В чем отличие робота от коробки автомат: что лучше. В чем отличия коробок передач робот и автомат и что лучше, разница

Типы промышленных роботов и их различные области применения

Откройте для себя множество типов промышленных роботов и их уникальные возможности. Получите четкое представление о каждом типе использования и приложений роботов уже сегодня.

Как решить, какой тип промышленного робота вам подходит?

На рынке представлено так много различных типов роботов — как узнать, какой тип использовать? Как и во многих вопросах проектирования и проектирования, «форма следует за функцией». То есть, какой тип робота нужен, зависит от его предполагаемой функции. Будет ли робот крепиться к полу или другой поверхности или он должен быть мобильным? Сколько единиц товара в час должен обрабатывать робот? Какой максимальный вес должен поднять робот? Если робот закреплен в одном месте, какой размер рабочей зоны? Рабочая оболочка прямоугольная или круглая? Ответив на эти вопросы, вы быстро сузите свой выбор и сможете выбрать идеальный тип промышленного робота для ваших целей.

В этой статье мы рассмотрим различные типы роботов, их сильные и слабые стороны и как определить, для чего их использовать.

Содержание этой статьи

• Стационарные роботы (манипуляторы)
• Автономные мобильные роботы
• Летающие роботы (воздушные дроны)
• Подводные роботы
• Как найти идеальный тип робота для вашей организации

Стационарные роботы (манипуляторы)

На рынке доступно семь основных типов стационарных роботов. Под стационарными мы подразумеваем роботов, которые прикручены к полу, потолку или какой-либо другой поверхности — они не мобильны. Как правило, стационарные роботы представляют собой роботизированные руки, предназначенные для таких задач, как сбор и размещение, сортировка, сборка, сварка и отделка.

Здесь мы рассмотрим различные типы манипуляторов, их характеристики и использование.

• Шарнирные роботизированные руки
• Декартовы или прямоугольные роботы
• Роботы SCARA 
• Полярные или сферические роботы
• Дельта или параллельные роботы
  • Портальные роботы
• Цилиндрический
• Коллаборативные роботы/коботы

Шарнирные манипуляторы роботов

Преимущества: Наиболее гибкое движение среди всех типов манипуляторов роботов. Может быть довольно мощным, способным поднимать тяжелые предметы.

Недостатки: Возможно, нужно отгородиться. Медленнее, чем некоторые другие роботы-манипуляторы. Дороже, чем другие роботы-манипуляторы. Нужны более сложные системы управления.

По сравнению с другими типами манипуляторов роботов движение шарнирного манипулятора больше всего напоминает человеческую руку. Типичная шарнирная рука имеет шесть осей или суставов. Их может быть меньше или больше, в зависимости от приложения и производителя. Чем больше суставов у робота, тем более плавным и менее «роботизированным» становится его движение. Эта гибкость движения описывается Степени свободы.

Типичный шестиосный робот, демонстрирующий различные виды вращения и соединений, которые определяют количество «степеней свободы».   

Интересный факт: Создатели искусственных рук считают, что человеческая рука имеет 27 степеней свободы. Человеческая рука имеет 7 степеней свободы, в сумме между человеческой рукой и кистью 34 степени свободы.

Воспроизведение всех тонких движений человеческой руки и кисти было бы слишком дорого и сложно для промышленного робота. Принято считать, что 6 степеней свободы промышленного робота-манипулятора достаточно для выполнения практически любой необходимой задачи.

Робот не сможет играть на пианино, но это и не нужно!

В зависимости от применения манипулятор робота может быть оснащен захватом, роботизированным эквивалентом руки. Обычно захваты роботов намного проще, чем человеческая рука. Иногда они могут быть такими же простыми, как присоска или электромагнит. Или, возможно, мягкий захват с тремя пальцами можно использовать для захвата хрупких предметов, таких как свежие продукты или яйцо. Существует множество различных типов захватов, и еще не найдено ни одного роботизированного захвата, который мог бы выполнять все задачи.

В качестве альтернативы, End of Arm Tooling (EoAT), как его называют, может представлять собой какой-либо инструмент, возможно, вращающийся инструмент, который удерживает сверло или какое-либо другое сверло для удаления заусенцев, шлифования или фрезерования. Есть много возможностей, в том числе специализированный EoAT для сварки, покраски, шлифования, лазерной резки и многого другого.

Шарнирные роботы очень гибкие, поскольку все их суставы могут вращаться, в отличие от линейных или поступательных суставов, которые могут двигаться только по прямой линии.

Шарнирные роботы используются в таких приложениях, как захват и перемещение, дуговая сварка, точечная сварка, упаковка, обслуживание машин и погрузочно-разгрузочные работы. Возможность создавать дуги (или аналогичные узоры) в труднодоступных местах делает шарнирных роботов хорошим кандидатом для автомобильной промышленности и других производств, требующих такой возможности.

Исторически сложилось так, что большие и мощные роботы с шарнирно-сочлененной рукой, способные поднимать предметы весом в тонну и более, не были оснащены датчиками, которые позволяли бы им отслеживать окружающую среду. Если бы на пути такого робота оказался человек, он мог бы серьезно пострадать или даже погибнуть.

В результате такие роботы-манипуляторы необходимо выделить в отдельное пространство. Только квалифицированный персонал, который полностью понимает принцип работы робота, может входить в огражденное стеной или огражденным пространством, в котором работают такие роботы.

Однако, если шарнирный робот-манипулятор оснащен соответствующими датчиками и управляющим программным обеспечением, он может безопасно работать в присутствии людей. Например, используя компьютерное зрение с камерой или, возможно, датчиком LiDAR, если такой робот чувствует, что что-то стоит на пути его движения, или даже что человек или объект приближается, но еще не находится на пути, робот может замедлиться или остановиться. Другие датчики могут обнаруживать столкновение — если рука натыкается на что-то, она останавливается и/или меняет курс. Обычно шарнирные руки, безопасные для работы рядом с людьми, спроектированы так, чтобы их скорость и сила были ограничены.

Декартовы или прямоугольные роботы

Преимущества: Простая система управления. В зависимости от модели может поднимать очень тяжелые предметы. Точный. Жесткий по всем трем осям. Дешевле, чем сочлененные руки.

Недостатки:  Не может выполнять вращательные движения.

Эти роботы используют декартову систему координат (X, Y и Z) для линейных перемещений по трем осям (вперед и назад, вверх и вниз и из стороны в сторону). Все три сустава являются поступательными, что означает, что движение сустава ограничено движением по прямой линии. Поэтому таких роботов еще называют «линейными».

Декартовский робот (иногда называемый роботом XYZ) работает в соответствии с координатами декартова пространства. Он может двигаться только линейно в трех направлениях.

Декартовы роботы могут использоваться для захвата и размещения, обработки материалов, автоматизации упаковки, хранения и извлечения, резки и сверления и многих других задач.

Они жесткие во всех трех измерениях, что делает их очень точными и воспроизводимыми. Они проще, чем шарнирные роботы-манипуляторы, имеют более простое программное управление и могут быть дешевле в зависимости от области применения.

Портальные роботы — разновидность декартовых роботов

Преимущества: В зависимости от модели может поднимать очень тяжелые предметы. При желании можно сделать очень большой, охватывающей всю длину объекта. Может быть очень рентабельным для правильных приложений.

Недостатки:  Не может совершать вращательные движения.

Типичный портальный робот перемещается по подвесному пути. Такие роботы могут поднимать тяжелые грузы и точно перемещать объекты на относительно большие расстояния, хотя их гибкость ограничена.

Декартовы или линейные роботы могут быть сконфигурированы как портальные роботы. Портальные роботы перемещаются по подвесному пути. В зависимости от конструкции портальные роботы могут обрабатывать очень тяжелые грузы и перемещать их быстро и точно. При необходимости их также можно сделать очень большими, покрывая всю площадь объекта. Меньшие портальные роботы могут быть полезны для захвата и размещения и других операций, требующих высокой точности и хорошей жесткости.

Поскольку аспект управления движением линейного робота относительно прост, он часто дешевле, чем другие типы роботов, и может быть очень экономичным решением для многих задач автоматизации.

Рабочая область декартова робота прямоугольная. Добавление вертикального движения означает, что рабочая оболочка имеет форму коробки.

Роботы SCARA

Преимущества:  Отлично подходит для многих сборочных операций. Быстро и точно. Экономически эффективен для сборочных операций.

Недостатки:  Не такие гибкие, как шарнирные рычаги. Не так точно, как картезианское оружие. Не так быстро, как роботы-манипуляторы Delta.

Робот SCARA может вращаться в двух шарнирах и имеет один линейный шарнир. Он «податливый» в горизонтальной плоскости и жесткий (не податливый) в вертикальной. Вот почему в его названии присутствует словосочетание «выборочное соответствие».

Роботы SCARA (робот-манипулятор с селективным соответствием) похожи на декартовых роботов в том, что они двигаются по трем шарнирам или осям. Однако, в отличие от декартовых роботов, два сустава роботов SCARA являются вращательными. Поэтому они способны на более сложные движения, чем декартовы роботы. Как правило, они быстрее и обладают большей гибкостью в движении, но менее точны, чем декартовы роботы.

Интересный факт:   Широкое использование роботов SCARA произвело революцию в производстве малой электроники. Благодаря своим небольшим размерам, простоте и конструктивным характеристикам они идеально подходят для этой области применения и доказали свою высокую рентабельность.

Как следует из слова «сборка» в названии, манипулятор SCARA был изобретен для сборочных операций. Робот SCARA был создан в 1981 году Хироши Макино из Университета Яманаси в Японии. «Соответствие» в названии относится к определенному количеству «давать». То есть, если толкнуть робота SCARA в горизонтальной плоскости, он немного поддастся — будет двигаться, он не совсем жесткий. Однако в вертикальной плоскости робот SCARA достаточно жесткий, и он не «поддастся», если его толкнуть в этом направлении. Следовательно, он имеет «избирательное» соответствие. Он податлив в горизонтальной плоскости, а не в вертикальной.

Выборочное соответствие весьма полезно при сборочных операциях, когда, например, деталь необходимо вставить в печатную плату. Этот вид сборки часто требует, чтобы деталь вставлялась в отверстие. Центрирование детали в отверстии часто требует небольшого «податливости», чтобы найти центральную точку — немного покачивания или небольшого «податливости». Затем сила вставки, двигающаяся вниз, должна быть твердой и жесткой.

Роботы SCARA менее жесткие, чем декартовы роботы, а также имеют ограничения по весу, который они могут поднимать, по сравнению с декартовыми роботами, которые могут поднимать довольно тяжелые предметы. Роботы SCARA имеют небольшую площадь основания и обычно используются для приложений, в которых расстояния, которые необходимо перемещать, относительно невелики. У них меньше степеней свободы, чем у шарнирных рычагов. С другой стороны, они имеют высокую степень точности и вполне воспроизводимы. И они дешевле, чем шарнирная рука.

Рабочая оболочка робота SCARA имеет цилиндрическую форму, что также необходимо учитывать при рассмотрении применения. Роботы SCARA, как правило, быстрее, чем шарнирно-сочлененные руки, хотя и не так быстро, как роботы Delta.

Полярные или сферические роботы

Преимущества:  Простая система управления, чем шарнирная рука. Может иметь большой радиус действия. Очень хорошо подходит для многих сварочных работ. Может быть быстрее, чем шарнирная рука.

Недостатки: Не такой гибкий, как шарнирные манипуляторы роботов. Более старая технология. Часто требуется довольно большая площадь. Не так быстро, как руки Delta.

Полярный робот может вращаться вокруг своего основания и плеча и имеет линейное соединение для выдвижения руки. Полярные роботы имеют сферическую рабочую оболочку.

Полярные роботы (иногда называемые сферическими роботами) имеют комбинацию два вращательных шарниров и один линейный шарнир. Их конструкция создает рабочее пространство сферической формы.

Интересный факт:  Первый промышленный робот (создан в 1950-х годах) под названием Unimate был сферическим роботом.

Роботы Polar могут использоваться для литья под давлением, окраски, дуговой и точечной сварки. Они могут иметь большую досягаемость при оснащении линейным рычагом подходящего размера.

Полярные роботы представляют собой более старую технологию и могут быть заменены роботами с шарнирно-сочлененной рукой (которые также имеют сферическую рабочую оболочку), хотя в некоторых случаях полярный робот все еще может быть более рентабельным, чем его альтернативы.

Дельта-роботы

Преимущества: Самая быстрая конструкция манипуляторов для захвата и перемещения. Легкий. Точный.

Недостатки:  Ограничено относительно небольшими и легкими объектами. Не подходит для работы с объектами в вертикальной плоскости. Ограниченный охват.

Дельта-роботы   (также называемые параллельными роботами) имеют три манипулятора в форме параллелограмма. Обычно дельта-робот располагается над заготовками на подвесной эстакаде. Поскольку все двигатели находятся на базе, суставы и руки робота очень легкие по сравнению с другими роботами. Робот Delta имеет перевернутую куполообразную рабочую оболочку.

Интересный факт: Робот Delta изначально был разработан для того, чтобы производитель шоколада мог собирать кусочки шоколада и класть их в коробку.

Пример типичного дельта- или параллельного робота. Руки легкие и могут быть очень быстрыми.

Конструкция робота Delta обеспечивает высокую скорость и точность работы. Роботы Delta в основном используются для захвата и размещения товаров. Дополнительные области применения включают дозирование клея, пайку и сборку. Роботы Delta не могут нести тяжелые полезные нагрузки, и это ограничивает типы инструментов End of Arm Tooling (EoAT) и задачи, с которыми они могут справиться.

Гибридные конструкции дельта-роботов иногда размещают вращающиеся соединения на концах рук, чтобы увеличить гибкость его движения.

Цилиндрические роботы

Преимущества: Жесткий. Точный. Идеально подходит для приложений, требующих круговой геометрии.

Недостатки: Устаревшая технология. Ограниченная гибкость движений.

Цилиндрический робот имеет два линейных шарнира и один вращательный шарнир.

Цилиндрические роботы   имеют по крайней мере один вращающийся шарнир в основании и два линейных шарнира. Эта конструкция приводит к рабочему пространству цилиндрической формы.

Цилиндрические роботы обычно используются в ограниченном пространстве и идеально подходят для объектов, которые должны иметь круговую симметрию (например, провода, трубы). При шлифовке, сборке и точечной сварке используются цилиндрические роботы.

Коллаборативные роботы (коботы)

Преимущества: Безопасно работать рядом с людьми. Современные интерфейсы позволяют «обучить» руку робота без написания кода.

Недостатки: Не всегда самый быстрый вид робота-манипулятора. Ограничен в силе и скорости.

Коллаборативные роботы (коботы) обеспечивают взаимодействие человека и робота в безопасной рабочей среде без необходимости в ограждениях или других мерах безопасности, принимаемых в традиционных промышленных роботах. Однако меры безопасности приводят к снижению скорости работы.

Коллаборативные роботы, также известные как коботы, обычно представляют собой шарнирные руки. Они считаются безопасными для работы рядом с людьми. Оперативники могут «обучить» робота-манипулятора, двигая его.

Помимо безопасности при работе вместе с людьми, одной из особенностей, делающих коботов более совместными, является способность оператора обучать робота-манипулятора движениям без необходимости написания программного кода. Оператор берет руку робота и физически перемещает ее в нужном направлении. Затем рука робота может повторить продемонстрированное движение.

Стандартный кобот обычно не предназначен для работы с очень тяжелыми предметами. Это создает ограничение на диапазон продуктов, которыми он может управлять.

Коллаборативные роботы имеют широкий спектр применений, таких как обслуживание машин, захват и размещение, сборка, дуговая сварка, но, как правило, не подходят для тяжелых условий эксплуатации или задач с очень высокой скоростью.

Автономные мобильные роботы 

AMR или автономные мобильные роботы представляют собой быстрорастущий сегмент рынка промышленных роботов. Они бывают разных форм и размеров, оптимизированных для задач, для которых они предназначены.

Колесные тележки

AMR в виде тележек или транспортных средств с колесами обычно используются для перевозки товаров на заводе или складе. Они оснащены датчиками, бортовой вычислительной мощностью и электродвигателями, которые позволяют им перемещаться по объекту и создавать его внутреннюю карту. Часто это делается с помощью человека, который следует за AMR, управляя им с помощью дистанционного управления.

После создания внутренней карты AMR может быть проинструктирован о пунктах назначения, в которые ему необходимо отправиться. Ключевой особенностью AMR является то, что они могут самостоятельно («автономно») перемещаться из одного места в другое, избегая препятствий на пути. Если человек, вилочный погрузчик или другой объект преграждают им путь, они могут свернуть, чтобы избежать препятствия, или даже спланировать совершенно новый маршрут к месту назначения.

Автономные возможности AMR делают их очень гибкими по сравнению с конвейерной системой.

AMR в виде колесных тележек могут использоваться индивидуально для перевозки грузов, а также могут использоваться в составе роя или флота роботов. Например, флоты AMR используются Amazon. Amazon использует так называемую конфигурацию «товар к человеку», в которой каждый робот берет целую полку с продуктами и приносит ее человеку на станции сбора заказов. Затем человек берет товар (ы) с полки и кладет его в контейнер для выполнения заказа электронной коммерции.

В последнее время достижения в области компьютерного зрения, искусственного интеллекта и технологии захвата позволили заменить человека на станции сбора на шарнирную роботизированную руку. В этом случае колесная тележка AMR доставляет товары к роботу-манипулятору для совместной работы роботов.

Автономно управляемые транспортные средства (AGV)

AGV обычно имеют форму транспортного средства с колесами и являются более старой технологией, чем AMR. У них меньше бортового интеллекта, и, следовательно, они не так автономны, как AMR. У AGV нет возможности составить карту объекта. Вместо этого они полагаются на пути, проложенные для них. Пути определяются проводами, уложенными в пол, или специальной лентой, или другими видами направляющих. Если AGV встречает препятствия на своем пути, он может только остановиться и позвать на помощь.

Однако различия между AGV и AMR становятся все более размытыми. AGV получают больше встроенной вычислительной мощности, и некоторые из них теперь имеют возможность объезжать препятствия на своем пути.

AMR с манипуляторами робота

Роботизированный манипулятор можно установить на AMR на колесной тележке. Это увеличивает гибкость робота и разнообразие задач, которые он может выполнять. Одним из приложений является использование такого робота для обслуживания целого ряда станков. Робот может выгружать готовую деталь и загружать новую заготовку в один станок, а затем двигаться вниз по ряду и повторять операции для ряда станков.

Ногие роботы

Миллионы людей видели на YouTube видео танцующих роботов, сделанное Boston Dynamics, и поэтому видели двуногих и четвероногих роботов. Одно из промышленных применений роботов с ногами предполагает использование их для доставки посылок. Другой вариант использования — поисково-спасательные операции.

Использование ножек вместо колес имеет определенные преимущества. Ноги позволяют роботу передвигаться по некоторым видам местности, которые тележки с колесами сочтут трудными или невозможными. Ноги позволяют подниматься по лестнице и садиться в транспортное средство и выходить из него легче, чем тележка с колесами.

Сферические AMR

Автономные мобильные роботы в форме сферы имеются в продаже и имеют особые преимущества по сравнению с другими форм-факторами. Компоненты сферической системы AMR запечатаны внутри прочной оболочки. Это позволяет им работать в суровых условиях. Они также могут плавать и путешествовать по воде. Сферические AMR могут быть амфибиями, перемещаясь как по воде, так и по суше.

Двигательная установка сферического АМР чаще всего основана на смещении центра тяжести.

Промышленное применение сферических AMR в основном связано с наблюдением и дистанционным контролем. Оснащенные камерами и средствами связи, они могут передавать видео удаленному оператору. Для агрессивных сред, в которых могут быть токсичные газы или другие опасные условия, сферический AMR может быть идеальным.

Летающие роботы (воздушные дроны)

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) или дроны все чаще используются в различных промышленных целях. Одним из приложений является использование дронов на складах для инвентаризации. Дрон может летать по проходам склада и с помощью компьютерного зрения подсчитывать количество товаров в коробках на полках.

В зависимости от конструкции промышленный дрон может быть разновидностью автономного мобильного робота (AMR), поскольку некоторые модели могут автоматически обнаруживать препятствия и избегать их, а также самостоятельно прокладывать путь к месту назначения. Некоторым промышленным дронам можно дать «миссию», которая может состоять в том, чтобы пролететь над добычей полезных ископаемых или над инфраструктурным проектом. Дрон выполняет свою миссию автономно и может записывать видео проекта или делать определенные измерения и записывать их. Такие дроны можно использовать для наблюдения за ходом строительных проектов.

Amazon и другие компании уже ограниченно используют дроны для доставки товаров длительного пользования и продуктов.

Подводные роботы

Существует множество роботов, предназначенных для использования под водой. Некоторые подводные роботы спроектированы так, чтобы быть автономными (автономные подводные аппараты — AUV), а некоторые предназначены для дистанционного управления по беспроводной сети или с помощью проводного троса. Некоторые подводные роботы используют гребные винты в качестве двигательной установки, как и подводные лодки. С другой стороны, многие такие роботы имитируют движения живых существ. Одни имитируют движения дельфинов, другие — змей, а третьи двигаются, как рыбы. Такое подражание природе называется «биомимикрия», потому что действие робота имитирует биологических существ.

Подводные роботы могут использоваться для осмотра морских нефтяных платформ, трубопроводов и научных исследований. Другие приложения включают использование подводных роботов для осмотра дна мостов, осмотра водозаборов плотин гидроэлектростанций и осмотра коралловых рифов.

Полицейские управления используют подводных роботов для видеосъемки дна водоемов в поисках улик. Военные также заинтересованы в подводных роботах. Может ли сонарная система отличить роботизированного «дельфина» от настоящего?

У подводных роботов множество преимуществ. Такие роботы означают, что нет необходимости брать на себя риск и расходы, связанные с водолазами-людьми. Роботы могут оставаться под водой дольше, чем люди. Оснащение подводных роботов датчиками позволяет им измерять и регистрировать почти бесконечное количество и типы свойств

Как найти идеальный тип робота для вашей организации

Перед покупкой робота всегда полезно получить обзор того, что доступно на рынке, и сравнить цены. Выбор правильного робота зависит от ваших потребностей и от того, насколько хорошо поставщик может удовлетворить эти потребности.

HowToRobot предоставляет бесплатную услугу подбора партнеров, предоставляя вам ряд предложений по решениям для роботов (включая диапазоны цен) из крупнейшей в мире базы данных поставщиков роботов (каталог HowToRobot охватывает более 15 000 поставщиков). Это позволяет быстро сравнить варианты и принять обоснованное решение о покупке.

Работает в четыре простых шага:

1. Опишите свои потребности на нашей платформе (вам нужно комплексное решение для роботов, компонент, деталь или услуга?)
2. Ваш запрос передается поставщикам по всему миру (вы остаетесь анонимным)
3. Поставщики отправят вам ответы на HowToRobot.com с соответствующими решениями, в т.ч. диапазон цен
4. Общайтесь с поставщиками, чтобы еще больше сузить поиск, пока не найдете наилучший вариант.

Получите цитаты о роботах здесь

Обратите внимание, что есть беспристрастные эксперты HowToRobot, которые могут помочь вам сориентироваться в этом процессе. Нажмите здесь, чтобы назначить консультацию с экспертом-консультантом.

В чем разница между Cozmo и Vector?

У Vector и Cozmo есть место в доме, но у них разные способы взаимодействия с вами и вашим домом.