Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Významným inovačním trendem při stavbě strojů a výrobních linek je tzv. integrovaná robotika. Článek souhrnně informuje o hlavních přednostech tohoto přístupu a odpovídající nabídce firmy B&R.
Firma B&R v oboru robotiky
Do oblasti integrované robotiky vstoupila firma B&R v roce 2006, kdy byly rozšířeny možnosti řízení mnohaosých mechanických soustav o řízení mechanismů robotů. Toto rozšíření, jak již je u firmy B&R dobrým zvykem, bylo ryze softwarové povahy. Softwarová vrstva je v automatizačních systémech firmy B&R zcela nezávislá na vrstvě hardwarové. Platí to jak pro software systémový, tak i aplikační. Rozšířit řídicí úlohu o řízení robotu neznamená v podání firmy B&R nic více, než vložit do projektu řídicího systému ve vývojovém prostředí B&R Automation Studio robotickou knihovnu a příslušný softwarový klíč. Mechanismy robotů jsou, přes svou rozdílnost, programovány v tomto prostředí zcela jednotně (obr. 1). Podotkněme zde, že B&R Automation Studio je skutečně jediný a dostačující vývojový nástroj, který zákazníci B&R pro vývoj svých aplikačních programů potřebují.
Robotická knihovna B&R v současné době zahrnuje více než dvacet kinematických soustav mechanismů robotů, sériových i paralelních (např. šestiosý robot, SCARA, tripod atd. – viz obr. 2, obr. 3). Každá kinematická soustava robotu je v projektu řídicího systému v prostředí B&R Automation Studio popsána modelem své struktury, který popisuje její kinematické i dynamické vlastnosti. Předně jsou zde popsány rozměry mechanismu, vzájemné mechanické vazby, mezní hodnoty parametrů, maximální rychlosti a zrychlení jednotlivých kloubů robotu i referenčního bodu nástroje (tzv. TCP – Tool Center Point) atd.
Dále je vhodné zmínit vstupní data robotu, většinou v podobě textového souboru. Vstupní data mohou být v souboru zapsána v podobě např. strukturovaného textu nebo G-kódu, známého z CNC strojů. Druhá z možností může být zvlášť užitečná tehdy, je-li robot použit místo specializovaného stroje (typicky místo obráběcího centra). Nový trend, robotické obrábění, nabývá na významu obzvláště při opracovávání kompozitních materiálů a plastů.
Integrovaná robotika
Pod pojmem integrovaná robotika se rozumí řízení robotu externím řídicím systémem. Robot se tak stává integrální součástí stroje či výrobní linky. Přednosti, které takové uspořádání skýtá výrobcům strojů a výrobních linek, jsou ve stručnosti shrnuty v následujících odstavcích.
Minimální zastavěná plocha
Samozřejmým požadavkem každého výrobce je v současné době co nejmenší plocha potřebná na zástavbu strojů a výrobních linek. U výrobních linek v automobilovém průmyslu „hrají“ výrobci doslova o každý decimetr čtvereční podlahové plochy (obr. 4). V případě integrované robotiky není třeba instalovat samostatný rozváděč pro řídicí systém robotu a významně se také zmenší objem i složitost kabeláže. Řečeno jazykem programátora tedy „komunikace neprobíhá na úrovni průmyslové sběrnice, nýbrž na úrovni proměnných“.
Rychlé změny výrobních postupů a standardů
Zjevným důsledkem vůle výrobců vyhovět individuálním požadavkům spotřebitelů je stále větší variabilita výrobků. Jde opět o trend zcela zřejmý v automobilovém průmyslu. Odstávka výrobního zařízení z důvodu změny v programech či „přeučení“ robotů jsou zvláště v tomto průmyslovém odvětví velmi drahé. Pohled na často nesourodé robotické vybavení výrobních hal dává tušit, jak jsou tyto procesy složité. Různé roboty jsou vybaveny různými řídicími systémy a mobilními ovládacími panely (tzv. teach pendant) a „mluví“ každý jinou řečí. Snadno lze dojít k logickému závěru, že cestou vedoucí k úspoře času i prostředků je použít externí řízení robotu. Externí řídicí systém je jednou provždy v rukou zákazníka a zcela odpovídá jeho specifickým požadavkům. Robot se stává skutečnou součástí stroje, vyznačující se dokonale jednotným systémem řízení včetně syntaxe programů, hlášení o chybách, učicích postupů atd. Lze tedy výrazně zmenšit rozsah školení provozního a servisního personálu linky.
Přínosy sběrnice Powerlink
Robot i ostatní části linky (např. balicí stroj, ohýbačka plechů, otočný stůl, dopravníky atd.) pracují v systému integrované robotiky zcela synchronně a sdílejí jediný procesor a tentýž paměťový prostor. Sběrnice Powerlink svým jednotným taktem a vlastnostmi reálného času garantuje synchronní chod všech pohonů, synchronní sběr i zpracování dat a časově determinovanou reakci na události na výrobní lince.
Bezpečnost na prvním místě – koncepce OpenSafety
Při použití konceptu openSAFETYTM lze celou výrobní linku, včetně jejích dynamicky konfigurovatelných částí, sdružit do jednoho funkčně bezpečného celku. Koncept navíc umožňuje úplně odstranit bezpečnostní ohrazení, a to díky integrovaným bezpečnostním funkcím pro složité kinematické řetězce, konkrétně např. funkci bezpečné rychlosti koncového bodu mechanismu robotu.
Závěr
Koncept integrované robotiky, jehož předním průkopníkem je firma B&R, přináší výrobcům strojů a linek i jejich zákazníků v nejrůznějších odvětvích průmyslu výrazné zvýšení jejich konkurenceschopnosti.
Obr. 1. Rozdílné mechanismy robotů jsou v prostředí B&R řízeny jednotným způsobem
Obr. 2. Robotická knihovna B&R – paralelní kinematická struktura
Obr. 3. Robotická knihovna B&R – sériová kinematická struktura
Obr. 4. Robotické pracoviště podle konceptu integrované robotiky (výrobce pracoviště: firma Gemax s. r. o. – pracoviště pro svařování dveřních výplní pro automobil Škoda Octavia ultrazvukem, vyrobeno pro firmu Gruppo Antolin)