산업용 로봇은 제조에 사용되는 로봇 시스템입니다. 산업용 로봇은 자동화되고 프로그래밍 가능하며 2 개 이상의 축을 이동할 수 있습니다.

로봇의 일반적인 응용 분야는 용접, 도장, 조립, 인쇄 회로 기판의 포장 및 배치, 포장 및 라벨링, 팔레 타이 징, 제품 검사 및 테스트, 모두 높은 내구성, 속도 및 정밀도로 완성되었습니다. 그들은 물질 취급을 도울 수 있습니다.

2015 년에는 국제 로봇 연맹 (IFR)에 따르면 전 세계적으로 약 164 만 대의 산업용 로봇이 운영되고 있습니다.

유형 및 기능
가장 일반적으로 사용되는 로봇 구성은 관절 형 로봇, SCARA 로봇, 델타 로봇 및 직교 좌표 로봇 (갠트리 (gantry) 로봇 또는 x-y-z 로봇)입니다. 일반적인 로봇 공학의 맥락에서, 대부분의 로봇 유형은 로봇 팔 (ISO 표준 1738에서 단어 조작기의 사용에 고유 한 범주)에 속합니다. 로봇은 다양한 자율성을 나타냅니다.

일부 로봇은 변동없이 고도의 정확성을 가지고 반복적으로 반복적으로 특정 동작을 충실히 수행하도록 프로그래밍됩니다. 이러한 동작은 일련의 좌표 동작의 방향, 가속도, 속도, 감속도 및 거리를 지정하는 프로그래밍 된 루틴에 의해 결정됩니다.
다른 로봇은 작동중인 물체의 방향이나 심지어 로봇이 식별해야 할 수도있는 물체 자체에서 수행해야하는 작업에 대해 훨씬 유연합니다. 예를 들어,보다 정확한 안내를 위해 로봇은 강력한 컴퓨터 또는 컨트롤러에 연결된 시각 센서로 작동하는 머신 비전 하위 시스템을 포함하는 경우가 많습니다. 인공 지능, 또는 그것을 위해 통과하는 것은 현대 산업용 로봇에서 점점 더 중요한 요소가되고 있습니다.

사용 된 기구학에 기반한 로봇들 사이의 구별 :

병렬 기구학 :
3 개의 프레임 장착 회전축과 작업 플랫폼의 공간 평행 사변형 안내가있는 델타 로봇.
6 개의 선형 축이있는 헥사 포드 로봇 (헬리콥터 “Sechsfüßer”), 종종 비행 시뮬레이터 사용

직렬 기구학
다 관절 로봇 :
5 또는 6 개의 회전 축을 가진 5 축 및 6 축 로봇 (사람의 팔에 필적)
7 축 7 축 로봇
15 축 2 축 암 (7 축 2 축, 다른 회전축)
2 또는 4 개의 회전축을 가진 팔레 타이 징 로봇 및 손목 방향의 기계적 잠금
3 개의 평행 한 축과 1 개의 선형 축을 가진 SCARA 로봇
3 개의 직선 축 (직교 좌표계 x / y / z에서의 이동, 유사한 컨테이너 크레인) 및 가능하면 그리퍼에 회전축이있는 갠트리 로봇.

산업용 로봇의 중요한 특징은 부하 용량입니다. 이것은 매니퓰레이터 최대 끝에 부착 할 수있는 질량을 나타냅니다. 관절 형 팔 로봇의 경우 현재 2.5-1,300 킬로그램의 대역폭이 있습니다. 또한 역 동성과 정확성이 중요합니다.

특수 유형은 협조 로봇입니다.이 로봇은 경비원이없는 방의 사람들과 함께 작업 할 수 있도록 설계되었습니다. 이것은 완전히 새로운 어플리케이션을 열뿐만 아니라,로드 컨셉, 사이클 시간 등의 제약을 초래할 수있는 안전 개념에 대한 새로운 요구를 제기합니다.

산업용 로봇의 역사
ISO 정의에 부합하는 최초의 산업용 로봇은 1937 년 “Bill”Griffith P. Taylor에 의해 완성되었고 1938 년 3 월 Meccano Magazine에 실 렸습니다. 크레인과 같은 장치는 거의 Meccano 부품을 사용하여 제작되었으며, 전기 모터. 잡기 및 잡기 회전을 포함하여 다섯 가지 운동 축이 가능했습니다. 자동화는 솔레노이드에 전원을 공급하기 위해 천공 용지 테이프를 사용하여 이루어 졌으므로 크레인의 제어 레버를 쉽게 움직일 수 있습니다. 로봇은 미리 프로그래밍 된 패턴으로 나무 블록을 쌓을 수 있습니다. 원하는 각 운동에 필요한 모터 회전 수를 먼저 그래프 용지에 표시했습니다. 이 정보는 로봇의 단일 모터에 의해 구동되는 페이퍼 테이프로 전달되었습니다. Chris Shute는 1997 년에 로봇의 완전한 복제품을 만들었습니다.

George Devol은 1954 년 (1961 년 부여 된) 최초의 로봇 특허를 신청했습니다. Unimation 로봇은 1956 년 Devol과 Joseph F. Engelberger에 의해 설립 된 Unimation이었습니다. Unimation 로봇은 프로그래밍 가능 전송 기계라고도 불 렸습니다. 처음에는 주체를 한 지점에서 다른 지점으로 12 피트 또는 그렇게 떨어져. 그들은 유압 액추에이터를 사용하고 조인트 좌표로 프로그램되었는데, 즉 다양한 조인트의 각도가 티칭 단계에서 저장되고 작동 중에 재생되었다. 정확도는 로봇의 적절한 척도가 아니지만 일반적으로 반복성 측면에서 평가됩니다. 나중에 설명합니다. 유니 메이션 (Unimation)은 가와사키 중공업 (Kawasaki Heavy Industries)과 GKN (Genewee Unimates)에 각각 기술을 허가했다. 유니 메이션의 유일한 경쟁자는 오하이오의 신시내티 밀크론 (Cincinnati Milacron Inc.)이었습니다. 이것은 1970 년대 후반에 몇몇의 큰 일본 대기업이 유사한 산업용 로봇을 생산하기 시작하면서 급격하게 변화했습니다.

1969 년 Stanford University의 Victor Scheinman은 암 솔루션을 제공하도록 설계된 모든 전기 6 축 관절 형 로봇 인 스탠 포드 암을 발명했습니다. 이를 통해 공간상의 임의의 경로를 정확하게 따라갈 수 있었고 로봇의 잠재적 인 사용을 어셈블리 및 용접과 같은보다 복잡한 응용 분야로 확대 할 수있었습니다. 그런 다음 Scheinman은 “MIT 팔”이라고 불리는 MIT 인공 지능 연구소의 두 번째 팔을 설계했습니다. Scheinman은 Unimation에서 디자인을 개발 한 후 Unimation에 디자인을 판매하여 General Motors의 지원을 받아 개발했으며 나중에 PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly)로 판매했습니다.

ABB Robotics (이전의 ASEA)는 세계 최초로 상업용으로 공급되는 전동 마이크로 프로세서로 제어되는 로봇 중 IRB 6를 출시했습니다. ABB Robotics는 ABB Robotics와 KUKA Robotics가 모두 1973 년에 로봇을 시장에 내놓은 유럽에서 아주 빨리 이륙했습니다. 최초 2 대의 IRB 6 로봇은 스웨덴의 Magnusson에 파이프 벤딩을 연마하고 연마하기 위해 판매되었으며 1974 년 1 월에 생산에 설치되었습니다. 또한 1973 년 KUKA Robotics는 최초의 다 관절 로봇 중 하나 인 FAMULUS를 설립했습니다. 6 개의 전기 기계 구동 축.

1970 년대 후반에 로봇에 대한 관심이 높아졌고 General Electric, General Motors (일본의 FANUC LTD와 합작 회사 인 FANUC Robotics를 설립 한)와 같은 대기업을 포함하여 많은 미국 기업이이 분야에 진입했습니다. Automatix와 Adept Technology, Inc.를 포함한 미국 창업 회사 1984 년 로봇 붐의 최정선에서 Unimation은 Westinghouse Electric Corporation에서 1 억 7 백만 달러에 인수되었습니다. Westinghouse는 Unimation을 1988 년 Stäubli Faverges SCA에 판매했는데, 1988 년에 일반 산업 및 청정실 응용 프로그램 용 관절 식 로봇을 만들고 있으며 2004 년 말에 Bosch의 로봇 부문도 인수했습니다.

Adept Technology, Stäub, 스웨덴 – 스위스 회사 인 ABB Asea Brown Boveri, 독일 회사 인 KUKA Robotics 및 이탈리아 회사 인 Comau가이 시장에서 궁극적으로 생존 한 소수의 소수의 외국 기업들만있었습니다.

응용 분야
산업용 로봇은 다음과 같이 다양한 생산 영역에서 사용됩니다.

에 합류하는 로봇으로
압력 추가
접착 및 밀봉
롤러 헤밍

에 대한 취급 장치로서
장비 장착 (조립 로봇)
산
팔레 타이 징 (팔레 타이 저)
스태킹 (스태킹 로봇)
부품 제거 (피킹 로봇)
포장

회화 용 회화 로봇 또는 연마 용 로봇

측정 및 테스트 용 측정 로봇

벨트 연삭 용 연삭 로봇

에 대한 절단 로봇으로
밀링, 톱질, 워터 제트 절단 또는
레이저, 칼, 절단 토치 또는 플라즈마 포함

용접 로봇으로
경로 용접 (아크)
레이저 용접
스터드 용접
저항 용접 (점 용접)

기술적 설명

매개 변수 정의
축의 수 – 평면에서 임의의 점에 도달하려면 두 개의 축이 필요합니다. 3 개의 축은 공간의 어떤 지점에 도달해야합니다. 팔 끝 (즉, 손목)의 방향을 완전히 제어하려면 세 개의 축 (요, 피치 및 롤)이 필요합니다. 일부 설계 (예 : SCARA 로봇)는 비용, 속도 및 정확성에 대한 모션 가능성의 제한을 초래합니다.
자유도 – 일반적으로 축의 수와 같습니다.
작업 범위 – 로봇이 도달 할 수있는 공간의 영역.
Kinematics (운동학) – 로봇의 가능한 동작을 결정하는 로봇의 강체 및 관절의 실제 배열입니다. 로봇 운동학의 클래스에는 관절 형, 데카르트 형, 평행 형 및 SCARA가 포함됩니다.
운반 능력 또는 탑재량 – 로봇이 얼마나 많은 무게를들 수 있습니다.
속도 – 로봇이 팔 끝을 얼마나 빨리 배치 할 수 있는지. 이것은 각 축의 각도 또는 선형 속도 또는 복합 속도, 즉 모든 축이 움직일 때의 암 단부의 속도로 정의 될 수있다.
가속도 – 축이 얼마나 빨리 가속화 될 수 있는지를 나타냅니다. 이것이 제한 요소이기 때문에 로봇은 단거리에서의 최대 이동 속도 또는 방향을 자주 변경해야하는 복잡한 경로에 도달하지 못할 수도 있습니다.
정확도 – 로봇이 명령 된 위치에 얼마나 근접 할 수 있는지를 나타냅니다. 로봇의 절대 위치가 측정되고 명령 된 위치와 비교 될 때 오차는 정확도의 척도입니다. 비전 시스템이나 Infra-Red와 같은 외부 감지로 정확도가 향상 될 수 있습니다. 로봇 보정을 참조하십시오. 정확도는 작업 범위 및 탑재량에 따라 속도와 위치에 따라 달라질 수 있습니다 (규격 참조).
반복성 – 로봇이 프로그래밍 된 위치로 얼마나 잘 돌아갈 지 파악합니다. 이것은 정확도와 같지 않습니다. 특정 X-Y-Z 위치로 이동하라는 메시지가 표시되면 해당 위치에서 1 mm 이내에 위치해야합니다. 이것은 교정으로 개선 될 수있는 정확성입니다. 그러나 그 위치가 컨트롤러 메모리로 가르쳐지고 거기에 보내질 때마다 지시 된 위치의 0.1mm 내로 돌아 오면 반복성은 0.1mm 이내가됩니다.

정확성과 반복성은 다른 측정 값입니다. 반복성은 일반적으로 로봇의 가장 중요한 기준이며 측정의 ‘정밀도’개념과 유사합니다. 정밀도와 정밀도를 참조하십시오. ISO 9283은 정확도와 반복성을 측정 할 수있는 방법을 제시합니다. 일반적으로 로봇은 여러 번 가르쳐 진 위치로 보내지고 다른 4 개 위치를 방문한 후 위치로 돌아올 때마다 오류가 측정됩니다. 그런 다음 반복성은 모든 3 차원에서 샘플의 표준 편차를 사용하여 정량화됩니다. 물론 전형적인 로봇은이를 초과하는 위치 오차를 만들 수 있으며 이는 공정에서 문제가 될 수 있습니다. 또한 반복성은 작업 범위의 다른 부분에서 다르며 속도 및 탑재량에 따라 변경됩니다. ISO 9283은 정확도와 반복성이 최대 속도와 최대 하중에서 측정되어야한다고 규정합니다. 그러나이 결과는 비관적 인 가치를 초래하는 반면 로봇은 경부 하와 속도에서 훨씬 정확하고 반복적 일 수 있습니다. 산업 공정에서의 재현성은 엔드 이펙터의 정확성, 예를 들어 그리퍼, 심지어 그리퍼와 일치하는 ‘핑거’의 디자인에도 영향을받습니다. 예를 들어, 로봇이 머리로 나사를 잡으면 나사는 임의의 각도를 가질 수 있습니다. 구멍에 스크류를 삽입하려는 시도는 쉽게 실패 할 수 있습니다. 이와 같은 시나리오는 ‘리드 인 (lead-ins)’으로 개선 될 수 있습니다. 구멍 입구를 가늘게하여

모션 제어 – 간단한 픽앤 플레이스 (pick-and-place) 조립과 같은 일부 어플리케이션의 경우, 로봇은 제한된 수의 사전 학습 된 위치로 반복적으로 복귀해야합니다. 용접 및 마감 (스프레이 페인팅)과 같은보다 정교한 어플리케이션의 경우, 모션은 방향 및 속도가 제어 된 공간의 경로를 따라 계속 제어되어야합니다.
전원 – 일부 로봇은 전기 모터를 사용하고, 다른 로봇은 유압식 액추에이터를 사용합니다. 전자는 더 빠르며, 후자는 스파크가 폭발을 일으킬 수있는 스프레이 페인트와 같은 응용 분야에서 강하고 유리합니다. 그러나 암의 내부 공기 가압력이 낮 으면 인화성 증기 및 기타 오염물이 침입하는 것을 방지 할 수 있습니다.
드라이브 – 일부 로봇은 전기 모터를 기어를 통해 관절에 연결합니다. 다른 모터는 조인트에 직접 모터를 연결합니다 (직접 구동). 기어를 사용하면 축에서 자유로운 움직임 인 측정 가능한 ‘백래시’가 발생합니다. 로봇 암이 작을수록 고속, 저 토크 DC 모터를 사용하는 경우가 많으며 일반적으로 높은 기어비가 필요합니다. 이것은 백래시의 단점이 있습니다. 이러한 경우에는 하모닉 드라이브가 자주 사용됩니다.
Compliance (컴플라이언스) – 힘이 가해질 때 로봇 축이 이동할 각도 또는 거리의 양을 측정합니다. 컴플라이언스 때문에 로봇이 최대 페이로드를 들고있는 위치로 이동하면 페이로드가없는 경우보다 약간 낮은 위치에있게됩니다. 적합성은 높은 페이로드를 운반 할 때 오버 슈트를 담당 할 수도 있는데,이 경우 가속을 줄여야합니다.

구조
산업용 로봇 (IR)의 구조는 다음과 같습니다.

제어 : IR의 움직임과 동작을 모니터링하고 지시합니다. 이를 위해서는 프로그래밍이 필요합니다.
드라이브 :기구는 운동 학적 체인의 링크를 이동시키고 모터, 기어 박스 및 제어 장치로 구성됩니다. 드라이브는 전기식, 유압식 또는 공압식 일 수 있습니다.
내부 센서 :기구 학적 체인의 위치에 대한 정보를 제공합니다. 이 값은 컨트롤러가 설정 값과 실제 위치를 비교하는 데 사용됩니다. 내부 센서는 예를 들어 증분 인코더, 간섭 패턴 또는 광 배리어 기능이 될 수 있습니다.
운동학 : 하중지지 구조의 물리적 구현을 ​​나타내며 공구 / 공작물과 생산 시설 간의 공간적 연관성을 만듭니다. 회전축과 병진 축으로 구성됩니다. 일반적으로 공간의 모든 지점에 도달하려면 최소 3 도의 자유가 필요합니다. 이렇게하려면 적어도 3 개의 축이 필요합니다.
그립 시스템 : 그립 시스템은 공작물과 IR 사이의 연결을 설정합니다. 이는 힘 페어링, 쉐이핑 페어링 또는 패브릭 페어링으로 수행 할 수 있습니다.
외부 센서 : 환경에 대한 IR 피드백을 제공합니다. 따라서 계획되지 않은 변경에 유연하게 대응할 수 있습니다. 외부 센서는 예를 들어 이미지 프로세싱 시스템 (예 : 레이저 광 슬라이싱 시스템), 삼각 측량 센서, 광 배리어 기능 및 초음파 센서 일 수 있습니다.
옵션 공구 퀵 체인지 시스템 : 프로그램 제어 공구 교환을 허용합니다. 용접, 절단, 접합, 팔레 타이 징, 접착. 일반적으로 모듈 식 퀵 체인지 시스템은 적어도 하나의 로봇 측면, 여러 개의 공구면 및 해당 공구 트레이 개수로 구성됩니다. 적용 분야에 따라 툴 체인저에는 미디어 커플 링 (물, 유압, 공기), 전기 신호 플러그 (광섬유 케이블, 데이터 버스) 및 전원 플러그가 장착 될 수 있습니다.

속이는 사람
매니퓰레이터 또는 로보트 팔은 힌지 또는 슬라이딩 조인트에 의해 서로 연결되어있는 일련의 단단한 링크로 구성된 다기능 처리 기계이며, 조인트는 제어 된 드라이브로 조정할 수 있습니다. 이 “링크 체인”의 한쪽 끝은 받침대이며 다른 쪽 끝은 자유롭게 움직일 수 있으며 생산 작업을 수행하는 도구 또는 그리퍼가 장착되어 있습니다.

로봇 프로그래밍 및 인터페이스
산업용 로봇의 모션 및 시퀀스 설정 또는 프로그래밍은 일반적으로 로봇 컨트롤러를 랩톱, 데스크탑 컴퓨터 또는 (내부 또는 인터넷) 네트워크에 연결하여 진행됩니다.

로봇 및 기계 또는 주변 장치의 집합을 작업 셀 또는 셀이라고합니다. 일반적인 셀에는 부품 공급기, 성형기 및 로봇이 포함될 수 있습니다. 다양한 컴퓨터는 단일 컴퓨터 또는 PLC에 의해 통합되고 제어됩니다. 로봇이 셀의 다른 기계와 상호 작용하는 방법은 셀의 위치와 관련하여 프로그래밍해야합니다.

소프트웨어 : 컴퓨터는 해당 인터페이스 소프트웨어와 함께 설치됩니다. 컴퓨터를 사용하면 프로그래밍 프로세스가 크게 단순화됩니다. 특수 로봇 소프트웨어는 시스템 설계에 따라 로봇 컨트롤러 또는 컴퓨터 또는 둘 다에서 실행됩니다.

위치 데이터와 절차 : 가르쳐야하거나 프로그래밍해야하는 두 가지 기본 개체가 있습니다. 예를 들어, 나사를 피더에서 홀로 옮기는 작업에서 피더와 홀의 위치를 ​​먼저 가르쳐야합니다. 둘째, 공급기에서 홀로 나사를 가져 오는 절차는 관련된 I / O와 함께 프로그래밍해야합니다. 예를 들어 나사가 공급기에서 픽업 할 준비가 된 시점을 나타낼 수 있습니다. 로봇 소프트웨어의 목적은이 두 가지 프로그래밍 작업을 용이하게하는 것입니다.

로봇 위치를 가르치는 것은 여러 가지 방법으로 달성 될 수 있습니다 :

위치 명령 필요한 X-Y-Z 위치를 지정하고 편집 할 수있는 GUI 또는 텍스트 기반 명령을 사용하여 로봇을 필요한 위치로 지정할 수 있습니다.

티치 펜던트 : 로봇 위치는 티치 펜던트를 통해 학습 할 수 있습니다. 이것은 핸드 헬드 제어 및 프로그래밍 유닛입니다. 이러한 단위의 일반적인 특징은 로봇을 원하는 위치로 수동으로 보내거나 “인치”또는 “조그”로 위치를 조정할 수있는 기능입니다. 또한 조심스럽게 위치를 잡거나 새로운 또는 수정 된 루틴을 통해 테스트를 실행하는 동안 보통 저속이 필요하기 때문에 속도를 변경할 수있는 수단이 있습니다. 큰 비상 정지 버튼이 보통 포함됩니다. 일반적으로 로봇이 프로그래밍 된 후에는 티치 펜던트를 더 이상 사용하지 않습니다.

Lead-by-the-nose : 많은 로봇 제조업체에서 제공하는 기술입니다. 이 방법에서 한 사용자는 로봇의 조작기를 잡고 다른 사람은 로봇의 전원을 차단하여 명령이 마비되는 명령을 입력합니다. 사용자는 소프트웨어가 이러한 위치를 메모리에 기록하는 동안 필요한 위치 및 / 또는 필요한 경로를 따라 손으로 로봇을 이동시킵니다. 이 프로그램은 나중에 로봇을 이러한 위치 또는 가르친 경로를 따라 실행할 수 있습니다. 이 기술은 페인트 분무와 같은 작업에 널리 사용됩니다.

오프라인 프로그래밍은 전체 셀, 로봇 및 작업 공간의 모든 기계 또는 계측기를 그래픽으로 매핑하는 곳입니다. 그런 다음 로봇을 화면에서 움직이고 프로세스를 시뮬레이션 할 수 있습니다. 로봇 시뮬레이터는 로봇 암과 엔드 이펙터의 물리적 인 작동에 의존하지 않고 로봇을위한 임베디드 어플리케이션을 생성하는 데 사용됩니다. 로봇 시뮬레이션의 장점은 로봇 어플리케이션의 설계 시간을 절약한다는 것입니다. 또한 시스템이 활성화되기 전에 다양한 “가정”시나리오를 시도하고 테스트 할 수 있으므로 로봇 장비와 관련된 안전 수준을 높일 수 있습니다. 로봇 시뮬레이션 소프트웨어는 다양한 프로그래밍 언어로 작성된 프로그램을 가르치고, 테스트하고, 실행하고 디버그 할 수있는 플랫폼을 제공합니다.

로봇 시뮬레이션 도구를 사용하면 실제 로봇에서 테스트 한 최종 버전의 프로그램으로 로봇 프로그램을 편리하게 작성하고 디버깅 할 수 있습니다. 가상 세계에서 로봇 시스템의 동작을 미리 볼 수 있으므로 “실제”시스템에 적용하기 전에 다양한 메커니즘, 장치, 구성 및 컨트롤러를 시험하고 테스트 할 수 있습니다. 로보틱스 시뮬레이터는 기하학적 모델링과 기구학 모델링을 사용하여 산업용 로봇의 시뮬레이션 모션을 실시간으로 계산할 수있는 기능을 갖추고 있습니다.

기타 기계 운영자는 종종 사용자 인터페이스 장치 (일반적으로 터치 스크린 장치)를 사용하여 운영자 제어판으로 사용됩니다. 운영자는 프로그램에서 프로그램으로 전환하고, 프로그램 내에서 조정을 수행 할 수 있으며, 동일한 로봇 시스템 내에 통합 될 수있는 주변 장치의 호스트를 작동시킬 수 있습니다. 여기에는 엔드 이펙터, 로봇에 구성 요소를 공급하는 피더, 컨베이어 벨트, 비상 정지 제어 장치, 머신 비전 시스템, 안전 인터록 시스템, 바코드 프린터 및 운전자 컨트롤 패널을 통해 액세스 및 제어되는 거의 무한한 기타 산업용 장치가 포함됩니다 .

티치 펜던트 또는 PC는 프로그래밍 후 보통 연결이 끊어지고 로봇은 컨트롤러에 설치된 프로그램에서 실행됩니다. 그러나 컴퓨터는 종종 로봇과 주변 장치를 ‘감독’하거나 복잡한 경로와 루틴에 액세스하기위한 추가 저장 장치를 제공하는 데 사용됩니다.

끝단 툴링
가장 필수적인 로봇 주변 장치는 엔드 이펙터 또는 EOT (end-of-arm-tooling)입니다. 엔드 이펙터의 일반적인 예로는 용접 장치 (예 : MIG 용접 건, 스폿 용접기 등), 스프레이 건 및 연삭 및 디버링 장치 (공압 디스크 또는 벨트 그라인더, 버 등) 및 그리퍼 물체를 잡을 수있는 장치, 일반적으로 전기 기계식 또는 공압식). 물체를 줍는 다른 일반적인 방법은 진공 또는 자석에 의한 것입니다. 엔드 이펙터는 종종 매우 복잡하며 처리 된 제품과 일치하도록 만들어지며 종종 한 번에 여러 제품을 집어 올릴 수 있습니다. 그들은 다양한 센서를 이용하여 로봇 시스템이 제품의 위치 결정, 취급 및 위치 설정을 돕습니다.

움직임 제어
주어진 로봇의 경우 로봇의 엔드 이펙터 (그리퍼, 용접 토치 등)를 완전히 배치하는 데 필요한 유일한 매개 변수는 각 조인트의 각도 또는 선형 축의 변위 (또는 로봇 형식의 두 가지 조합 SCARA로). 그러나 포인트를 정의하는 데는 여러 가지 다른 방법이 있습니다. 점을 정의하는 가장 보편적이며 가장 편리한 방법은 로봇의 원점을 기준으로 X, Y 및 Z 방향으로 mm 단위의 ‘엔드 이펙터’의 위치 인 데카르트 좌표를 지정하는 것입니다. 또한 특정 로봇이 가질 수있는 조인트의 유형에 따라 요, 피치 및 롤의 엔드 이펙터 방향 및 로봇 페이스 플레이트에 대한 공구 점의 위치도 지정해야합니다. 관절 암의 경우 이러한 좌표는 로봇 컨트롤러에 의해 관절 각으로 변환되어야하며 그러한 변환은 다중 축 로봇에 대해 반복적으로 또는 반복적으로 수행해야하는 데 직교 변환 (Cartesian Transformations)으로 알려져 있습니다. 관절 각과 실제 공간 좌표 간의 관계의 수학을 기구학이라고합니다. 로봇 컨트롤 참조

데카르트 좌표에 의한 위치 지정은 시스템에 좌표를 입력하거나 로봇을 X-Y-Z 방향으로 움직이는 티치 펜던트를 사용하여 수행 할 수 있습니다. 작업자가 각 관절을 한 번에 하나씩 움직이는 것보다 위 / 아래, 왼쪽 / 오른쪽 등의 동작을 시각화하는 것이 훨씬 쉽습니다. 원하는 위치에 도달하면 사용중인 로봇 소프트웨어에 특정한 방식으로 정의됩니다. P1 – P5.

일반적인 프로그래밍
대부분의 관절 형 로봇은 일련의 위치를 ​​메모리에 저장하고 프로그래밍 순서에서 여러 번 이동하여 수행합니다. 예를 들어, 한 곳에서 다른 곳으로 물건을 옮기는 로봇은 다음과 비슷한 간단한 ‘집과 장소’프로그램을 가질 수 있습니다.

포인트 P1-P5 정의 :

작업 물 위 안전하게 (P1로 정의)
10 cm 위의 빈 A (P2로 정의 됨)
저장소 A (P3으로 정의 됨)에 참여할 위치에서,
10 cm 빈 B 위 (P4로 정의 됨)
빈 B (P5로 정의 됨)

프로그램 정의 :

P1로 이동
P2로 이동
P3으로 이동
그리퍼 닫기
P2로 이동
P4로 이동
P5로 이동
열린 그리퍼
P4로 이동
P1로 이동하여 마침

인기있는 로봇 언어에서 어떻게 보이는지에 대한 예는 산업용 로봇 프로그래밍을 참조하십시오.

특이점
산업 로봇 및 로봇 시스템에 대한 미국 국가 표준 – 안전 요구 사항 (ANSI / RIA R15.06-1999)은 특이점을 “두 개 이상의 로봇 축의 동일 직선 상 정렬로 인해 야기되는 조건으로 예측할 수없는 로봇 동작 및 속도를 초래합니다.”라고 정의합니다. 그것은 “트리플 롤 손목”을 사용하는 로봇 팔에서 가장 일반적입니다. 이것은 손목의 3 축 (요, 피치 및 롤)을 제어하는 ​​손목이 모두 공통점을 통과하는 손목입니다. 손목의 특이성의 예는 로봇이 주행하는 경로가 로봇의 손목의 제 1 및 제 3 축 (즉, 로봇의 축 4 및 6)이 정렬되도록하는 경우이다. 그런 다음 두 번째 손목 축이 엔드 이펙터의 방향을 유지하기 위해 제로 시간에 180 ° 회전하려고 시도합니다. 이 특이점에 대한 또 다른 공통된 용어는 “손목 플립”입니다. 특이점의 결과는 매우 극적 일 수 있으며 로봇 암, 엔드 이펙터 및 프로세스에 악영향을 미칠 수 있습니다. 일부 산업용 로봇 제조업체는이 상태를 방지하기 위해 로봇 경로를 약간 변경하여 상황을 단계적으로 시도했습니다. 또 다른 방법은 로봇의 이동 속도를 늦추어 손목이 전환하는 데 필요한 속도를 줄이는 것입니다. ANSI / RIA는 로봇 제조업체가 시스템을 수동으로 조작하는 동안 발생하는 경우 특이점을 사용자에게 알리도록 요구했습니다.

손목 분할 된 수직 관절 식 6 축 로봇에서 두 번째 유형의 특이점은 손목 중심이 축 1을 중심으로하고 축 1과 축 4 사이의 거리와 동일한 반경을 갖는 원통에있는 경우 발생합니다. 이것을 어깨 특이성이라고합니다. 일부 로봇 제조사는 축 1과 축 6이 일치하는 정렬 특이성을 언급합니다. 이것은 단순히 어깨 특이성의 하위 사례입니다. 로봇이 어깨 특이점에 가깝게 지나갈 때 조인트 1은 매우 빠르게 회전합니다.

손목 분할 형 수직 관절 식 6 축 로봇에서 세 번째이자 마지막 유형의 특이점은 손목 중심이 축 2와 3과 같은 평면에있을 때 발생합니다.

특이성은 짐벌 자물쇠 현상과 밀접한 관련이 있습니다. 짐벌 자물쇠는 유사한 축의 근본 원인이 줄 지어있는 현상입니다.

이 세 가지 유형의 단일 구성을 보여주는 비디오를 여기에서 볼 수 있습니다.

건강과 안전
국제 로보틱스 연맹 (International Federation of Robotics)은 전 세계적으로 산업용 로봇 채택이 증가 할 것으로 예측했으며, 2020 년까지 전 세계 공장에 170 만 대의 새로운 로봇 설치를 예상했다 [IFR 2017]. 자동화 기술 (예 : 고정 로봇, 협업 및 이동 로봇, 외골격)의 급속한 발전은 작업 조건을 개선 할 수있을뿐만 아니라 제조 작업장에서 작업장 위험을 초래할 수 있습니다. 미국 산업 안전 보건 연구소 (NIOSH)의 연구원은 로봇과 관련된 부상에 대한 직업 감시 데이터가 부족했지만 1992 년부터 2015 년까지 노동 통계국 (BLS)의 키워드 검색을 통해 61 명의 로봇 관련 사망자를 확인했습니다. 치명적인 직업 상해 조사 데이터베이스 (직업 로봇 공학 연구 센터 정보 참조). NIOSH와 주정부 파트너는 노동 통계국 (Bureau of Labor Statistics)의 데이터를 사용하여 Fatality Assessment and Control Evaluation Program에 따라 4 가지 로봇 관련 사망자를 조사했습니다. 또한 OSHA (Occupational Safety and Health Administration)는 수십 가지 로봇 관련 사망 및 부상을 조사했으며, 이는 OSHA 사고 검색 페이지에서 검토 할 수 있습니다. 협업 및 공존 로봇, 강력한 외골격 및 자율 차량이 작업 환경으로 증가함에 따라 부상 및 사망자 수가 시간 경과에 따라 증가 할 수 있습니다.

안전 표준은 미국 국립 표준 협회 (ANSI)와 함께 로봇 산업 협회 (RIA)에서 개발 중입니다. 2017 년 10 월 5 일 OSHA, NIOSH 및 RIA는 기술 전문성을 강화하고 전통적인 산업용 로봇 및 인간 – 로봇 협업 시스템 및 시스템의 새로운 기술과 관련된 잠재적 인 작업장 위험을 식별하고 확인하는 데 협력하기위한 동맹 관계에 서명했습니다. 작업장 위험을 줄이기 위해 필요한 연구. 10 월 16 일에 NIOSH는 “작업자 안전, 건강 및 웰빙을 향상시키는 직업 로봇의 개발 및 사용을 안내하는 과학적 리더십을 제공하기 위해 직업 로봇 연구 센터를 설립했습니다.” 지금까지 NIOSH와 파트너가 확인한 연구 요구 사항에는 부상과 사망자의 추적 및 예방, 안전한 기계 제어 및 유지 관리 절차를 촉진하기위한 개입 및 보급 전략, 효과적인 근거 중심의 개입을 작업장 실무로 번역하는 것이 포함됩니다.

따라서 첫 번째 보호 조치는 일반적으로 안전한 안전 게이트 또는 광전지가있는 보호 그릴을 사용하여 사람 및 산업용 로봇의 이동 공간을 분리하는 것입니다. 보호 도어를 열거 나 라이트 배리어를 차단하면 로봇이 즉시 정지합니다. 인간이 로봇의 위험 영역 (예 : 티칭)에 들어가야하는 특수 작동 모드에서는 로봇의 움직임을 명시 적으로 허용하기 위해 활성화 버튼을 활성화해야합니다. 동시에 로봇의 속도는 안전한 수준으로 제한되어야합니다.

최근의 개발 (보조 로봇)은 로봇이 센서를 통해 외국 물체 또는 사람의 접근을 시간에 감지하고 움직임을 늦추거나 정지 시키거나 자동으로 반동하는 방향을 가리 킵니다. 따라서 장래에 로봇과의 즉각적인 협조가 가능합니다.

모든 개인 보안 제어 회로는 일반적으로 중복되고 모니터링되므로 단락과 같은 오류로 인해 보안이 손실되지 않습니다.

위험 분석은 로봇이나 추가 장비로 인한 위험을 파악하고 이에 적합한 보호 장치를 설계하는 데 사용됩니다. 안전 회로에 연결된 모든 장치는 선택한 범주와 일치해야합니다.

시장 구조
국제 로봇 연맹 (International Robotics, IFR)의 연구에 따르면 세계 로봇 공학 2018에 따르면 2017 년 말까지 약 2,097,500 대의 산업용 산업용 로봇이있었습니다.이 숫자는 2021 년 말까지 3,788,000 개로 추정됩니다. 2017 년 동안 IFR은 전 세계적으로 162 억 달러 규모의 산업용 로봇 판매 소프트웨어, 주변 장치 및 시스템 엔지니어링 비용을 포함 해 2017 년에 로봇 시스템의 연간 매출액은 480 억 달러로 추정됩니다.

중국은 2017 년에 137,900 대가 판매 된 가장 큰 산업용 로봇 시장입니다. 일본은 2015 년 말에 286,554 대가 포함 된 산업용 로봇의 최대 운영 재고를 보유하고 있습니다. 산업용 로봇의 가장 큰 고객은 자동차 산업으로 33 % / 전자 산업 32 %, 금속 및 기계 산업 12 %, 고무 및 플라스틱 산업 5 %, 식품 산업 3 %. 섬유, 의류 및 가죽 산업에서 1,580 대가 운영되고 있습니다.

제조사
산업 로봇의 잘 알려진 제조업체는 다음과 같습니다.

독일:
Dürr AG
KUKA 로봇
Reis Robotics (2013 년부터 KUKA AG의 일부)

일본:
Motoman
야스 카와 전기
덴소
엡손
파낙
히라 타
가와사키 중공업
미쯔비시 전기
니혼 덴잔 산쿄
파나소닉

스위스 :
구델
Sigpack Systems (보쉬 패키징)
Stäubli
ABB 로봇 공학

오스트리아 :
igm 로봇 시스템

미국 :
숙련 기술

거의 모든 제조업체가 프로그래밍, 성능 및 달성 할 수있는 로봇의 경로 정확도가 다른 자체 컨트롤을 사용합니다. 전형적인 컨트롤은 IRC5, S4C + (ABB AG) 및 KRC3 (Kuka AG)입니다.

또한 수많은 시스템 하우스가 있으며, 각각의 고객 요구 사항에 맞는 개별 시스템에서 산업용 로봇을 가동합니다. 자동차 생산과 같은 대규모 생산에서는 종종 단일 제조업체의 로봇 만 사용됩니다. 이렇게하면 예비 부품 수를 줄일 수 있습니다. 또한 다른 시스템에서 직원을 교육 할 필요가 없습니다. 그러나 점점 더 많은 자동차 제조업체들이 일방적 인 로봇 인구를 줄이고 단일 제조업체에 대한 가격 의존성을 줄이기 위해 계약을 수주하기 위해 가장 저렴한 로봇 공급자에게 의존하고 있습니다.

예전에는 로봇 생산을 해오 던 VW와 같은 회사가 전문화가 진행되면서이 작업을 중단했으며 이제는 산업용 로봇에 대한 필요성을 외부 적으로 소싱하고 있습니다.