Robot

Z Wikipédie

Robot je automatické zariadenie schopné reagovať na podnety okolia a na toto okolie spätne pôsobiť.

Existuje viacero definícii robota, jednou z nich je napríklad:

Robot je automat, alebo počítačom riadený integrovaný systém, schopný autonómnej, cieľovo orientovanej interakcie s prirodzeným prostredím, podľa inštrukcií človeka. Interakcia spočíva vo vnímaní prostredia, jeho rozpoznávaní, v manipulácii s predmetmi alebo v pohybe v prostredí.

Slovo robot po prvýkrát použil český spisovateľ Karel Čapek vo svojom diele R.U.R.. Pôvodne chcel použiť slovo Labor ale na radu svojho brata sa nakoniec priklonil k slovu robot, ktorým chcel zdôrazniť, že roboty sú určené pre vykonávanie ťažkej a úmornej práce (čiže roboty).

Kategórie robotov, ktoré majú podobné kvalitatívne parametre nazývame generácia robotov. Jednotlivé generácie sa značne odlišujú svojimi pracovnými schopnosťami.

Roboty možno považovať za kybernetické systémy, zložené z troch základných subsystémov

• Senzorický subsystém zodpovedný za získavanie informácií
  • z okolia
  • z vnútra robota
• Riadiaci a rozhodovací subsystém
• Motorický subsystém zodpovedný za pohyb v priestore alebo jeho modifikovanie

Prvé dva subsystémy tvoria spolu kognitívny systém robota, ktorého štúdiom sa zaoberá teoretická robotika.

Obsah 1 Typy robotov 1.1 Podľa mobility 1.1.1 Stacionárne 1.1.2 Mobilné 1.1.2.1 Typy 1.1.2.2 Použitie 1.1.2.3 Navigácia 1.1.3 Lietajúce 1.2 Podľa použitia 1.2.1 Priemyselné roboty a manipulátory (PRaM) 1.2.2 Priemyselné testovacie roboty 1.2.3 Výskumné roboty 1.2.4 Hračkárske roboty 1.2.5 Vojenské roboty 1.3 Podľa návrhu 1.3.1 Univerzálne robotické systémy (URS) 1.3.2 Zákazkové 2 Technické vybavenie robotov 2.1 Konštrukcia 2.2 Senzorika 2.2.1 Úvod 2.2.2 Interné 2.2.3 Kognitívne 2.3 Riadiaci a rozhodovací subsystém 3 Ekonomika 3.1 Výhody 3.2 Nevýhody 3.3 Pre slovenské pomery

[úprava] Typy robotov

[úprava] Podľa mobility

[úprava] Stacionárne

Buď:

• Sú jedným bodom napevno pripojené ku konštrukcii.
• Pohybujú sa po koľajniciach

[úprava] Mobilné

[úprava] Typy

• Kolesové - najvyššia úspornosť, pomerne zlá priechodnosť terénu
  • Stabilné - môžu stáť a nespadnúť, t.j. aspoň tri kolesá; najčastejšie
  • Dynamické - musia jazdiť aby nespadli, napr. dvojkolesové (diferenciáové)
• Pásové - vysoká priechodnosť terénu, vysoká nosnosť, relatívne vysoká spotreba
• Chodiace - najvyššia možná priechodnosť terénu (pre pozemné)
  • 2-nohé - obratné, malá nosnosť - v priemysle nepoužiteľné, perspektívne pre vojnové účely
  • 6-nohé - najčastejšie, vysoká nosnosť, vysoká stabilita (3 nohy vždy na zemi)
  • viacnohé - málo používané, každý pár nôh potrebuje extra motorické zabezpečenie, vyššia poruchovosť, nárast nosnosti len podproporciálny atď.
• Kombinované - napríklad na schodoch chodiace, na rovine prepnú na kolesá
• Zvláštne
  • Skákajúce
  • Vlk

[úprava] Použitie

• V priemysle
  • Doprava materiálu a medziproduktov - vo vysokoflexibilných výrobných prevádzkach
  • Robotizovaná údržba (napr. Systém APLAM), robotizovaná mobilná diagnostika atď.
• Vo vojenstve
  • Dopravné
  • Útočné
  • Odmínovacie

[úprava] Navigácia

Pri mobilných robotoch životne dôležitá.

Technicky sa realizuje:

• V interiéri
  • Vodiacimi čiarami (najčastejšie) alebo hrbolmi (ak je udržiavanie základnej čistoty VPP problém).
  • Ultrazvukom alebo laserom
  • RPDL - niekoľko zdrojov rádiového signálu, každý s dvoma málo rozdielnymi frekvenciami, ktoré fungujú ako rádiový nónius.
  • Umelým zrakom, s rozpoznávaním prostredia
• V exteriéri
  • GPS
  • Radarová triangulácia
  • Družica

[úprava] Lietajúce

Tzv. dróny (drón)

V súčasnosti (2006) vo vojenskej výzbroji USA ako prieskumné, začínajú aj bojové útočné varianty.

[úprava] Podľa použitia

[úprava] Priemyselné roboty a manipulátory (PRaM)

V podstate 2 kategórie:

• Náhradové - náhrada živých pracovníkov (cenové dôvody, extrémne nebezpečné prostredia)
  • podávače
  • nástrekové roboty
  • roboty na bežnú montáž
  • zváracie roboty
• Technologické - pre operácie, ktoré živý človek prakticky nezvládne (v danej presnosti a čase)
  • mikromontáž
  • superpresné nanášanie tmelov a lepidiel a inej hmoty
  • obrábanie - extrémne zriedkavo, kvoli menšej presnosti PRaM oproti CNC, ale používa sa pri výrobe prototypov a malosériách; problém s presnosťou sa rieši extrémne masívnou konštrukciou, kvapalinovým tlmením a lepšou senzorikou; výhoda oproti kartézskym CNC je ale že PRaM majú viac stupňov volnosti (>6) a tak može na jednom obrobku bez problémov pracovať aj niekoľko robotov bez toho aby si zavadzali --> rýchlejšie obrábanie.
  • zváracie roboty (pre rýchle a presné zváranie)
  • nástrojárske - komplexnosť výbrusu niektorých špecializovaných nástrojov je taká, že brúsenie robotmi je lacnejšie

Pohony PRaM možno rozdeliť na niekoľko základných skupín:

• Mechanické
• Pneumatické - hlavne pre ľahké montážne operácie - hmotnosť montážnych dielov do 100 kg, príkon max 10 kW. Ultravysoká pohybová pohotovosť (krátke rozbehové časy) za rovnakú cenu. Najlacnejšia údržba. Nevýhodou je extrémne malá účinnosť a vysoká spotreba. Preto len na ľahké operácie. Inherentná vlastnosť (t.j. je už v cene): samotlmiaci, šetrí pohybovú konštrukciu. Spolu s elektrickým najpoužívnejší druh pohonu. Tiež prakticky nenahraditeľné pre výbušné prostredia.
• Hydraulické - kde je potrebná veľká sila a výkon. Pre ťažké montážne operácie a manipuláciu. V porovnaní s pneumatickým a elektrickým sa skoro nepoužíva
• Elektrické - kde je treba vysokú presnosť. Výhoda je to, že nijaký iný z ostatných pohonov nemá za tú istú cenu takú presnosť. Nevýhodou sú pomalé rozbehové časy.
• Kombinované - napríklad pri zváracích robotoch - spodok (pre rýchly presun) je pneumatický a koncový s elektródou (pre presnosť) je elektrický.
• Hybridné - podobne ako kombinované, len zamontované sú v jednom puzdre, skrini alebo entite. Tak napr. pneumatický valec s elektronickým dokorigovaním pomocou elektromotoru. Pomerne zriedkavé ale v niektorých špeciálnych aplikáciách nenahraditeľné.

[úprava] Priemyselné testovacie roboty

• test opotrebovania výrobkov
• automatizovaná výstupná kontrola

[úprava] Výskumné roboty

• laboratórne - väčšina technických objavov vzniká preskúšaním obrovského množstva pokusov - buď trvá dlho alebo treba veľa ľudí, roboty sú riešenie.
• sondy - pre extrémne nebezpečné prostredia a operácie

[úprava] Hračkárske roboty

• hračky, chodiaci psíkovia atď.

[úprava] Vojenské roboty

Z hladiska mobility je preferencia pre lietajúce, ale veľmi užitočné sú aj pozemné.

• Bojové - pre priame bojové operácie, mobilné pre útok, pre obranu spravidla automatizované gulometné polia, je tendencia robotizovať mobilné delostrelectvo
• Prieskumné
• Prepravné - napr. lietajúce dróny na prepravu malých množstiev munície (sú nenápadnejšie).
• Odmínovacie - používané aj pri polícii
• Samovražedné - jazdiace alebo lietajúce inteligentné bojové hlavice - autonómne alebo poloautonómne strely.

[úprava] Podľa návrhu

[úprava] Univerzálne robotické systémy (URS)

Roboty sú vyrábané sériovo, na daný výrobný postup sa prispôsobia preprogramovaním. Napríklad URSUS. Nevýhodou je extrémne vysoká redundancia, keďže sa dopredu nevie čo budú robiť, často sa stane že veľa robotov ostane počas zákazky nevyužitých (alebo presnejšie nevyužiteľných).

Na vykrývanie nábehu výroby alebo prípadne výrobných špičiek.

[úprava] Zákazkové

Sú prispôsobované konštrukčne na daný várobný postup, keď pri univerzálnych:

• nevyhovuje rozmer
• nevyhovuje spotreba
• je vysoká rýchlosť opotrebovania

Teda väčšinou pri veľkosériovej produkcii alebo zriedkavejšie pri masovej. V takých prípadoch môžeme obetovať flexibilitu a preto univerzálne nepotrebujeme. Paradoxne bývajú pri rovnakej kvalite aj lacnejšie, pretože sa dajú niektoré vlastnosti obetovať.

Navrhujú sa v jednoduchších prípadoch zo sériových dielcov („legoboty“) alebo v zložitejších z dielcov na mieru.

[úprava] Technické vybavenie robotov

[úprava] Konštrukcia

Navrhuje sa podľa požadovanej:

• Nosnosti
• Presnosti - najväčším problémom bývajú napr. pri vysokej presnosti vibrácie - tie sa dajú eliminovať napr. prehnane masívnou konštrukciou.
• Rýchlosti - konštrukcia sa navrhuje ľahšia, to ide ale na úkor presnosti

[úprava] Senzorika

[úprava] Úvod

Senzorika robotov dokáže dnes emulovať všetky zmysly človeka plus niektoré naviac.

Senzory možeme rozdeliť do týchto skupín:

• Interné
• Kognitívne

[úprava] Interné

Pre:

• Meranie polohy
  • Uhol natočenia, najčastešie, nepoužitelné ale pri presných aplikáciách
    • Selsyny - na meranie uhla natočenia kĺbu - na princípe magnetickej

indukcie

• • • Optické senzory
  • Lineárny posun - pri kartézskych robotoch
  • Polohu koncového bodu - napr. optrix alebo radfix,
• Kontrolu integrity - presnejšie celé senzorické systémy (DIC, Maintegrity)

[úprava] Kognitívne

Pre vnímanie informácií z okolitého prostredia, ako ludské zmysly:

• Zrak - kamery
• Sluch - mikrofóny
• Hmat - tenzometre
• čuch - napr. plynové chromatografy, otvorené výbojky, špeciálne tranzistory s organickou tenkou vrstvou
• chuť - napr. kvapalinový chromatograf

Plus zmysly ktoré človek nemá ako napr. proximitné snímače, radar, merač vzdialenosti

[úprava] Riadiaci a rozhodovací subsystém

Prakticky výlučne počítače (najčastejšie ale v špeciálnom vyhotovení) plus vhodný softver.

[úprava] Ekonomika

[úprava] Výhody

• dobrá škálovatelnosť výroby (smerom dole). Keď nie sú zákazky, tak sa nevyužité roboty sa jednoducho spomalia alebo vypnú.
• dokážu pracovať all-round, 24 hodín denne, 7 dní v týždni, v nevykúrenej hale.

[úprava] Nevýhody

Keďže roboty sú investičný náklad, bývajú aj dosť drahé. Neoplatí sa ich vyrábať hromadne. V cene musia byť ako pri všetkých TZV aj náklady na povinný záručný servis, poistku ŠSVZ atď. Taktiež výrobcovia potrebujú len to najlepšie (aby boli lepší ako konkurencia), tu bude preto cena vždy vysoká.

[úprava] Pre slovenské pomery

• Jeden podávač stojí toľko, čo dobre zaplatený univerzálne nasaditeľný pracovník (napr. strojný zámočník) na rok.

Príklad: Na výrobu pomerne primitívneho výrobku (napr. emailovaná vaňa) treba robotov viac (teoreticky):

• podávač do prvého lisu
• prenášač na pás
• podávač do 2.lisu
• privarovač nožičiek
• zavesovač na pás do emailovača
• paletovač

Ľahko sa vypočíta, z predajnej ceny vane, že pre malé série sa roboty nevyplatia.

Pre veľké série sa používajú metódy, ako roboty, prípadne oveľa primitívnejšie robotické konštrukcie (pozri výroba).

99,47% robotov vyrobených na Slovensku (alebo ousourcom pre Slovenské firmy) sa na slovensku nikdy nenasadí ale vyvezie do zahraničia.