robotarme med færre end seks frihedsgrader til simplere arbejdsoperationer.

Ved styring af industrirobotter skelnes mellem den simple punkt til punkt-styring og den mere komplekse banestyring. Ved punkt til punkt-styring kan robotten placere en genstand i forudvalgte punkter og orientere den i forudvalgte retninger inden for robottens arbejdsrum. Den bane, robotten følger fra punkt til punkt, er i dette tilfælde ikke forud specificeret. Denne robottype kaldes "pick-and-place"-robot og bruges typisk til materialehåndtering og lign. Ved banestyring følger robotten en forud planlagt bane eller rumkurve med en specificeret og evt. variabel hastighed. Banestyrede robotter bruges fx til svejsning eller sprøjtemaling.

Styringen af den samlede bevægelse sker normalt ved koordination af de enkelte leds servostyrede aktuatorer på basis af indbyggede (interne) sensorer, der måler leddenes position og hastighed. For avancerede robotter benyttes dog i stigende omfang ydre (eksterne) sensorer, som fx registrerer nærhed (proximity) eller berøring (taktil), eller sensorer baseret på akustiske forhold, visionteknik, mønstergenkendelse og afstandsmåling.

En moderne industrirobot styres af en computer med tilhørende software og periferiudstyr. Softwaren omfatter programmel til sandtidsstyring af robottens bevægelser og funktioner samt til afvikling af robottens interne og eksterne kommunikation. Robottens arbejdsopgaver fastlægges ved udarbejdelse af specifikke robotprogrammer, der indlæses i robottens computer (styreenhed). Programmeringen kan enten ske manuelt eller automatisk. Manuel programmering foretages ved at bevæge robotarmen med værktøjet gennem den ønskede arbejdsoperations bevægelsesforløb, hvorved banepunkter for forløbet registreres og lagres i computerens hukommelse. Styreenheden kan herefter automatisk styre robotarmen til at gentage bevægelsesforløbet. Ved automatisk programmering (off-line-programmering) benyttes et eksternt programmeringssystem med et særligt robotprogrammeringssprog. For at forenkle programmeringen benyttes i stigende grad direkte overførsel af geometriske data i form af en datafil fra et computer aided design-program.

En industrirobots præcision karakteriseres ved tre parametre: positioneringsnøjagtighed, gentagelsesnøjagtighed og opløsningsevne.

Positioneringsnøjagtigheden er den nøjagtighed (målt absolut), hvormed robotarmen kan placeres i en given position inden for arbejdsrummet.

Gentagelsesnøjagtigheden er den nøjagtighed (målt relativt), hvormed robotarmen kan returnere til en given position.

Opløsningsevnen er den mindste programmerbare længdeenhed (inkrement).

For en kvalitetsindustrirobot kan de tre parametre være hhv. ±0,1 mm, ±0,02 mm og 0,01 mm regnet med reference til værktøjets position.

En robotarm udrustet med et værktøj er et effektivt og alsidigt produktionssystem. Værktøjet monteres normalt på en værktøjsflange for enden af robotarmens yderste led. Værktøjsflangens centrum benyttes som et referencepunkt ved robotarmens programmering. Robottens værktøj kan være udformet som et gribeværktøj omfattende fx trykluftstyrede gribere, vakuumgribere til at holde og løfte med, magnetiske gribere eller eftergivende (bløde) griberedskaber med speciel udformning til montage. Det kan også være fx bore-, fræse- eller slibeværktøj, svejsepistoler eller sprøjtemalepistoler.

Industrirobotter anvendes inden for områder som materiale- og emnehåndtering, punkt- og fuldsømssvejsning, polering og slibning, limning, sprøjtemaling og montage. De indgår ofte i integrerede, automatiske produktionssystemer, fx til sektionssvejsning i skibsbygning og i bilproduktion. I forhold til manuel håndtering og bearbejdning giver industrirobotter en øget produktivitet og en mere ensartet kvalitet. Samtidig har robotter overtaget mange ubehagelige, nedslidende og farlige job og dermed forbedret arbejdsmiljøet.

• robot
• effektorer