O robotici

Predmet i granice industrijske robotike

Robotika je područje koje povezuje mehaniku, elektrotehniku, upravljanje i računarstvo radi izgradnje strojeva koji samostalno izvode zadaće u fizičkom svijetu. Industrijska robotika njezin je dio usmjeren na proizvodnju: na manipulatore koji rukuju predmetima i alatima u pogonu, pod nadzorom upravljačkog sustava i prema programu koji se može promijeniti bez zahvata u mehaniku. Granica područja nije stvar veličine ili izgleda stroja nego njegove definicije.

Prema međunarodno prihvaćenoj definiciji, industrijski robot je automatski upravljan, ponovno programibilan višenamjenski manipulator programibilan u tri ili više osi. Svaki dio te rečenice isključuje neku skupinu strojeva. Zbog zahtjeva za automatskim upravljanjem ispada ručni manipulator, zbog ponovne programibilnosti ispada namjenski automat s bregastim upravljanjem, a zbog višenamjenskosti ispada stroj izveden za jedan jedini zadatak.

Uz industrijske robote postoje i servisni roboti, namijenjeni poslovima izvan proizvodnje, te kolaborativni roboti, izvedeni za rad u zajedničkom prostoru s čovjekom. Kolaborativni robot i dalje je industrijski robot po definiciji; razlikuje se po sigurnosnim svojstvima, a ne po vrsti stroja.

Kako je robotika nastala

Riječ robot nije nastala u tehnici nego u kazalištu. Uveo ju je češki pisac Karel Čapek u drami R.U.R. iz 1920., izvedenu iz staročeške riječi koja označava težak prisilan rad. Dvadesetak godina kasnije Isaac Asimov upotrijebio je riječ robotika za granu znanja koja se robotima bavi. Tehnika je te riječi preuzela tek kad je imala stroj na koji ih može primijeniti.

Taj se stroj pojavio početkom šezdesetih. George Devol patentirao je uređaj za programirani prijenos predmeta, a Joseph Engelberger od te je zamisli napravio proizvod. Robot Unimate počeo je 1961. raditi u tvornici automobila: vadio je vruće odljevke iz stroja za tlačni lijev i odlagao ih na hlađenje. Posao je bio vruć, jednoličan i opasan, dakle točno onakav kakav se robotima povjerava i danas.

Nakon toga razvoj je tekao u valovima. Sedamdesetih su hidraulične pogone zamijenili električni servopogoni, a upravljanje je preuzelo računalo. Iz tog razdoblja potječu struktura SCARA za brzu montažu u ravnini i prve ruke s potpuno električnim pogonom. Osamdesetih se pojavila delta struktura s pogonima u bazi, sposobna za vrlo velika ubrzanja pri malim teretima. Devedesetih se težište preselilo na programiranje i simulaciju, a u posljednjih petnaestak godina na kolaborativne izvedbe i na povezivanje robota s informacijskim sustavom pogona.

Podjela robota

Roboti se razvrstavaju na više načina, a dvije su podjele u pogonu najkorisnije. Prva je podjela prema namjeni: industrijski roboti rade u proizvodnji, servisni roboti obavljaju poslove izvan nje, a kolaborativni roboti su industrijski roboti izvedeni tako da mogu dijeliti prostor s čovjekom. Druga je podjela prema mehaničkoj strukturi, jer struktura određuje oblik radnog prostora, brzinu i način na koji robot zaobilazi prepreke.

Artikulirana ruka najraširenija je zato što jedina bez ograničenja postavlja alat pod proizvoljnim kutom u prostoru. SCARA i delta postoje zbog brzine: kod SCARA izvedbe zglobovi s okomitim osima daju krutost u ravnini, a kod delte pogoni ostaju u bazi pa su pokretne mase male. Kartezijska struktura dobiva prednost kad radni prostor mora biti izdužen, primjerice iznad cijele duljine transportne trake.

Robot i ostala automatizacija

Robot nije jedini način da se posao automatizira i nije uvijek najbolji. Kruta automatizacija redoslijed kretnji zapisuje u mehanizam stroja: bregastu osovinu, kulisu, zupčanički prijenos. Ona je brza i jeftina po komadu, ali samo dok se izrađuje jedan te isti predmet. Prilagodljiva automatizacija redoslijed zapisuje programom, odvojeno od mehanike, pa se stroj mijenja uputom umjesto ključem. Robot je njezin najpoznatiji predstavnik.

U stvarnom pogonu robot rijetko radi sam. On je najčešće jedan od uređaja u ćeliji kojom upravlja programirljivi logički kontroler: PLC zna stanje transportera, naprava i vrata, a robotu predaje nalog i preuzima potvrdu. Takva podjela zadaća nije proizvoljna — robot izvodi gibanje, a nadređeno upravljanje vodi redoslijed i sigurnost cijele ćelije.

Koliko je robota u pogonu

Raširenost robotizacije mjeri se pokazateljem gustoće robotizacije, koji iskazuje broj ugrađenih industrijskih robota na deset tisuća zaposlenih u prerađivačkoj djelatnosti. Pokazatelj je koristan jer uklanja utjecaj veličine gospodarstva: velika zemlja s mnogo robota ne mora biti robotizirana, a mala zemlja s razmjerno malim brojem robota može biti među vodećima. Vrijednosti se razlikuju za red veličine, od nekoliko desetaka do više stotina robota na deset tisuća zaposlenih.

Pokazatelj treba čitati oprezno. On ovisi o strukturi industrije: zemlje s jakom automobilskom i elektroničkom proizvodnjom imaju visoku gustoću jer su to djelatnosti u kojima je robotizacija najisplativija. Za pojedini pogon gustoća ne govori ništa; ondje je mjerodavno koliko robota traži zadana proizvodnja, uz poznat takt i raspoloživo radno vrijeme. Upravo se taj račun radi prije nabave.

Tipične primjene

Najveći dio ugrađenih robota obavlja rukovanje predmetima: ulaganje i vađenje iz strojeva, prijenos između operacija, slaganje na palete i razvrstavanje s trake. Slijede tehnološke primjene u kojima robot nosi alat, a ne predmet: elektrolučno i točkasto zavarivanje, lijepljenje i nanošenje brtvila, bojenje, brušenje i skidanje srha. Treću skupinu čine montaža i kontrola, u kojima robot ugrađuje dijelove ili vodi mjerni ticalo odnosno kameru.

Zajedničko je svim tim primjenama da posao ima ponovljiv oblik i poznat početni položaj predmeta. Ondje gdje predmeti dolaze nasumično, robotu treba dodatna informacija — kamera, naprava za razvrstavanje ili senzor sile. Ondje gdje se posao svaki put razlikuje, robot gubi prednost pred čovjekom, jer svaka izmjena traži novi program ili barem novi skup podataka.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.