Jedną z głównych zalet robotów jest wyręczenie ludzi w pracach uciążliwych i niebezpiecznych dla zdrowia, a więc np. pracach spawalniczych lub lakierowaniu, ale też przy monotonnym układaniu różnych przedmiotów w linii montażu czy w magazynie. Wielość zastosowań robotów spowodowała ich wielką różnorodność konstrukcyjną. Jednymi ze współczesnych zastosowań produkcyjnych robotów są operacje pick-and-place, przenoszenie elementów z jednego miejsca na drugie. Jeżeli pobieranie przedmiotów jest dokonywane ze skrzyni, palety lub pojemnika, w którym przedmioty są wsypane w sposób niezorientowany, to do ich wyboru i chwycenia potrzebny jest jeszcze system wizyjny 3D – bin picking.
Robot typu pick&place to najczęściej zautomatyzowany system o kilku stopniach ruchu, wyposażony w specjalistyczne chwytaki i inne urządzenia, które umożliwiają precyzyjne chwytanie i przemieszczanie przedmiotów. Budowane są systemy zrobotyzowane dla magazynów, w których roboty układają przedmioty na regałach, albo pakują przedmioty w kartony, po wiele sztuk. Roboty te mogą działać autonomicznie lub pod nadzorem operatora, w zależności od ich przeznaczenia i zastosowanego rozwiązania konstrukcyjnego.
Roboty typu pick&place składają się z zespołów mechanicznych, oprogramowania i systemu wizyjnego. Za pomocą czujników tego systemu wizyjnego robot identyfikuje przedmiot, oblicza jego położenie i orientację, podnosi go za pomocą chwytaka i umiejscawia w wyznaczonej pozycji w miejscu docelowym.
Podstawowymi zespołami robota pick&place są:
- systemy wizyjne: skanery, kamery i czujniki identyfikujące pozycje i orientacje obiektów;
- efektory końcowe: chwytaki, przyssawki lub elektromagnesy do chwytania i przenoszenia przedmiotów;
- zrobotyzowane systemy sterowania: oprogramowanie sterujące precyzyjnym ruchem i koordynacją, a także rozpoznawaniem przedmiotów i ich orientacji.
Roboty typu pick&place występują w kilku wykonaniach mechanicznych, z których każde jest dostosowane do określonych zadań. Są to:
Roboty kartezjańskie (fot. 1), charakteryzujące się:
- maksymalną liczba 3 osi,
- rodzajem ruchu: osie liniowe X, Y, Z,
- wysoką precyzją i wysoką powtarzalnością;
- używane do pakowania w kartony i paletyzacji.
Roboty SCARA (fot. 2), charakteryzujące się:
- maksymalną liczbą 4 osi,
- rodzajem ruchu: trzy przeguby obrotowe do pozycjonowania poziomego, jeden ruch liniowy do ruchu pionowego,
- wysoką precyzją, dobrą powtarzalnością, większą elastycznością i szybkością;
- używane do zadań wymagających większej siły.
Roboty Delta (fot. 3), charakteryzujące się:
- maksymalną liczbą 5 osi,
- rodzajem ruchu: trzy połączone ze sobą przeguby obrotowe do pozycjonowania przestrzennego i dwa przeguby obrotowe do orientacji końcowej efektora,
- szybkością, precyzyjnością, zdolnością do złożonych i wielokierunkowych ruchów oraz do synchronizacji z przenośnikami taśmowymi;
- używane są m.in. do pakowania żywności i w przemyśle farmaceutycznym. Z uwagi na charakterystyczną budowę często nazywane „robotami pająkami”.
Roboty przegubowe (fot. 4), charakteryzujące się:
- maksymalną liczbą 6 osi,
- rodzajem ruchu: na ogół wyposażone w cztery niezależne przeguby obrotowe do pozycjonowania przestrzennego i dwa przeguby obrotowe do orientacji końcowej efektora,
- szybkością, złożonością, wielokierunkowością ruchu, do dużych przedmiotów i dużego zasięgu działania,
- używane do manipulowania większymi przedmiotami, np. przy montażu samochodów lub do przemysłowego transportu materiałów.
Generalnie roboty pick&place wykonują prace monotonne, pozwalając na eliminację uciążliwości takich prac dla operatora, a przez to – poważnie redukując możliwość popełnienia związanych z tym kosztownych pomyłek. Jednocześnie znacznie poprawiają dokładność i celność odkładanych przedmiotów. Prace te wykonują bardzo szybko, co skraca znacznie czas wykonywania tych operacji. Bin picking jest systemem wizyjnym 3D. Szczególną cechą współpracy systemu wizyjnego 3D z ramieniem robota jest to, że zawartość kontenerów, pojemników czy skrzynek, skąd pobierane są przez robota przedmioty, może być nieuporządkowana i zawierać więcej niż jedną referencję, tzn. że może występować kilka odmian wymiarowych przedmiotu. Specjalnie zaprogramowany robot z systemem wizyjnym 3D identyfikuje i wyciąga nieuporządkowane detale z pojemnika, a następnie umieszcza je w konkretnym miejscu, we właściwym położeniu. W wielu miejscach bin picking może zastąpić inny systemem rozdzielania przedmiotów, np. do montażu czy dalszej obróbki, wymagającej uporządkowanego podawania (jak np. podajnik wibracyjny). W większości przypadków jeszcze do niedawna detale segregowano ręcznie. Jednak ostatnio, z uwagi na to, że roboty, jak i systemy wizyjne, są oferowane w coraz korzystniejszych cenach, to rozwiązania te są też coraz częściej stosowane w fabrykach.
Typowymi zastosowaniami dla systemów bin picking są: paletyzacja, załadunek, sortowanie, układanie w matrycach,
wsparcie obróbki lub montażu poprzez podanie referencji do maszyny.
cały artykuł dostępny jest w wydaniu płatnym 9/10 (216/217) wrzesień/październik 2025
