Tööstusrobot

Tööstusrobot on tootmises kasutatav automatiseeritud ja ümber programmeeritav mitmeotstarbeline masin, mida saab kontrollida kolmes või enamas teljes. Teljed võivad olla kas fikseeritud asendis või liikuvad .

Mõned tööstusrobotite rakendused on näiteks keevitamine, värvimine, toodete kokkupanek, pakkimine ja materjalide käsitlemine. Tööstusrobotid on olnud enim kasutuses autotööstuses kuid nüüdseks tugevalt laienenud ka teistesse tööstussektoritesse.

Robotid leiavad enim kasutust järgmistes tööstussektorites:

 autotööstus,
 elektroonikatööstus,
 metalli- ja masinatööstuses,
 plasti- ja keemiatööstuses,
 toiduainetööstustes.

Ajalugu

1938–1979 
Esimeste tööstusrobotite valmimisele aitas kaasa arvutite populaarsus ja arvprogrammjuhitavate masinate areng. Esimese definitsioonile vastava tööstusroboti valmistas 1937. aastal Griffith P. Taylor ja 1938. aastal tutvustati seda robotit ka inglise hobiajakirjas Meccano. Robotil oli kraanasarnane disain ja see töötas ühe elektrimootoriga. Esimene robot suutis virnastada puidust klotse .

1954 – George Devol patenteeris esimese tööstusroboti. Tema robot suutis liigutada objekte ühest punktist teise kuni 3,7 meetri raadiuses. 1956 rajas Devol nende robotite ehitamiseks firma Unimation .

1961 – valmistati esimese tööstusroboti prototüüp Unimate, mis paigaldati samal aastal General Motorsi tehasesse. Hiljem paigaldati tehasesse veel 66 samasugust robotit .

1963 – loodi kuue liigendiga Rancho Arm, mis oli mõeldud puudega inimeste abistamiseks.

1968 – Marvin Minsky disainis 12 liigendiga robotkäe, mis oli võimeline inimest tõstma .

1969 – Victor Scheinman leiutas Stanfordi käe, mis oli kuue teljega liigendatud robot. See oli üks esimesi täielikult elektriga töötav ja arvutiga juhitav robotkäsi. Tänu sellele tehnoloogiale avanes võimalus tootjatel kasutada roboteid keevitamisel ja mitmesuguste toodete kokkupanekul. Hiljem müüs Scheinman oma disaini Unimationile .

1975 – Euroopas töötas ASEA välja roboti nimega ASEA IRB, mis oli esimene täielikult elektriliselt juhitav ja Inteli 8-bitist mikroprotsessorit kasutav robot .

1978 – Vicarm ja Unimation andsid koos General Motorsi toega välja PUMA robotkäe, mida algselt kasutati koosteliinidel ning mida robootikateadlased kasutavad siiani .

1979 – OTC Japan andis välja esimese generatsiooni kaarkeevituse robotid .

1980–tänapäev 
1980. aastast hakkas tööstusrobotite hulk järjest kiiremini kasvama .

1981 – Takeo Kanade lõi esimese robotkäe, millel olid mootorid otse liigendite külge ühendatud. See tegi roboti palju kiiremaks ja täpsemaks .

1988 – Yaskawa America Inc. tutvustas kontrollsüsteemi Motorman ERC, mis suutis kontrollida kuni 12 telge .

1992 – FANUC ehitas esimese intelligentse roboti prototüübi .

1994 – süsteem Motorman ERC hakkas toetama 21-teljelist liikumist ning kahe roboti sünkroonimist.

1998 – süsteem Motorman ERC hakkas toetama 27-teljelist liikumist ning lisati võimalus sünkroonida kuni nelja robotit .

Liigitus 

 Lineaarne robot (seejuures Cartesiuse ehk Gantry robot)
Liigestatud robot
SCARA robot
 Paralleelrobot
 Silindriline robot

Parameetrid 

 Telgede arv – tasandil liikumiseks on vaja vähemalt kahte telge, ruumis liikumiseks kolme. Et täielikult roboti kätt kontrollida, on vaja veel kolme telge. 
 Vabadusaste (liikuvusaste, ingl. degree of freedom, DOF) – tavaliselt võrdne telgede arvuga. 
 Tööruum (working envelope) – ruumi piirkond, kuhu robot ulatub. 
 Kinemaatika – robotil olevate liidete asetus, mis määrab ära roboti liikumise. Robotite liigitus kinemaatika järgi on: liigestatud robot, Cartesiuse robot, paralleelrobot ja SCARA robot. Igaüks neist kasutab erinevat koordinaatsüsteemi.
 Kandevõime – näitab, kui suurt koormust robot jõuab tõsta. 
 Kiirus – näitab, kui kiiresti suudab robot positsioneerida oma lõpplüli. See võib olla defineeritud kas lineaarse kiirusena, nurkkiirusena või liitkiirusena. 
 Kiirendus – kui kiiresti suudab robot teljes kiirendada. 
 Positisioonimistäpsus – kui täpselt suudab robot ette antud positsiooni võtta. Täpsust saab parandada väliste sensoritega. Täpsus sõltub roboti kiirusest ja positsioonist. 
 Korduvus (repeatability) – kui hästi robot naaseb programmeeritud positsiooni. Erineb täpsusest. 
 Liikumise juhtimisviis (motion control) – kuidas on korraldatud liikumise kontroll. Lihtsamate rakenduste juures peab robot liikuma piiratud arvu sisse programmeeritud punktide vahel. Keerulisemate rakenduste korral peab ruumis liikumiseks pidevalt orientatsiooni ja kiirust kontrollima.
 Energiaallikas – osa robotitest kasutab elektrimootoreid, mis on kiiremad, osa aga hüdraulikat, mis on tugevam ja kasulik rakendustes, kus sädemed võivad ohtlikud olla. 
 Ajami ülekandemehhanism – mõnedel robotitel on elektrimootorid ühendatud liidetega hammasülekannete või hammasrihmülekannete abil. Kasutatakse aga ka laineülekannet ja mõningail juhtudel ühendatakse mootor ilma igasuguse ülekandeta. 
 Koormatavus – näitab, kui palju roboti telg liigub, kui sellele avaldub jõud. Kui robot kannab oma maksimaalset raskust, siis tema positsioon on natuke allpool kui siis, kui ta ei kanna midagi .

Programmeerimine 
Esimestel tööstusrobotitel kasutati programmeerimiseks pikki augustatud paberiribasid (perfolinte) .

Tänapäeval on tööstusrobotite programmeerimiseks olemas kolm põhilist meetodit.

Õpetamisseade (teaching pendant) on kõige levinum robotite programmeerimise viis. See on aastate jooksul palju muutunud, kuid tavaliselt on see seade, mis näeb välja nagu suur kalkulaator. Esimesed seadmed olid suured hallid kastid, kus olid sees magnetlindid. Tänapäeval on need pigem tahvelarvuti moodi. Roboti programmeerimiseks liigutatakse robotit seadme nuppude abil ühest punktist teise ja salvestatakse positsioonid. Kui kogu programm on õpitud, suudab robot ise täiskiirusel ette näidatud punktid läbi käia .

Simulatsiooni või ühenduseta programmeerimist kasutatakse selleks, et tagada keeruliste algoritmide korrektset töötamist, enne kui need roboti peale pannakse. Seda kasutatakse ka seisakuaja vähendamiseks ja tootlikkuse suurendamiseks. Ühenduseta programmeerimine lubab robotit programmeerida roboti virtuaalset mudelit ja ülesandeid kasutades .

Demonstreerides õpetamine on intuitiivne viis roboti programmeerimiseks. See meetod sarnaneb õpetamisseadmega, kuid selle asemel et robotit nuppudega liigutada, liigutatakse robotit selle küljes olevate kangide või sensoritega, kuid positsioonid salvestatakse sama moodi roboti arvutisse .

Vaata ka
Robot
Robootika
Koostöörobot

Viited

Robotid