Programování a možnosti nasazení robotů

V několika dřívějších článcích jsem se pokusil shrnout, co moderní programování robotů v softwaru Robotmaster obnáší a jaké funkce jsou k dispozici. Dnes se pokusím na modelových příkladech přiblížit, kde může být nasazení robotu vhodné, jak jej vybrat a co nepodcenit. Zaměřím se na průmyslové roboty, jelikož popisovat kuchyňský robot z pohledu programování by bylo lepší asi v některém kulinářském časopise. Je však s podivem, kolik toho tyto dva na první pohled rozdílné roboty mají společného - například podobný vývojový a výrobní proces.

Začněme u CAD systémů, kde se myšlenka dostane do první elektronicky reálné podoby. Zde se vymodeluje a matematicky odzkouší funkčnost, design, pevnost  a vytvoří se dokumentace k jednotlivým dílům celého zařízení. Po konstruktérech nastupují technologové, kteří  musí určit, jakým způsobem budou jednotlivé díly vyrobeny a na jakých zařízeních. Zde se již může uplatnit Robotmaster, jehož tuzemským dodavatelem je společnost Sonetech a v němž lze programovat roboty pro různé profese jako obrábění, odjehlování, broušení, svařování, vypalování, navařování, kalení, tryskání, stříkání, nanášení atd. Velmi často na prezentacích prosím posluchače, aby si popustili uzdu fantazii, jelikož existuje mnoho dalších možností, jak roboty využít. To, co donedávna hodně brzdilo masovější nasazení robotů mimo sériovou výrobu, bylo právě programování. Jelikož jde již o minulost, zkusme uvést některé modelové situace.

Obrábění

Obrábění robotem poskytuje širokou paletu možností. Do obrábění můžeme zahrnout odfrézovávání přetoků na výliscích, sklolaminátu či ofrézování plexisklových a dalších dílů, kde je třeba dosáhnout přesného tvaru nebo povrchu. Dále je to obrábění samotných dílů, například forem z různých materiálů, jako např. umělého dřeva, hliníku, duralu i tvrdších materiálů. Vrtání se používá například v leteckém průmyslu na předvrtání děr pro nýtování. Stejně tak lze obrobit kámen. Představme si sochu na mostě, kterou můžeme naskenovat, převést do ploch, připravit dráhy a obrobit kopii původní sochy, kterou je třeba restaurovat nebo uschovat do depozitáře, a na veřejnosti tak nechat kopii co nejvěrnější. Nebo obrábění dřeva. Představme si čelo postele, které je opracováno do složitého tvaru robotem, včetně vygravírovaného loga hotelu nebo svatební fotografie manželů. Robotem můžeme zvýšit jak produktivitu, tak možnosti například horizontky, která obrobí dílec ve čtyřech osách a robot dodělá patrie, pro něž je třeba pětiosé obrábění či vrtání. Odjehlování - zde si můžeme představit například ozubená kola i větších velikostí, na nichž jsme schopni také srážet hrany.

Přitom můžeme programovat robot nejen tak, že v zápěstí nese obráběcí vřeteno s nástrojem, ale i obráceně. Robot pak nese díl, který je následně odjehlován nebo leštěn na jednotlivých pracovištích v dosahu robotu. Můžeme mít pracoviště, kde robot zakládá díly do stroje a po vyjmutí provede další operace, které by drahý stroj zbytečně zdržovaly.

Samostatnou kapitolu představuje broušení. Například turbínové lopatky v různých velikostech i tvarech lze brousit a leštit pomocí robotického pracoviště. Nebo formy pro sklo, plast i sklolaminátové díly. Oproti ručnímu broušení dosáhneme přesné geometrie a opakovatelnosti. A co takhle Kaplanova turbína? Zde hodně záleží na tvaru, který ovlivňuje výkon. Tady pomocí robotu můžeme nahradit poměrně těžkou práci člověka v prostředí, ve kterém by drtivá většina z nás nechtěla být ani vteřinu.

Svařování a navařování

Opět široké téma - MIG-MAG, TIC, laser, plazma s přídavným materiálem i bez... Jde vždy o to, co s čím chceme svářet a po jakých trajektoriích. Představme si například kostru statoru, velké nerezové nádrže, rozváděčové skříně, skříně pro PC, trezory, mostní konstrukce, autobusové zastávky, výfuky vozidel a mnoho dalšího. Při programování v Robotmasteru využijeme unikátních možností kontroly pohybu i náklonů ve všech osách vůči dílu i možnost kontroly kolize ještě před  prvním pohybem robotu, a to vše za nesrovnatelně nižší čas než při klasickém programování robotu.

Navařování je technologický proces, který lze provádět jak pomocí plazmy, tak laseru. Můžeme renovovat opotřebené formy nebo navařovat odolný materiál do míst, která jsou extrémně namáhána, a tím šetřit nemalé investice do drahých materiálů, například u zámků sklářských forem nebo hran střižných nástrojů, namáhaných oblastí ventilů aj.

Tepelné zpracování a povrchové úpravy

Pomocí laseru lze i povrchově kalit. Zde jsou přesné trajektorie a řízení výkonu i zapnutí a vypnutí laseru obzvláště důležité. Při vypalování můžeme pálit materiály různých tlouštěk i tvarů jak ve 2D, tak i plně v prostoru.

Tryskání - uvědomme si, kolik dílů a konstrukcí kolem nás je třeba otryskat a následně znovu natřít či nastříkat, malými díly jako třeba dvířky od kamen počínaje a například celým vagonem konče. Tryskání nebo stříkání takovýchto prostor opět není pro robotické pracoviště nic komplikovaného. Díky naprosto přesnému řízení úhlů při pohybech můžeme stříkat i do úzkých prostor, jako jsou elektromotory či již vzpomínané vagony, do nichž se lze dostat pouze okenními otvory. Stříkat můžeme různé povrchy různými materiály od barev až po například sklolaminát. Po otryskání, vyvaření a nastříkání je při montážích velmi často potřeba nanášet různé tmely či lepidla do přesně definovaných míst a v přesném množství. I zde se opět jedná o programování trajektorií, které vycházejí z modelu a měly by být co nejpřesnější.

Výběr robotu a programovacího softwaru

Výše uvedené příklady představují z hlediska možností využití robotických pracovišť jen špičku ledovce. Jak ale správný robot vybrat a co vše takové rozhodnutí obnáší? Zde bych doporučil obrátit se na zavedeného integrátora robotů, jelikož  je třeba skloubit dohromady více věcí. Na prvním místě bych rád jmenoval bezpečnost, která je dosti důležitá. Setkáváme se s tím, že není dostatečně zabezpečen pracovní prostor robotu, a pak vzniká velké nebezpečí úrazu. Dále jde o typ robotu, který ještě se samotnou technologií nemusí mít nic společného. Pokud půjde třeba o obrábění, existuje již robot speciálně vyvinutý pro obrábění od firmy Stäubli, ale lze využít i robotů jiných výrobců s vyšší nosností. Stejně tak pro stříkání či laser je vhodné více typů robotů.

Bohužel, stejně jako v minulosti u NC strojů, bývá podceňováno programování. Po uvedení Robotmasteru na trh se objevují firmy nabízející také programování robotů, ovšem znalosti některých dodavatelů a jejich možnosti jsou spíše simulační než programovací. Lídrem na trhu programování robotů je v nynější době Robotmaster, který zvládá jak řadu značek různých výrobců robotů, tak i technologií.

Začali jsme srovnáním robotu kuchyňského s robotem průmyslovým. Z uvedených technologií a možností je vidět, že průmyslový robot je schopen vyrobit, nastříkat i smontovat a otestovat náš kuchyňský robot. Jak zpočátku vypadalo, že oba roboty nemají nic společného, opak je pravdou. Stejně tak je třeba zamyslet se ve firmách nad tím, kam až se dnes roboty posunuly, co zvládají a za jaké ceny, a kde je již dnes prostor k jejich nasazení.

Ing. Jiří Netopil

netopil@sonetech.cz

Sonetech