산업용 로봇

Industrial robot
이 기사는 로봇 제조에 관한 것이다.마이닝 로봇의 경우 자동 마이닝을 참조하십시오.
시리즈의 일부
자동화
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무역 박람회
어워드

IEEE 로봇 및 자동화상

로봇
범용
특정 목적
사회 운동
주조 공장에서 작동하는 관절형 산업용 로봇.

산업용 로봇은 제조에 사용되는 로봇 시스템이다.산업용 로봇은 자동화되고 프로그래밍 가능하며 3개 이상의 [1]축에서 이동할 수 있습니다.

로봇의 일반적인 응용 분야에는 용접, 도장, 조립,[2] 분해, 프린트 회로 기판의 선택 및 설치, 포장 및 라벨 부착, 팔레트화, 제품 검사 및 테스트가 포함됩니다. 이 모든 작업은 높은 내구성, 속도 및 정밀도로 수행됩니다.자재 취급에 도움이 될 수 있습니다.

International Federation of Robotics(IFR;[3] 국제로봇연맹)에 따르면 2020년에 전 세계적으로 약 164만 대의 산업용 로봇이 운영되었다.

유형 및 기능

용접에 사용되는 6축 로봇 세트입니다.
독일의 빵집에서 빵이나 토스트와 같은 식품을 팔레트화하는 산업용 로봇을 사용한 공장 자동화

산업용 [4]로봇에는 6가지 종류가 있다.

관절형 로봇

주요 기사:다관절 로봇

관절형[4] 로봇은 가장 흔한 산업용 [5]로봇이다.그것들은 인간의 팔처럼 생겼고, 그래서 로봇 팔 또는 조작 [6]팔이라고도 불린다.몇 가지 자유도를 가진 관절은 관절 팔을 광범위하게 움직일 수 있게 해줍니다.

데카르트 좌표 로봇

주요 기사: 데카르트 좌표 로봇

직선 로봇,[4] 갠트리 로봇, x-y-z 로봇이라고도[5] 불리는 데카르트 로봇은 도구의 움직임을 위한 3개의 프리즘 관절과 공간에서의 방향을 위한 3개의 회전 관절이 있다.

이펙터 기관을 모든 방향으로 이동하고 방향을 지정할 수 있으려면 이러한 로봇이 6축(또는 자유도)을 필요로 합니다.2차원 환경에서는 변위용 2축,[7] 방향용 1축 등 3축이면 충분하다.

원통 좌표 로봇

원통형[4] 좌표로봇은 베이스의 회전관절과 [5]그 링크를 연결하는 적어도 하나의 프리즘관절을 특징으로 한다.그들은 미끄러짐으로써 수직과 수평으로 움직일 수 있다.소형 이펙터 설계를 통해 로봇은 속도 [5]저하 없이 좁은 작업 공간에 도달할 수 있습니다.

구면 좌표 로봇

구면 좌표 로봇에는 회전 [4]관절만 있습니다.그것들은 산업 [5]분야에 사용된 최초의 로봇들 중 하나이다.일반적으로 다이캐스팅, 플라스틱 주입 및 압출 시 기계 손질 [5]및 용접에 사용됩니다.

SCARA 로봇

주요 기사: SCARA 로봇

SCARA는[4] Selective Compliance Assembly Robot [8]Arm의 약자입니다.SCARA 로봇은 X-Y [4]평면에서 움직임을 제공하는 두 개의 평행 조인트로 인식됩니다.회전축은 이펙터에 수직으로 배치됩니다.

SCARA 로봇은 정확한 횡방향 이동이 필요한 작업에 사용됩니다.조립 [5]어플리케이션에 매우 적합합니다.

델타 로봇

주요 기사:델타 로봇

델타[4] 로봇은 평행 링크 [5]로봇이라고도 불립니다.이들은 공통 베이스에 연결된 병렬 링크로 구성됩니다.델타 로봇은 직접 제어 작업 및 높은 기동 작업(예: 빠른 픽 앤 플레이스 작업)에 특히 유용합니다.델타 로봇은 4개의 막대 또는 평행사변형 연결 시스템을 활용합니다.

또한 산업용 로봇은 직렬 또는 병렬 아키텍처를 가질 수 있습니다.

시리얼 머니퓰레이터

주요 기사:시리얼 머니퓰레이터

직렬 아키텍처(일명 직렬 조작기)는 가장 일반적인 산업용 로봇으로 베이스에서 엔드 이펙터까지 확장되는 모터 작동 조인트로 연결된 일련의 링크로 설계되었습니다.SCARA, 스탠포드 조작자가 이 범주의 대표적인 예입니다.

병렬 아키텍처

병렬 조작기는 시리얼 조작기에 비해 각 체인이 일반적으로 짧고 단순하며 원치 않는 움직임에 대해 견고할 수 있도록 설계되어 있습니다.한 체인의 위치 결정 오차는 누적되는 것이 아니라 다른 체인과 함께 평균화됩니다.각 액추에이터는 직렬 로봇의 경우처럼 여전히 자체 자유도 내에서 움직여야 하지만, 병렬 로봇의 경우 조인트의 축 외 유연성 또한 다른 체인의 영향에 의해 제한됩니다.컴포넌트가 많을수록 점차적으로 강성이 떨어지는 시리얼 체인과는 달리 이 폐쇄 루프 강성이 컴포넌트에 비해 전체적인 병렬 조작기를 단단하게 만듭니다.

저이동성 병렬 조작기 및 부수적 움직임

풀 패럴렐 머니퓰레이터는 최대 6개의 자유도(DoF)로 물체를 이동할 수 있습니다.DoF는 3개의 변환 3T 및 3개의 회전 3R 좌표로 결정됩니다.그러나 조작 태스크에 필요한 DoF가 6개 미만인 경우 DoF가 6개 미만인 저이동성 조작기를 사용하면 아키텍처의 단순화, 제어의 용이화, 동작의 고속화 및 비용 절감 측면에서 이점을 얻을 수 있습니다.예를 들어, 3DoF Delta 로봇은 3T 이동성이 낮으며 빠른 선택 및 배치 변환 위치 지정 애플리케이션에서 매우 성공적인 것으로 입증되었습니다.이동성이 낮은 조작자의 워크스페이스는 'motion'과 'constraint' 서브스페이스로 분해될 수 있다.예를 들어 3DoF Delta 로봇의 모션 서브스페이스를 구성하는 3개의 위치 좌표가 구속 서브스페이스에 있다.하부 이동도 조작기의 운동 부분 공간은 독립된 (원하는) 부분 공간과 종속적인 (부속적인) 부분 공간으로 더욱 분해될 수 있다. 즉,[9] 조작기의 원치 않는 움직임인 '부속적인' 또는 '기생적인' 운동으로 구성된다.저이동성 조작기의 성공적인 설계에서는 동반 운동의 쇠약화 효과가 완화되거나 제거되어야 한다.예를 들어, 델타 로봇은 엔드 이펙터가 회전하지 않기 때문에 기생 모션이 없습니다.

자율성

로봇은 다양한 자율성을 보인다.일부 로봇은 특정 동작(반복 동작)을 변화 없이 높은 정확도로 충실하게 수행하도록 프로그래밍되어 있습니다.이러한 동작은 일련의 조정된 동작의 방향, 가속도, 속도, 감속 및 거리를 지정하는 프로그래밍된 루틴에 의해 결정됩니다.

다른 로봇들은 그들이 작동하는 물체의 방향이나 심지어 로봇이 식별해야 할 물체 자체에 대해 수행해야 하는 작업에 대해 훨씬 더 유연합니다.예를 들어, 보다 정확한 안내를 위해 로봇은 종종 강력한 컴퓨터나 [10]컨트롤러에 연결된 시각 센서 역할을 하는 기계 비전 하위 시스템을 포함합니다.인공지능은 현대 산업용 로봇에서 점점 더 중요한 요소가 되고 있다.

역사

ISO 정의에 부합하는 것으로 알려진 최초의 산업용 로봇은 "빌" 그리피스 P에 의해 완성되었습니다.1937년 테일러와 1938년 [11][12]3월 메카노 매거진에 발표.크레인과 같은 장치는 거의 전적으로 메카노 부품을 사용하여 제작되었으며 하나의 전기 모터로 구동되었다.움켜쥐기와 움켜쥐기 회전을 포함한 5개의 이동 축이 가능했다.자동화는 천공된 종이 테이프를 사용하여 솔레노이드에 전원을 공급하여 크레인의 컨트롤 레버를 쉽게 움직일 수 있도록 했습니다.이 로봇은 미리 프로그래밍된 패턴으로 나무 블록을 쌓을 수 있었다.원하는 각 움직임에 필요한 모터 회전수는 그래프 용지에 처음 표시되었습니다.그런 다음 이 정보가 로봇의 단일 모터로 구동되는 종이 테이프로 전송되었습니다.Chris Shute는 1997년에 로봇의 완전한 복제품을 만들었다.

조지 데볼, 1982년 경

George Devol은 1954년에 최초의 로봇 특허를 출원했다.로봇을 처음 만든 회사는 데볼과 조셉 F에 의해 설립된 유니미네이션이었다. 1956년 엥겔버거.유니메이션 로봇은 처음에 12피트 이하의 거리에서 한 지점에서 다른 지점으로 물체를 옮기는 것이 주된 용도였기 때문에 프로그램 가능한 전송 기계라고도 불렸다.이들은 유압 액추에이터를 사용했으며 접합 좌표로 프로그래밍되었습니다. 즉, 다양한 접합부의 각도가 교육 단계에서 저장되고 작동 시 재생됩니다.이 값은 1/10,000인치[13] 이내로 정확했습니다(참고: 정확도는 로봇에 적합한 척도가 아니며, 일반적으로 반복성 측면에서 평가됩니다. 나중에 참조하십시오).이후 유니메이션은 가와사키 중공업과 GKN에 기술을 라이선스해 각각 일본과 영국에서 유니메이트를 제조했다.한동안 유니메이션의 유일한 경쟁자는 오하이오주의 신시내티 밀라크론사였다.이것은 1970년대 후반 일본의 몇몇 대기업들이 비슷한 산업용 로봇을 생산하기 시작하면서 근본적으로 바뀌었다.

1969년 스탠포드 대학의 빅터 샤인만은 스탠포드 팔을 발명했는데, 이것은 팔 용액을 허용하도록 설계된 전기식 6축 관절 로봇이다.이를 통해 우주에서 임의의 경로를 정확하게 따라갈 수 있었고 조립 및 용접과 같은 보다 정교한 애플리케이션으로 로봇의 잠재적 사용을 확장했습니다.그리고 나서 샤인만은 MIT AI 연구소를 위해 "MIT 암"이라고 불리는 두 번째 암을 디자인했다.Unimation으로부터 디자인 개발을 위한 펠로우쉽을 받은 후, Sheinman은 이러한 디자인을 Unimation에 팔았고, Unimation은 General Motors의 지원을 받아 더욱 개발하였고, 나중에 Programmable Universal Machine for Assembly(PUMA)로 마케팅을 시작했습니다.

산업용 로보틱스는 1973년 ABB 로보틱스와 KUKA 로보틱스 둘 다 로봇을 시장에 출시하면서 유럽에서 매우 빠르게 발전했다.ABB Robotics(이전의 ASEA)는 세계 최초로 상업적으로 이용 가능한 모든 전기 마이크로프로세서 제어 로봇인 IRB 6를 도입했습니다.최초의 IRB 6 로봇 2대는 파이프 굽힘 연마 및 연마용으로 스웨덴의 마그누손에 판매되어 1974년 1월에 생산되었다.또한 1973년 KUKA Robotics는 [14][15]FAMULUS로 알려진 첫 번째 로봇을 만들었습니다. 또한 6개의 전기 기계 구동 축을 가진 최초의 관절형 로봇 중 하나이기도 합니다.

1970년대 후반부터 로봇에 대한 관심이 높아져 제너럴 일렉트릭, 제너럴 모터스(일본의 FANUC LTD와 합작법인 FANUC Robotics) 등 많은 미국 기업이 진출했다.미국의 스타트업 기업에는 Automatix와 Adapt Technology, Inc.가 포함되어 있습니다.1984년 로봇 붐이 한창일 때 유니미네이션은 웨스팅하우스전기에 1억700만 달러(약 1억7000만 원)에 인수됐다.웨스팅하우스는 1988년 프랑스의 Stéubli Faverges SCA에 유니메이션(Unimation)을 매각했다.SCA는 지금도 일반 산업용과 클린룸용 관절형 로봇을 만들고 있으며 2004년 말 보쉬의 로봇 사업부까지 인수했다.

결국 이 시장에서 살아남은 외국계 기업은 극히 일부에 불과하며, 그 주요 기업은 다음과 같다.Adapt Technology, Stéubli, 스웨덴-스위스 회사 ABB Asea Brown Boveri, 독일 회사 KUKA Robotics 및 이탈리아 회사 Comau.

기술 설명

파라미터의 정의

  • 축 수 – 평면의 모든 지점에 도달하려면 두 개의 축이 필요하고 공간의 모든 지점에 도달하려면 세 개의 축이 필요합니다.암 끝(즉, 손목)의 방향을 완전히 제어하려면 세 개의 축(요, 피치 및 롤)이 더 필요합니다.일부 설계(예: SCARA 로봇)는 비용, 속도 및 정확도에 대한 모션 가능성의 제한을 거래합니다.
  • 자유도 – 일반적으로 축의 수와 동일합니다.
  • 작업 엔벨로프 – 로봇이 도달할 수 있는 공간 영역입니다.
  • 운동학 – 로봇의 가능한 움직임을 결정하는 로봇 내 강체 부재 및 관절의 실제 배열입니다.로봇 운동학 클래스에는 관절형, 데카르트형, 병렬형 및 SCARA가 포함됩니다.
  • 운반 용량 또는 페이로드 – 로봇이 들어올릴 수 있는 무게.
  • 속도 – 로봇이 암의 끝 부분을 얼마나 빨리 배치할 수 있는 속도이는 각 축의 각도 또는 선형 속도 또는 복합 속도, 즉 모든 축이 이동할 때 암 끝의 속도로 정의할 수 있습니다.
  • 가속 – 축이 가속되는 속도입니다.이는 제한 요인이므로 로봇은 짧은 거리 또는 빈번한 방향 변경이 필요한 복잡한 경로에 대해 지정된 최대 속도에 도달하지 못할 수 있습니다.
  • 정확도 – 로봇이 명령된 위치에 도달할 수 있는 거리.로봇의 절대 위치를 측정하고 명령된 위치와 비교할 때 오차는 정확성의 척도입니다.정확도는 비전 시스템이나 적외선 등의 외부 감지를 통해 향상될 수 있습니다.로봇 보정을 참조하십시오.정확도는 작업 엔벨로프 내의 속도와 위치 및 페이로드에 따라 달라질 수 있습니다(준수 참조).
  • 반복성 – 로봇이 프로그래밍된 위치로 얼마나 잘 복귀할 것인가.이것은 정확성과는 다릅니다.특정 X-Y-Z 위치로 이동하도록 지시했을 때 해당 위치에서 1mm 이내에만 도달하는 경우가 있습니다.이것은 교정을 통해 개선될 수 있는 정확도입니다.그러나 이 위치가 컨트롤러 메모리에 티칭되어 전송될 때마다 티칭된 위치의 0.1mm 이내로 되돌아오면 반복성은 0.1mm 이내가 됩니다.

정확도와 반복성은 서로 다른 측도입니다.반복성은 일반적으로 로봇의 가장 중요한 기준이며 측정의 '정밀' 개념과 유사합니다. 정확도 및 정밀도를 참조하십시오.ISO 9283은[16] 정확도와 반복성을 모두 측정할 수 있는 방법을 제시한다.일반적으로 로봇은 학습된 위치로 여러 번 전송되며, 오류는 다른 4개 위치를 방문한 후 위치로 돌아올 때마다 측정됩니다.그런 다음 3차원 모두에서 이러한 샘플의 표준 편차를 사용하여 반복성을 정량화합니다.물론 일반 로봇은 이 값을 초과하는 위치 오류를 일으킬 수 있으며, 이는 프로세스에 문제가 될 수 있습니다.또한 반복성은 작업 엔벨로프의 다른 부분에서 다르며 속도와 페이로드에 따라 변화합니다.ISO 9283은 최대 속도와 최대 페이로드에서 정확성과 반복성을 측정해야 한다고 규정하고 있습니다.그러나 이는 비관적인 값을 낳는 반면, 로봇은 가벼운 부하와 속도에서 훨씬 더 정확하고 반복할 수 있다.산업 프로세스에서의 반복성은 엔드 이펙터(예를 들어 그리퍼)의 정밀도, 그리고 심지어 그립퍼와 그립되는 물체에 일치하는 '핑거'의 설계에 의해서도 영향을 받습니다.예를 들어, 로봇이 머리 부분을 잡고 나사를 잡는 경우 나사는 임의의 각도로 나타날 수 있습니다.이후 나사를 구멍에 삽입하려고 하면 쉽게 실패할 수 있습니다.이러한 시나리오는 '리드인'을 통해 개선될 수 있습니다(예: 구멍 입구를 테이퍼로 만드는 방법).

  • 모션 컨트롤 – 간단한 픽 앤 플레이스 조립과 같은 일부 애플리케이션의 경우 로봇은 제한된 수의 사전 학습 위치로 반복하기만 하면 됩니다.용접 및 마감(스프레이 도장)과 같은 보다 정교한 애플리케이션의 경우 방향 및 속도를 제어하면서 공간 경로를 따르도록 모션을 지속적으로 제어해야 합니다.
  • 전원 – 전기 모터를 사용하는 로봇도 있고 유압 액추에이터를 사용하는 로봇도 있습니다.전자는 더 빠르고 후자는 스파크가 폭발을 일으킬 수 있는 스프레이 페인트와 같은 애플리케이션에서 유리합니다. 그러나 암의 내부 공기압이 낮으면 인화성 증기와 기타 오염물질의 침입을 방지할 수 있습니다.요즘, 시장에서 유압로봇을 볼 가능성은 매우 낮다.추가 씰링, 브러시리스 전기 모터 및 방진 보호 기능을 통해 폭발성 있는 환경에서 작업할 수 있는 유닛을 쉽게 제작할 수 있었습니다.
  • 주행 – 일부 로봇은 기어를 통해 전기 모터를 조인트에 연결하고, 다른 로봇은 모터를 조인트에 직접 연결합니다(직접 구동).기어를 사용하면 측정 가능한 '백플래시'가 발생하며, 이는 축에서 자유롭게 움직입니다.소형 로봇 암은 일반적으로 높은 기어비를 필요로 하는 고속 저토크 DC 모터를 사용하는 경우가 많습니다. 이는 백래시의 단점이 있습니다.이러한 경우 고조파 드라이브가 자주 사용됩니다.
  • 컴플라이언스 - 로봇 축에 힘이 가해질 때 움직이는 각도 또는 거리의 양을 측정합니다.따라서 로봇은 최대 페이로드가 있는 위치로 이동하면 페이로드가 없는 위치보다 약간 낮은 위치에 있게 됩니다.또한 높은 페이로드를 운반할 때 오버슈트(overshoot)가 발생할 수 있으며, 이 경우 가속도를 줄여야 합니다.

로봇 프로그래밍 및 인터페이스

오프라인 프로그래밍
일반적인 사용 빈도가 높은 티치 펜던트(옵션 마우스 포함)

산업용 로봇의 모션 및 시퀀스의 설정 또는 프로그래밍은 일반적으로 로봇 컨트롤러를 노트북, 데스크톱 컴퓨터 또는 (내부 또는 인터넷) 네트워크에 연결하여 학습합니다.

로봇과 기계 또는 주변기기의 컬렉션을 워크셀 또는 셀이라고 합니다.일반적인 셀에는 부품 공급 장치, 성형 기계 및 로봇이 포함될 수 있습니다.다양한 기계는 하나의 컴퓨터 또는 PLC에 의해 '통합'되고 제어됩니다.로봇이 셀 내의 다른 기계와 상호 작용하는 방법은 셀 내의 위치 및 동기화 모두에 대해 프로그래밍해야 합니다.

소프트웨어:컴퓨터에 대응하는 인터페이스 소프트웨어가 인스톨 됩니다.컴퓨터를 사용하면 프로그래밍 과정이 크게 간소화됩니다.특수 로봇 소프트웨어는 시스템 설계에 따라 로봇 컨트롤러 또는 컴퓨터 또는 둘 다에서 실행됩니다.

학습(또는 프로그래밍)해야 하는 두 가지 기본 엔티티, 즉 위치 데이터와 절차가 있습니다.예를 들어, 피더에서 구멍으로 나사를 이동하는 작업에서는 먼저 피더와 구멍의 위치를 티칭하거나 프로그래밍해야 합니다.다음으로 피더에서 구멍으로 나사를 연결하는 절차를 관련된 I/O와 함께 프로그래밍해야 합니다.예를 들어, 피더에 나사를 넣을 준비가 되어 있는 것을 나타내는 신호입니다.로봇 소프트웨어의 목적은 이 두 프로그래밍 작업을 모두 용이하게 하는 것입니다.

로봇 위치를 티칭하는 방법은 여러 가지가 있습니다.

위치 명령 필요한 X-Y-Z 위치를 지정하고 편집할 수 있는 GUI 또는 텍스트 기반 명령을 사용하여 로봇을 필요한 위치로 이동할 수 있습니다.

티치 펜던트: 티치 펜던트를 통해 로봇 위치를 티칭할 수 있습니다.이것은 핸드헬드 제어 및 프로그래밍 장치입니다.이러한 장치의 일반적인 기능은 로봇을 원하는 위치로 수동으로 보내는 기능 또는 "인치" 또는 "조그"로 위치를 조정하는 기능입니다.또한 일반적으로 저속 주행은 신중한 위치 설정이나 신규 또는 변경된 루틴을 통해 시험 주행하는 동안 필요하므로 속도를 변경할 수 있는 수단이 있습니다.일반적으로 큰 비상 정지 버튼도 포함되어 있습니다.일반적으로 로봇이 프로그래밍되면 더 이상 티치 펜던트를 사용할 수 없습니다.모든 티치 펜던트에는 3위치 데드맨 스위치가 장착되어 있습니다.수동 모드에서는 로봇이 가운데 위치(부분 누름)에 있을 때만 이동할 수 있습니다.로봇을 완전히 누르거나 완전히 놓으면 로봇이 중지됩니다.이 작동 원리는 자연 반사를 사용하여 안전성을 높일 수 있습니다.

Lead-by-the-nose: 이것은 많은 로봇 제조업체에서 제공하는 기술입니다.이 방법에서는 한 사용자가 로봇의 조작기를 잡고 다른 사용자가 로봇의 전원을 차단하는 명령을 입력하면 로봇이 림프 상태가 됩니다.그런 다음 사용자는 소프트웨어가 이러한 위치를 메모리에 기록하는 동안 로봇을 손으로 필요한 위치로 또는 필요한 경로를 따라 이동합니다.프로그램은 나중에 이러한 위치 또는 학습 경로를 따라 로봇을 실행할 수 있습니다.이 기술은 페인트 분무와 같은 작업에 널리 사용됩니다.

오프라인 프로그래밍은 전체 셀, 로봇 및 작업 공간의 모든 기계 또는 계측기가 그래픽으로 매핑되는 곳입니다.그런 다음 로봇을 화면에서 이동하고 프로세스를 시뮬레이션할 수 있습니다.로봇 시뮬레이터는 로봇 암 및 엔드 이펙터의 물리적 작동에 의존하지 않고 로봇용 임베디드 애플리케이션을 만드는 데 사용됩니다.로봇 시뮬레이션의 장점은 로봇 애플리케이션 설계에서 시간을 절약할 수 있다는 것입니다.또한 시스템이 활성화되기 전에 다양한 "가상" 시나리오를 시도하고 테스트할 수 있으므로 로봇 장비와 관련된 안전 수준을 높일 수 있습니다.[8] 로봇 시뮬레이션 소프트웨어는 다양한 프로그래밍 언어로 작성된 프로그램을 교육, 테스트, 실행 및 디버깅할 수 있는 플랫폼을 제공합니다.

로봇 시뮬레이터

로봇 시뮬레이션 도구를 사용하면 실제 로봇에서 테스트된 프로그램의 최종 버전을 사용하여 로봇 프로그램을 오프라인으로 편리하게 작성하고 디버깅할 수 있습니다.가상 세계에서 로봇 시스템의 동작을 미리 볼 수 있는 기능을 통해 "실제" 시스템에 적용하기 전에 다양한 메커니즘, 장치, 구성 및 컨트롤러를 시험하고 테스트할 수 있습니다.로봇 시뮬레이터는 기하학적 모델링과 운동학 모델링을 모두 사용하여 산업용 로봇의 시뮬레이션 동작에 대한 실시간 컴퓨팅을 제공할 수 있습니다.

독립형 로봇 프로그래밍 도구 제조는 로봇 애플리케이션을 프로그래밍할 수 있는 비교적 새롭고 유연한 방법입니다.그래픽 사용자 인터페이스를 사용하여 프로그래밍은 미리 정의된 템플릿/구성 블록을 드래그 앤 드롭하여 수행됩니다.실현 가능성을 평가하기 위한 시뮬레이션과 오프라인 프로그래밍을 조합하여 실행하는 것이 특징인 경우가 많습니다.시스템이 기본 로봇 코드를 컴파일하여 로봇 컨트롤러에 업로드할 수 있는 경우 사용자는 더 이상 각 제조업체의 고유 언어를 배울 필요가 없습니다.따라서 이 접근방식은 프로그래밍 방법을 표준화하는 중요한 단계가 될 수 있습니다.

또한 기계 조작자는 조작자 제어판 역할을 하는 사용자 인터페이스 장치(일반적으로 터치스크린 장치)를 사용하는 경우가 많습니다.오퍼레이터는 프로그램 간에 전환하고 프로그램 내에서 조정하며 동일한 로봇 시스템 내에 통합될 수 있는 다수의 주변 장치를 작동할 수 있습니다.여기에는 엔드 이펙터, 로봇에 구성 요소를 공급하는 피더, 컨베이어 벨트, 비상 중지 제어 장치, 기계 비전 시스템, 안전 인터록 시스템, 바코드 프린터 및 조작자 제어판을 통해 액세스 및 제어되는 기타 거의 무한대의 산업 장치 배열이 포함됩니다.

티치 펜던트 또는 PC는 일반적으로 프로그래밍 후 연결이 끊기고 로봇은 컨트롤러에 설치된 프로그램에서 실행됩니다.그러나 컴퓨터는 로봇과 주변기기를 '감독'하거나 수많은 복잡한 경로와 루틴에 액세스할 수 있는 추가 스토리지를 제공하는 데 종종 사용됩니다.

엔드 오브 암 툴링

가장 필수적인 로봇 주변 장치는 엔드 이펙터 또는 엔드 오브 암 툴링(EOAT)입니다.엔드 이펙터의 일반적인 예로는 용접 장치(예: MIG 용접 건, 스폿 용접기 등), 스프레이 건 및 분쇄 및 버링 장치(예: 공압 디스크 또는 벨트 분쇄기, 버 등), 그리퍼(일반적으로 전기 기계 또는 공압 물체를 잡을 수 있는 장치) 등이 있습니다.물체를 줍는 다른 일반적인 방법은 진공이나 자석이다.엔드 이펙터는 종종 매우 복잡하며 취급 제품에 맞게 제작되며 여러 제품을 동시에 선택할 수 있는 경우가 많습니다.이들은 다양한 센서를 사용하여 로봇 시스템이 제품의 위치, 취급 및 위치를 파악하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이동 제어

주어진 로봇의 경우 로봇의 엔드 이펙터(그리퍼, 용접 토치 등)를 완전히 찾는 데 필요한 파라미터는 선형 축의 각 조인트 또는 변위(또는 SCARA와 같은 로봇 형식의 경우 두 조인트 조합)의 각도뿐입니다.그러나 점을 정의하는 방법은 여러 가지가 있습니다.점을 정의하는 가장 일반적이고 편리한 방법은 해당 점에 대한 데카르트 좌표, 즉 로봇 원점에 상대적인 X, Y 및 Z 방향의 '엔드 이펙터' 위치를 mm 단위로 지정하는 것입니다.또한 특정 로봇에 있을 수 있는 조인트 유형에 따라 엔드 이펙터의 요, 피치 및 롤 방향과 로봇의 전면 플레이트를 기준으로 한 공구 지점의 위치도 지정해야 합니다.조인트 암의 경우 로봇 컨트롤러가 이러한 좌표를 조인트 각도로 변환해야 하며, 이러한 변환을 다축 로봇에 대해 반복 또는 재귀적으로 수행해야 할 수 있는 데카르트 변환이라고 합니다.관절 각도와 실제 공간 좌표 사이의 관계에 대한 수학은 운동학이라고 불린다.'로봇 제어' 참조

데카르트 좌표별 위치는 시스템에 좌표를 입력하거나 로봇을 X-Y-Z 방향으로 이동하는 티치 펜던트를 사용하여 수행할 수 있습니다.조작자는 각 관절을 한 번에 하나씩 움직이는 것보다 위/아래, 왼쪽/오른쪽 등의 동작을 시각화하는 것이 훨씬 쉽습니다.원하는 위치에 도달하면 사용 중인 로봇 소프트웨어(예: 아래 P1 - P5)에 특정한 방식으로 정의됩니다.

표준 프로그래밍

대부분의 관절형 로봇은 일련의 위치를 메모리에 저장하고 프로그래밍 시퀀스에 따라 다양한 시간에 이동함으로써 성능을 발휘합니다.예를 들어, 한 장소(빈 A)에서 다른 장소(빈 B)로 항목을 이동하는 로봇에는 다음과 같은 간단한 '픽 앤 플레이스' 프로그램이 있을 수 있습니다.

점 P1 ~ P5를 정의합니다.

  1. 공작물 위에 안전하게(P1로 정의)
  2. 빈 A 위 10cm(P2로 정의)
  3. 빈 A에서 참여할 위치(P3으로 정의됨
  4. 빈 B보다 10cm 위(P4로 정의)
  5. 빈 B에서 참여할 위치(P5로 정의됨)

프로그램 정의:

  1. P1로 이동
  2. P2로 이동
  3. P3로 이동
  4. 클로즈 그리퍼
  5. P2로 이동
  6. P4로 이동
  7. P5로 이동
  8. 개방 그리퍼
  9. P4로 이동
  10. P1로 이동하여 완료

인기 있는 로봇 언어에서 이것이 어떻게 보일지 보여주는 예는 산업용 로봇 프로그래밍을 참조하십시오.

특이점

산업용 로봇 및 로봇 시스템에 대한 미국 표준 - 안전 요구 사항(ANSI/RIA R15.06-1999)은 특이점을 "예측할 수 없는 로봇 움직임 및 속도를 초래하는 두 개 이상의 로봇 축의 공선 정렬로 인해 발생하는 상태"로 정의합니다.이는 "트리플 롤 손목"을 사용하는 로봇 암에서 가장 일반적입니다.요, 피치, 롤을 제어하는 손목의 3축이 모두 공통점을 통과하는 손목입니다.손목 특이점의 예로는 로봇이 이동하는 경로로 인해 로봇의 손목의 첫 번째 및 세 번째 축(즉, 로봇의 축 4 및 6)이 정렬되는 경우를 들 수 있습니다.그런 다음 두 번째 손목 축은 엔드 이펙터의 방향을 유지하기 위해 제로 타임으로 180° 회전을 시도합니다.이 특이성에 대한 또 다른 일반적인 용어는 "잘못된 플립"입니다.특이점의 결과는 매우 극적일 수 있으며 로봇 암, 엔드 이펙터 및 프로세스에 악영향을 미칠 수 있습니다.일부 산업용 로봇 제조업체는 이러한 상태를 방지하기 위해 로봇의 경로를 약간 변경하여 이러한 상황을 방지하려고 시도했습니다.또 다른 방법은 로봇의 이동 속도를 늦춤으로써 손목이 이동하는 데 필요한 속도를 줄이는 것입니다.ANSI/RIA는 시스템을 수동으로 조작하는 동안 특이점이 발생할 경우 로봇 제조업체가 사용자에게 이를 알려야 한다고 규정했습니다.

세로방향으로 분할된 6축 로봇의 제2종류의 특이점은 손목의 중심이 축 1을 중심으로 하여 축 1과 축 4 사이의 거리와 같은 반경을 가지는 원통상에 놓여 있을 때 발생한다.이것을 어깨 특이점이라고 합니다.일부 로봇 제조업체에서는 축 1과 축 6이 일치하는 정렬 특이점도 언급하고 있습니다.이것은 단순히 어깨 특이점의 하위 케이스입니다.로봇이 어깨 특이점 근처를 지나가면 관절 1이 매우 빠르게 회전합니다.

손목의 세 번째이자 마지막 유형의 특이점은 손목의 중심이 2축과 3축과 같은 평면에 있을 때 발생한다.

특이점은 짐벌 잠금 현상과 밀접하게 관련되어 있으며, 짐벌 잠금 현상은 축이 정렬되는 것과 유사한 근본 원인을 가지고 있습니다.

시장 구조

국제로봇연맹(IFR)의 연구인 월드로봇 2020에 따르면,[17] 2019년 말까지 약 2,722,077개의 산업용 로봇이 운영되었다.이 숫자는 [18]2021년 말까지 3,788,000에 이를 것으로 추정된다.2018년 IFR은 산업용 로봇의 전 세계 매출을 165억 달러로 추산하고 있다.소프트웨어, 주변기기 및 시스템 엔지니어링 비용을 포함하면 2018년 로봇 시스템의 연간 [18]매출액은 480억 달러로 추산됩니다.

중국은 2018년 [18]15만4032대가 팔린 최대 산업용 로봇 시장이다.중국은 2018년 [19]말 현재 64만9447대로 산업용 로봇의 운용 재고를 가장 많이 보유하고 있다.미국의 산업용 로봇 제조업체들은 2018년 미국 공장에 35,880대의 로봇을 출하했으며 이는 [20]2017년보다 7% 증가한 것이다.

산업용 로봇의 최대 고객은 자동차 산업(30%)과 전기전자 산업(25%), 금속 및 기계 산업(10%), 고무 및 플라스틱 산업(5%), 식품 산업(5%)[18]이다.섬유, 의류 및 가죽 산업에서는 1,580대가 [21]가동되고 있습니다.

산업용 로봇의 전 세계 연간 예상 공급량(단위):[17]

연도 공급.
1998 69,000
1999 79,000
2000 99,000
2001 78,000
2002 69,000
2003 81,000
2004 97,000
2005 120,000
2006 112,000
2007 114,000
2008 113,000
2009 60,000
2010 118,000
2012 159,346
2013 178,132
2014 229,261
2015 253,748
2016 294,312
2017 381,335
2018 422,271
2019 373,240

건강과 안전

주요 기사:작업장 로봇 안전

International Federation of Robotics는 산업용 로봇 채택이 세계적으로 증가할 것으로 예측하고 있으며 2020년까지 전세계 공장에 170만 대의 새로운 로봇 설치가 이루어질 것으로 예측하고 있습니다 [IFR 2017].자동화 기술(예: 고정 로봇, 협업 및 이동 로봇, 외골격)의 급속한 발전은 작업 환경을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 제조 [22]작업장에 작업장 위험을 초래할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.[1] 특히 로봇과 관련된 부상에 대한 산업 감시 데이터가 부족함에도 불구하고, 미국 국립 산업 안전 보건 연구소(NIOSH)의 연구진은 노동 통계국(BLS)의 치명적인 산업 상해 인구 조사 키워드 검색을 사용하여 1992년부터 2015년 사이에 61명의 로봇 관련 사망자를 확인했다.연구 데이터베이스(직업로봇연구센터 정보 참조).NIOSH와 그 국가 파트너는 노동 통계국의 자료를 사용하여 치사성 평가 및 통제 평가 프로그램에 따라 4명의 로봇 관련 사망자를 조사했다.또한 산업안전보건국(OSHA)은 수십 개의 로봇 관련 사망 및 부상을 조사했으며, 이는 OSHA 사고 검색 페이지에서 검토할 수 있다.작업 환경에 협업 및 공존 로봇, 동력 외골격 장치 및 자율 차량의 수가 증가하므로 부상과 사망률은 시간이 지남에 따라 증가할 수 있다.

안전 표준은 미국 국립 표준 협회(ANSI)와 함께 로봇 산업 협회(RIA)에 의해 개발되고 있다.[2] 2017년 10월 5일 OSHA, NIOSH 및 RIA는 기술 전문지식을 강화하고, 기존 산업용 로봇과 인간-로봇 협업 설비 및 시스템의 새로운 기술과 관련된 잠재적 작업장 위험을 식별 및 해결하는 데 협력하며, 작업 공간을 줄이기 위해 필요한 연구를 식별하기 위해 협력하기로 제휴를 맺었다.위험.10월 16일, NIOSH는 「노동자의 안전, 건강, 웰빙을 향상시키는 직업 로봇의 개발과 사용을 지도하기 위한 과학적 리더십을 제공하기 위해서」를 개시했다.지금까지 NIOSH와 그 파트너에 의해 파악된 연구 요구에는 부상과 사망의 추적과 방지, 안전한 기계 제어와 유지 보수 절차를 촉진하기 위한 개입과 보급 전략, 효과적인 증거 기반의 개입을 직장 관행으로 전환하는 것이 포함됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ www.iso.org https://web.archive.org/web/20160617031837/https://www.iso.org/obp/ui/. Archived from the original on 2016-06-17. {{cite web}}:누락 또는 비어 있음 title=(도움말)
  2. ^ 전기차 배터리 재활용을 위한 로봇 보조 분해
  3. ^ "Worries about premature industrialisation". The Economist. Archived from the original on 2017-10-21. Retrieved 2017-10-21.
  4. ^ a b c d e f g h "OSHA Technical Manual (OTM) Section IV: Chapter 4 - Industrial Robots and Robot System Safety Occupational Safety and Health Administration". www.osha.gov. Retrieved 2020-11-15.
  5. ^ a b c d e f g h Guarana-DIY (2020-06-30). "The Top Six Types of Industrial Robots in 2020". DIY-Robotics. Retrieved 2020-11-15.
  6. ^ "Robots and robotic devices — Vocabulary". www.iso.org. 2012. Retrieved 2020-11-15.
  7. ^ "La robotique industrielle : guide pratique". www.usinenouvelle.com (in French). Retrieved 2020-11-15.
  8. ^ "Comment savoir si le robot SCARA est le bon choix pour votre application". www.fanuc.eu (in French). Retrieved 2020-11-15.
  9. ^ Nigatu, Hassen; Yihun, Yimesker (2020). Larochelle, Pierre; McCarthy, J. Michael (eds.). "Algebraic Insight on the Concomitant Motion of 3RPS and 3PRS PKMs". Proceedings of the 2020 USCToMM Symposium on Mechanical Systems and Robotics. Mechanisms and Machine Science. Cham: Springer International Publishing. 83: 242–252. doi:10.1007/978-3-030-43929-3_22. ISBN 978-3-030-43929-3. S2CID 218789290.
  10. ^ Turek, Fred D. (June 2011). "Machine Vision Fundamentals, How to Make Robots See". NASA Tech Briefs. 35 (6): 60–62. Archived from the original on 2012-01-27. Retrieved 2011-11-29.
  11. ^ "An Automatic Block-Setting Crane". Meccano Magazine. Liverpool UK: Meccano. 23 (3): 172. March 1938.
  12. ^ Taylor, Griffith P. (1995). Robin Johnson (ed.). The Robot Gargantua. Gargantua: Constructor Quarterly.
  13. ^ "International Federation of Robotics". IFR International Federation of Robotics. Retrieved 16 December 2018.
  14. ^ KUKA-Roboter.de: 1973 Wayback Machine에서 첫 KUKA 로봇 2009-02-20 아카이브 완료, 2010년 3월 28일
  15. ^ "History of Industrial Robots" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2012-12-24. Retrieved 2012-10-27.
  16. ^ "EVS-EN ISO 9283:2001". Archived from the original on 10 March 2016. Retrieved 17 April 2015.
  17. ^ a b https://ifr.org/img/worldrobotics/Executive_Summary_WR_2020_Industrial_Robots_1.pdf[베어 URL PDF]
  18. ^ a b c d "Executive Summary World Robotics 2019 Industrial Robots" (PDF). ifr.org. Archived (PDF) from the original on 6 April 2018. Retrieved 10 October 2019.
  19. ^ "Operational stock of industrial robots at year-end in selected countries" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2019-10-11. Retrieved 2019-10-26.
  20. ^ LeVine, Steve; Waddell, Kaveh (2019-03-01). "The big American robot push". Axios (website). Retrieved 2019-03-01.
  21. ^ Simon Cox (5 October 2017). "Worries about premature industrialisation". The Economist. Archived from the original on 21 October 2017.
  22. ^ Technology, Committee on Information; Automation; Workforce, and the U.S.; Board, Computer Science and Telecommunications; Sciences, Division on Engineering and Physical; Sciences, National Academies of; Engineering; Medicine, and (2017-03-16). Information Technology and the U.S. Workforce: Where Are We and Where Do We Go from Here?. doi:10.17226/24649. ISBN 9780309454025.

추가 정보

  • Nof, Shimon Y. (편집자) (1999년)산업용 로봇 핸드북, 2차 에디존 와일리와 아들들 1378쪽ISBN 0-471-17783-0.
  • Lars Westerlund (저자) (2000).인간의 뻗은 팔.ISBN 91-7736-467-8.
  • Michal Gurgul (저자) (2018).산업용 로봇 및 로봇:미래의 동료에 대해 알아야 할 모든 것ISBN 978-83-952513-0-6.

외부 링크

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