Ontološki sistem industrijskih robotov je na kratko strojni del, ki sestavlja samega robota. Vključuje glavne komponente, kot so osnova, pas, roke, zapestja in končni efektorji, ki skupaj opravljajo različne industrijske naloge. Za na videz preprosto mehansko strukturo se skriva izjemno kompleksna tehnologija in natančna zasnova.
1.1 Mehanska struktura in prostostne stopnje
Industrijski roboti običajno sprejmejo zgibne mehanske strukture s 4 do 6 stopnjami svobode (DOF). Med njimi se 3 prostostne stopnje uporabljajo za nadzor položaja končnega efektorja, ostale 1 do 3 prostostne stopnje pa se uporabljajo za prilagajanje drže in smeri končnega efektorja. Te stopnje svobode omogočajo robotom, da opravljajo fine in zapletene naloge, kot so rokovanje, varjenje in sestavljanje.
Končni efektor (tj. "roko" robotske roke) je mogoče prilagoditi glede na posebne scenarije uporabe, opremiti z različnimi delovnimi orodji, kot so varilne pištole, priseski, ključi, brizgalne pištole itd. Ta prilagodljivost omogoča industrijskim robotom, da se prilagodijo različnim potrebam različnih industrij.
1.2 Načrtovanje natančnih strojev in dinamični nadzor
Struktura telesa industrijskih robotov ne sme upoštevati le zahtev mehanike in dinamike, temveč mora imeti tudi visoko natančnost in visoko togost. Zasnova vsake komponente zahteva natančno dinamično analizo in optimizacijo. Če vzamemo za primer zapestje, je za dosego kompleksne prilagoditve drže potrebnih več vrtljivih sklepov (običajno 3 prostostne stopinje). Povezava med temi sklepi ustvarja tresljaje in kako zmanjšati te tresljaje z natančnim nadzorom, hkrati pa zagotoviti natančnost gibanja robota, je oblikovalski izziv.
Poleg tega industrijski roboti za doseganje visoko-natančnega delovanja običajno zahtevajo ponavljajočo se natančnost pozicioniranja končnega efektorja, da dosežejo ± 0,05 mm ali celo več. Ta natančnost je ključnega pomena za nekatere ključne industrije, kot so avtomobilska proizvodnja, sestavljanje elektronskih izdelkov itd.
1.3 Visoke zahteve glede zmogljivosti za osrednje komponente
Delovanje robotov je močno odvisno od njihovih osnovnih komponent, vključno s servo motorji, reduktorji in kodirniki. Servo motorji so vir energije za robote, medtem ko so natančni reduktorji (kot so harmonični reduktorji) odgovorni za pretvorbo vrtenja motorja v gibanje robotske roke, kar zagotavlja, da lahko robot učinkovito in natančno opravlja naloge. Kodirnik je ključna komponenta, ki se uporablja za zaznavanje položaja robotske roke in zagotavlja, da je mogoče vsak sklep natančno nadzorovati glede gibanja.
Tehnične težave teh osnovnih komponent so razmeroma visoke, stroški pa predstavljajo tudi večino stroškov telesa robota. Zato proizvajalci robotov pogosto močno prilagodijo te komponente in celo sodelujejo z vodilnimi dobavitelji, da zagotovijo, da lahko roboti izpolnjujejo zahtevane visoke{1}}standarde zmogljivosti.
1.4 Znanost o materialih in proizvodna tehnologija
Da bi ohranili stabilno delovanje industrijskih robotov med dolgotrajnim-delovanjem, je struktura telesa pogosto izdelana iz posebne lite aluminijeve zlitine ali-jekla visoke trdnosti. Ti materiali so podvrženi natančni strojni in toplotni obdelavi za uravnoteženje trdnosti, togosti in majhne teže, kar zagotavlja, da lahko roboti prenesejo dolgoročne-delovne obremenitve.
Poleg trdnosti samega materiala je zelo pomembna konstrukcijska zahteva tudi tesnjenje spoja. Na primer, industrijski roboti običajno zahtevajo določeno raven zaščite, da preprečijo vdor prahu ali tekočin. Dolgotrajne visoko{2}}intenzivne operacije lahko povzročijo tudi obrabo komponent, zato je še en tehnični izziv za robote, kako izbrati materiale z dobro odpornostjo proti obrabi in jo zagotoviti z natančnimi postopki.
1.5 Visoka integracija in sistemska prilagoditev
Industrijski roboti niso le preprosta mehanska telesa, morajo biti visoko integrirani z več sistemi, kot so krmilni sistemi in senzorji. Telo robota mora izmenjati-podatke v realnem času s krmilnikom prek-hitrega vodila (kot je EtherCAT), da natančno prilagodi svoje stanje gibanja.
Hkrati morajo roboti za boljšo prilagoditev kompleksnim industrijskim okoljem integrirati tudi različne senzorje, kot so senzorji sile, vidni senzorji itd. Ti senzorji lahko robotom omogočijo "zaznavanje" okoliškega okolja in prilagajanje odzivov. Na primer, med varjenjem lahko roboti uporabljajo senzorje sile za zaznavanje sprememb kontaktne sile in s tem natančno nadzorujejo postopek varjenja.
Različni scenariji uporabe imajo tudi različne zahteve za robote. Naloge, kot so rokovanje, varjenje in sestavljanje, imajo različne zahteve glede nosilnosti, obsega gibanja in natančnosti robotov. Zato je treba industrijske robote običajno prilagoditi glede na dejanske scenarije uporabe, da se zagotovi največja zmogljivost v določenih pogojih.
2. Razlogi, zakaj industrijski roboti nadomeščajo človeško delo: učinkoviti, natančni in varni
Na podlagi česa lahko torej industrijski roboti nadomestijo človeško delo? Odgovor je v njihovi učinkovitosti, natančnosti in varnosti.
2.1 Učinkovitost
Roboti lahko delajo 24 ur na dan brez prekinitev, kar močno izboljša učinkovitost proizvodnje. Zlasti pri nekaterih zelo ponavljajočih se nalogah lahko roboti hitro opravijo svoje delo, ne da bi nanje vplivali človeški dejavniki, kot so utrujenost in čustvena nihanja.
2.2 Natančnost
Kot smo že omenili, lahko industrijski roboti dosežejo visoko-natančne operacije, zaradi česar so posebej primerni za scenarije, ki zahtevajo stroge tolerance in natančno delovanje. V panogah, kot sta proizvodnja avtomobilov in elektronska montaža, lahko roboti dosežejo natančnost, ki daleč presega človeško, kar zagotavlja visoko-kakovostne izdelke.
2.3 Varnost
Roboti lahko nadomestijo ljudi pri nekaterih nevarnih delih, kot je varjenje v okoljih z visoko-temperaturo in ravnanje z radioaktivnimi snovmi. To ne ščiti le varnosti delavcev, ampak tudi zmanjša-nesreče pri delu, kar zagotavlja stabilnost in učinkovitost proizvodnega procesa.
Čeprav so industrijski roboti na številnih področjih nadomestili človeško delo in opravili veliko težkih nalog, njihov tehnološki razvoj še vedno nenehno napreduje. Z nenehnim napredkom tehnologij, kot so umetna inteligenca, internet stvari in veliki podatki, bodo prihodnji industrijski roboti postali bolj inteligentni, sposobni samostojnega presojanja,-odločanja in sodelovanja z drugimi napravami za doseganje učinkovitejših načinov proizvodnje.
Industrijski roboti niso mišljeni, da bi v celoti nadomestili človeško delo, temveč tesno sodelujejo z ljudmi, sprostijo človeško delo in ljudem omogočijo, da se bolj osredotočijo na ustvarjalnost,-odločanje in delo na{-višji ravni. V dobi industrije 4.0 so roboti most med tehnologijo in produktivnostjo ter osrednja gonilna sila za transformacijo sodobne proizvodne industrije.