Endüstriyel robot

Endüstriyel robot, ISO 8373^[1] standardına göre üretim için kullanılan robot sistemidir. Endüstriyel robotlar otomatiktir, programlanabilir ve üç veya daha fazla eksende hareket edebilir.^[2]

Bir dökümhanede çalışan eklemli bir robot

Kaynak, boyama, montaj, demontaj,^[3] baskılı devre kartları alma ve yerleştirme, paketleme ve etiketleme, paletleme, ürün kalite kontrol ve testi robotların tipik uygulamalarıdır. Bunların hepsi hızlı ve hassas şekilde yapılır. Malzeme elleçlemeye de yardımcı olabilirler.

Uluslararası Robotik Federasyonu'na (IFR) göre 2022 yılında dünyada tahmini 3.903.633 adet endüstriyel robot faaliyetteydi.^[4][5]

Türler ve özellikler

Kaynak yapan altı eksenli robot grubu

Almanya'da bir fırındaki ekmek ve tost gibi gıda ürünlerini paletlemek için endüstriyel robotlarla fabrika otomasyonu

Altı tip endüstriyel robot vardır.^[6]

Eklemli robotlar

Eklemli robotlar^[6] en yaygın endüstriyel robotlardır.^[7] Birkaç serbestlik dereceli eklemleri, eklemli kollara büyük bir hareket aralığı sağlar.

Otonom robot

Otonom robot, insan kumandasına başvurmadan hareket eden robottur. İlk otonom robot ortamları, 1940'ların sonlarında W. Grey Walter tarafından yapılan Elmer ve Elsie olarak bilinir. Tarihte biyolojik beyinlerin yaptığı gibi "düşünmek" üzere programlanmış ve özgür iradeli olmaları amaçlanan ilk robotlardı.^[8] Elmer ve Elsie, şekilleri ve hareket etme biçimleri nedeniyle sıklıkla kaplumbağa olarak etiketlendi. Işık uyarısına tepki hareketi olan fototaksi yetenekleri vardı.^[9]

Kartezyen koordinat robotları

Kartezyen robotlar,^[6] doğrusal, gantry robotlar ve x-y-z robotlar^[7] olarak da adlandırılır. Takım hareketi için üç prizmatik eklemi ve boşlukta yöneltilmesi için üç döner eklemi vardır.

Kartezyen robotun efektör organını her yöne hareket ettirebilmesi ve yönlendirebilmesi için 6 eksene (veya serbestlik derecesine) ihtiyacı vardır. 2 boyutlu ortamda, ikisi yer değiştirme ve birisi de yöneltme için olmak üzere üç eksen yeterlidir.^[10]

Silindirik koordinat robotları

Silindirik koordinat robotları^[6], tabandaki döner eklemleri ve bağlantılarını birbirine bağlayan en az bir prizmatik eklem ile tanımlanır.^[7] Kaydırarak dikey ve yatay olarak hareket edebilirler. Küçük efektör tasarımı, robotun hiç hız kaybetmeden dar çalışma alanlarına ulaşmasını sağlar.^[7]

Küresel koordinat robotları

Küresel koordinat robotlarının yalnızca döner eklemleri vardır.^[6] Endüstriyel uygulamalarda kullanılan ilk robotlardandır.^[7] Genellikle döküm, plastik enjeksiyon ve ekstrüzyon gibi makine besleme işlerinde ve kaynak işlerinde kullanılırlar.^[7]

SCARA robotlar

Ana madde: SCARA

SCARA^[6], Seçici Uyumluluk Montaj Robot Kolu'nun kısaltmasıdır.^[11] SCARA robotları, X-Y düzleminde hareket sağlayan iki paralel eklemiyle tanınır.^[6] Dönen miller, efektörde dikey olarak konumlandırılır. SCARA robotları, hassas yanal hareketler gerektiren işler için kullanılır. Montaj uygulamaları için idealdir.^[7]

Delta robotlar

Delta robotlarına^[6] paralel bağlantı robotları da denir.^[7] Ortak tabana bağlı paralel bağlantılardan oluşurlar. Delta robotları özellikle doğrudan kontrol görevleri ve yüksek manevra gerektiren işlemler (hızlı alma ve yerleştirme görevleri gibi) için kullanışlıdır. Delta robotları dört çubuk veya paralelkenar bağlantı sistemlerinden yararlanır.

Ayrıca, endüstriyel robotlar seri veya paralel mimariye sahip olabilir.

Seri manipülatörler

Seri mimariler diğer adıyla seri manipülatörler çok yaygın endüstriyel robotlardır. Tabandan son efektöre uzanan motorla çalıştırılan eklemlerle birbirine bağlanan bir dizi bağlantı olarak tasarlanmıştır. SCARA, Stanford manipülatörleri bu kategorinin tipik örnekleridir.

Paralel mimari

Paralel bir manipülatör, her zincirin genellikle kısa, basit ve böylece seri bir manipülatöre kıyasla istenmeyen hareketlere karşı esnemez olabilmesi için tasarlanmıştır. Bir zincirin konumlandırılmasındaki hatalar kümülatif olmaktan ziyade diğerleriyle birlikte ortalaması alınır. Her bir aktüatör, seri bir robotta olduğu gibi, kendi serbestlik derecesinde hareket etmelidir. Ancak paralel robotta bir eklemin eksen dışı esnekliği diğer zincirlerin etkisiyle de kısıtlanır. Paralel manipülatörü, daha çok bileşenle giderek daha az esnemez (katı) olan seri zincirden farklı olarak, bileşenlerine göre katı yapan bu kapalı devre katılığıdır.

Daha az hareket yetenekli paralel manipülatörler ve eş zamanlı hareket

Tam paralel bir manipülatör, tam 3T3R hareketliliği için 3 öteleme 3T ve 3 dönme 3R koordinatı tarafından belirlenen 6 serbestlik derecesine (DoF) kadar bir nesneyi hareket ettirebilir. Ancak, bir manipülasyon görevi 6 DoF'den az gerektirdiğinde, 6 DoF'den az olan daha az hareketlilik dereceli manipülatörlerin kullanımı daha basit mimari, daha kolay kontrol, daha hızlı hareket ve daha az maliyet açısından avantajlar sağlayabilir. Örneğin, 3 DoF Delta robotunun daha az 3T hareketliliği vardır ve hızlı alma ve yerleştirme öteleme konumlandırma uygulamaları için çok başarılı olduğu kanıtlanmıştır. Daha az hareketlilik dereceli manipülatörlerin çalışma alanı 'hareket' ve 'kısıtlama' alt uzaylarına ayrıştırılabilir. Örneğin, 3 konum koordinatı 3 DoF Delta robotunun hareket alt uzayını oluşturur ve 3 yönelim koordinatı kısıtlama alt uzayındadır. Daha az hareketli manipülatörlerin hareket alt uzayı, bağımsız (istenen) ve bağımlı (eşzamanlı) alt uzaylara daha çok ayrıştırılabilir: manipülatörün istenmeyen hareketi olan 'eşzamanlı' veya 'parazitik' hareketten oluşur.^[12] Eşzamanlı hareketin zayıflatıcı etkileri, daha az hareketli manipülatörlerin başarılı tasarımında hafifletilmeli veya ortadan kaldırılmalıdır. Örneğin Delta robotu son efektörü dönmediği için parazitik hareketi yoktur.