Il primo al mondorobot industrialeè nato negli Stati Uniti nel 1962. L'ingegnere americano George Charles Devol, Jr. ha proposto "un robot in grado di rispondere in modo flessibile all'automazione attraverso l'insegnamento e la riproduzione". La sua idea ha suscitato l'entusiasmo dell'imprenditore Joseph Frederick Engelberger, noto come il "padre dei robot", e quindirobot industrialedenominato “Unimate (= un partner di lavoro con capacità universali)”.
Secondo la norma ISO 8373, i robot industriali sono manipolatori multi-giunto o robot a più gradi di libertà per il settore industriale. I robot industriali sono dispositivi meccanici che eseguono automaticamente il lavoro e sono macchine che fanno affidamento sulla propria potenza e capacità di controllo per svolgere diverse funzioni. Possono accettare comandi umani o funzionare secondo programmi preimpostati. I moderni robot industriali possono anche agire secondo i principi e le linee guida formulati dalla tecnologia dell'intelligenza artificiale.
Le applicazioni tipiche dei robot industriali includono saldatura, verniciatura, assemblaggio, raccolta e posizionamento (ad esempio imballaggio, pallettizzazione e SMT), ispezione e collaudo dei prodotti, ecc.; tutti i lavori sono completati con efficienza, durata, velocità e precisione.
Le configurazioni robotiche più comunemente utilizzate sono robot articolati, robot SCARA, robot delta e robot cartesiani (robot aerei o robot xyz). I robot presentano diversi gradi di autonomia: alcuni sono programmati per eseguire azioni specifiche ripetutamente (azioni ripetitive) fedelmente, senza variazioni e con elevata precisione. Queste azioni sono determinate da routine programmate che specificano la direzione, l'accelerazione, la velocità, la decelerazione e la distanza di una serie di azioni coordinate. Altri robot sono più flessibili, poiché potrebbero dover identificare la posizione di un oggetto o persino il compito da eseguire su di esso. Ad esempio, per una guida più precisa, i robot spesso includono sottosistemi di visione artificiale come sensori visivi, collegati a potenti computer o controllori. L'intelligenza artificiale, o qualsiasi cosa venga erroneamente definita intelligenza artificiale, sta diventando un fattore sempre più importante nei moderni robot industriali.
George Devol fu il primo a proporre il concetto di robot industriale e ne presentò domanda di brevetto nel 1954 (il brevetto fu concesso nel 1961). Nel 1956, Devol e Joseph Engelberger fondarono Unimation, basandosi sul brevetto originale di Devol. Nel 1959, il primo robot industriale di Unimation nacque negli Stati Uniti, inaugurando una nuova era nello sviluppo della robotica. In seguito, Unimation cedette in licenza la sua tecnologia a Kawasaki Heavy Industries e GKN per produrre robot industriali Unimates rispettivamente in Giappone e nel Regno Unito. Per un certo periodo, l'unico concorrente di Unimation fu la Cincinnati Milacron Inc. in Ohio, USA. Tuttavia, alla fine degli anni '70, la situazione cambiò radicalmente dopo che diverse grandi aziende giapponesi iniziarono a produrre robot industriali simili. I robot industriali decollarono rapidamente in Europa e ABB Robotics e KUKA Robotics li lanciarono sul mercato nel 1973. Alla fine degli anni '70, l'interesse per la robotica stava crescendo e molte aziende americane entrarono nel settore, tra cui grandi aziende come General Electric e General Motors (la cui joint venture con la giapponese FANUC Robotics fu creata da FANUC). Tra le startup americane figuravano Automatix e Adept Technology. Durante il boom della robotica del 1984, Unimation fu acquisita da Westinghouse Electric per 107 milioni di dollari. Westinghouse vendette Unimation alla francese Stäubli Faverges SCA nel 1988, che produce ancora robot articolati per applicazioni industriali generali e per camere bianche, e alla fine del 2004 acquisì persino la divisione robotica di Bosch.
Definisci parametri Modifica Numero di assi: sono necessari due assi per raggiungere qualsiasi punto sul piano; tre assi per raggiungere qualsiasi punto nello spazio. Per controllare completamente il puntamento del braccio terminale (ovvero il polso), sono necessari altri tre assi (panoramica, beccheggio e rollio). Alcuni progetti (come i robot SCARA) sacrificano il movimento in favore di costi, velocità e precisione. Gradi di libertà: solitamente uguali al numero di assi. Ingombro di lavoro: l'area nello spazio che il robot può raggiungere. Cinematica: la configurazione effettiva degli elementi rigidi del corpo e dei giunti del robot, che determina tutti i possibili movimenti del robot. I tipi di cinematica del robot includono articolata, cardanica, parallela e SCARA. Capacità o capacità di carico: quanto peso il robot può sollevare. Velocità: la velocità con cui il robot può portare il suo braccio terminale in posizione. Questo parametro può essere definito come velocità angolare o lineare di ciascun asse, oppure come velocità composita, ovvero in termini di velocità del braccio terminale. Accelerazione: la velocità con cui un asse può accelerare. Questo è un fattore limitante, poiché il robot potrebbe non essere in grado di raggiungere la sua velocità massima quando esegue movimenti brevi o percorsi complessi con frequenti cambi di direzione. Precisione: quanto vicino può arrivare il robot alla posizione desiderata. La precisione si misura come la distanza tra la posizione assoluta del robot e la posizione desiderata. La precisione può essere migliorata utilizzando dispositivi di rilevamento esterni come sistemi di visione o infrarossi. Riproducibilità: quanto bene un robot ritorna a una posizione programmata. Questo è diverso dalla precisione. Può essere detto di andare in una certa posizione XYZ e si muove entro 1 mm da quella posizione. Questo è un problema di precisione e può essere corretto con la calibrazione. Ma se quella posizione viene insegnata e memorizzata nella memoria del controller, e torna entro 0,1 mm dalla posizione insegnata ogni volta, allora la sua ripetibilità è entro 0,1 mm. Precisione e ripetibilità sono metriche molto diverse. La ripetibilità è solitamente la specifica più importante per un robot ed è simile alla "precisione" nella misurazione, con riferimento ad accuratezza e precisione. La norma ISO 9283[8] stabilisce metodi per misurare l'accuratezza e la ripetibilità. In genere, il robot viene inviato più volte in una posizione di apprendimento, ogni volta passando per altre quattro posizioni e tornando alla posizione di apprendimento, e l'errore viene misurato. La ripetibilità viene quindi quantificata come la deviazione standard di questi campioni in tre dimensioni. Un robot tipico può ovviamente presentare errori di posizione che superano la ripetibilità, e questo potrebbe rappresentare un problema di programmazione. Inoltre, diverse parti dell'area di lavoro avranno una ripetibilità diversa, e la ripetibilità varierà anche in base alla velocità e al carico utile. La norma ISO 9283 specifica che l'accuratezza e la ripetibilità siano misurate alla massima velocità e al massimo carico utile. Tuttavia, questo produce dati pessimistici, poiché l'accuratezza e la ripetibilità del robot saranno molto migliori a carichi e velocità inferiori. La ripetibilità nei processi industriali è influenzata anche dall'accuratezza del terminatore (come una pinza) e persino dal design delle "dita" sulla pinza che vengono utilizzate per afferrare l'oggetto. Ad esempio, se un robot afferra una vite per la testa, la vite potrebbe trovarsi a un'angolazione casuale. I successivi tentativi di inserire la vite nel foro sono destinati a fallire. Situazioni come queste possono essere migliorate con "caratteristiche di introduzione", come la rastremazione (smussatura) dell'ingresso del foro. Controllo del movimento: per alcune applicazioni, come le semplici operazioni di assemblaggio pick and place, il robot deve solo spostarsi avanti e indietro tra un numero limitato di posizioni preimpostate. Per applicazioni più complesse, come la saldatura e la verniciatura (verniciatura a spruzzo), il movimento deve essere controllato costantemente lungo un percorso nello spazio con un orientamento e una velocità specifici. Fonte di alimentazione: alcuni robot utilizzano motori elettrici, altri utilizzano attuatori idraulici. I primi sono più veloci, i secondi sono più potenti e sono utili per applicazioni come la verniciatura, dove le scintille potrebbero causare esplosioni; tuttavia, l'aria a bassa pressione all'interno del braccio impedisce l'ingresso di vapori infiammabili e altri contaminanti. Azionamento: alcuni robot collegano i motori ai giunti tramite ingranaggi; altri hanno i motori collegati direttamente ai giunti (azionamento diretto). L'uso di ingranaggi si traduce in un "gioco" misurabile, ovvero il libero movimento di un asse. I bracci robotici più piccoli utilizzano spesso motori a corrente continua ad alta velocità e bassa coppia, che di solito richiedono rapporti di trasmissione più elevati, con lo svantaggio del gioco; in questi casi, vengono spesso utilizzati riduttori armonici. Conformità: questa è una misura dell'angolo o della distanza che una forza applicata a un asse del robot può spostare. A causa della conformità, il robot si muoverà leggermente più lentamente quando trasporta un carico utile massimo rispetto a quando non trasporta alcun carico utile. La conformità influisce anche sull'entità dell'overrun nelle situazioni in cui è necessario ridurre l'accelerazione con un carico utile elevato.
Data di pubblicazione: 15-11-2024
