Úspech takmer akejkoľvek aplikácie priemyselného robota závisí do veľkej miery od dizajnu a výkonu uchopovača. Je nevyhnutné, aby uchopovacie zariadenie bolo schopné spoľahlivo a bez problémov vykonať požadovanú úlohu a nepoškodiť manipulovaný predmet. Pri každej aplikácii je dobré zvážiť pri výbere vhodného uchopovača niekoľko kritérií: typ zvoleného uchopovača, spôsob napájania, ale aj veľkosť a hmotnosť uchopovača vo vzťahu k modelu použitého robota.
Dokážem prenášať aj jablká
S rastúcim počtom aplikácií priemyselných a kolaboratívnych robotov sa vyvíjali aj rôzne typy uchopovačov, ktoré vyhovujú čoraz väčšiemu počtu úloh. Najjednoduchšou koncepciou je vákuový uchopovač používaný predovšetkým vďaka flexibilite. Tento typ uchopovača sa bežne používa pri presúvaní predmetov s rôznou povrchovou úpravou a pórovitosťou, ako sú plechy, diely karosérie, sklenené a keramické komponenty. Zároveň nie je vhodný pre aplikácie, kde sa vyžaduje vysoká úroveň presnosti. Ďalším uchopovačom, ktorý sa dá použiť na manipuláciu s kovovými predmetmi, je elektromagnetický uchopovač. Na udržanie predmetu pri pohybe využíva magnetické pole a jeho vypnutím uvoľní predmet na konci úlohy.
Prstové uchopovacie zariadenia, často konfigurované ako dvojprstové, uhlové alebo trojprstové, môžu byť poháňané pneumaticky alebo elektricky a sú užitočné pre celý rad úloh. Napríklad sa často vyskytujú v aplikáciách, kde sa manipuluje s valcovými výrobkami, ako sú tyče a rúry. Trojprstové a viacprstové uchopovače majú ďalšiu výhodu v tom, že sú schopné „vycentrovať sa“. To znamená, že svoje uchopovacie prsty vycentrujú nad uchopovaným predmetom, ak by nebol správne nasmerovaný.
Pre paletizačné aplikácie je k dispozícii široká škála uchopovacích zariadení vrátane podtlakových alebo paralelných vidlicových uchopovačov používaných na manipuláciu s krabicami alebo vrecami s chemikáliami, obilím alebo krmivom pre psy.
K dispozícii je tiež široká škála vysoko sofistikovaných uchopovacích systémov vrátane typov ovládaných servomechanizmom a „mäkkých“ uchopovačov, ktoré dokážu napodobniť činnosť ľudských prstov pri zbieraní jemných predmetov s rôznym tvarom a veľkosťou, ako je napríklad čerstvé ovocie, a manipulovaní s nimi.
Hľadáte robotické uchopovacie zariadenie?
Trh ponúka uchopovače s rôznou veľkosťou, hmotnosťou a tuhosťou predmetov, s ktorými manipuluje, ako aj s požadovanou presnosťou. Robotické uchopovače sú vo väčšine prípadov navrhnuté tak, aby boli kompatibilné s viacerými modelmi priemyselných a kolaboratívnych robotických ramien. Výrobcovia uchopovacích zariadení tiež ponúkajú prispôsobiteľné koncové manipulátory na prácu s rôznymi predmetmi. K významným predajcom koncových manipulátorov patrí Schunk, Schmalz, Zimmer, OnRobot, Empire Robotics, Festo a veľa ďalších.
Ľudská ruka má špecifickú vlastnosť a to vnímanie hmatom. I keď výrobcovia uchopovacích zariadení ešte neprišli so 100 % kópiou ľudskej ruky vo forme uchopovacieho nástroja, sú nástroje, ktoré sa jej podobajú niektorými funkciami. Adaptívny trojprstový uchopovač spoločnosti Robotiq je navrhnutý tak, aby sa prispôsobil tvaru uchopovaného predmetu. Model Schunk SIH je uchopovač s piatimi prstami podobnými tým ľudským.
No nie všetky robotické koncové zariadenia sú prstového tvaru. Spoločnosť OnRobot prišla s biologicky inšpirovaným uchopovacím zariadením Gecko. Mikrovlákna umiestnené na ploche manipulátora sa držia predmetov tak, ako sa lepkavá noha gekóna drží na rôznych povrchoch. Spoločnosť Empire Robotic s uchopovačom Versaball používa tvar balóna na uchopovanie rôznych objektov, ako sú skrutkovače, kladivá alebo poháre.
Nová generácia vákuových uchopovacích nástrojov nevyžaduje na prisatie externý prívod vzduchu. Výsledkom sú koncové zariadenia, ktoré sú menej hlučné a energeticky účinnejšie. Vedci z univerzity Saarland vyvinuli „umelé svaly“, ktoré sa prisajú k materiálu bez stlačeného vzduchu potrebného na vytvorenie vákua. Táto technológia je založená na vlastnostiach zliatiny niklu a titánu, ktoré si dokážu „zapamätať“ svoj tvar a po deformácii sa vrátiť do pôvodného tvaru. Zapínaním a vypínaním elektrického prúdu, ktorý prúdi do „svalu“, sa sval sťahuje, aby sa vytvorilo vákuum v gumovej membráne a následne uvoľnilo. OnRobot ponúka vákuový uchopovač VG10, ktorý nevyžaduje kompresor ani prívod vzduchu, čo znižuje náklady na celkovú údržbu a urýchľuje nasadenie v prevádzke.
Výrobcovia robotických uchopovačov sa čoraz viac usilujú o kombinované prístupy. Kombinácia koncových manipulátorov s počítačovým videním a strojovým učením môže viesť k spoľahlivejšiemu uchopovaniu. Niektoré priemyselné roboty sú vybavené dvoma samostatnými ramenami a rôznymi konfiguráciami uchopovača, čo umožňuje umelej inteligencii zvoliť si, ktoré rameno sa má použiť na určitú úlohu, čím sa zvyšuje rýchlosť a spoľahlivosť. Spoločnosť RightHand Robotics ponúka vákuové prstové uchopovacie zariadenie, ktoré využíva strojové učenie. Kúsok po kúsku sa učí, ako čo najpraktickejším a najúčinnejším spôsobom uchopiť predmety rôznych veľkostí a tvarov. Systém SuperPick od Soft Robotics je riadený umelou inteligenciou, aby umožnil automatizáciu vysoko neštruktúrovaných úloh, ako je zber a triedenie predmetov.
Len pred niekoľkými rokmi boli mäkké robotické manipulátory laboratórnou činnosťou vedcov. Teraz prenikajú do skutočného sveta. Mäkké robotické uchopovače sú prispôsobiteľné, to znamená, že sa ľahko prispôsobia tvaru a veľkosti predmetu. Tieto mäkké uchopovače majú implementované inteligentné snímače. Umelá inteligencia, strojové učenie, počítačové videnie, to všetko umožňuje uchopovačom konať inteligentnejšie. Príkladom mäkkého uchopovača je pneumaticky poháňaný manipulátor mGrip vytvorený spoločnosťou Soft Robotics. Dokáže zbierať výsledné produkty z výrobnej linky – od pekárskeho tovaru až po látkové bábiky a sklo – bez akýchkoľvek zmien použitého nástroja.
A čo hovorí prax?
Rosborg Greenhouse, najväčší dánsky pestovateľ bylín, využíva vo svojom podniku robotický koncový manipulátor RG6 od spoločnosti OnRobot. V skleníku im pomáha automatizovať proces balenia rezaných bylín. Uchopovacie zariadenie RG6 umožňuje nastavenie sily uchopenia, takže zaobchádzanie s bylinkami rôznej veľkosti, hmotnosti a tvaru je jednoduchšie. Aplikáciou uchopovacieho zariadenia sa výrazne znížil počet pracovných hodín.
Normy a nariadenia upravujú hygienické požiadavky aj vo farmaceutickom priemysle. Manipulácia s liekmi vyžaduje vysoké štandardy, čo sa týka hygieny a kvality výsledného produktu. Paletizáciu vo farmaceutickom priemysle zabezpečujú uchopovacie zariadenia od spoločnosti SCHUNK. Servoelektrický dvojprstový paralelný uchopovač s reguláciou uchopovacej sily premiestňuje inhalátor z dopravníkového pása na paletu.
Prínosy koncových manipulátorov ponúkajú používateľom neuveriteľné výhody v presnosti, výkonnosti a produktivite. Vďaka nespočetným aplikáciám, ľahším materiálom a efektívnejšiemu využívaniu priestoru sa uchopovače stávajú oblasťou robotiky, ktorú stojí za to sledovať.
Zdroje
[1] Hand, P.: Gripper tech: challenges and opportunities. Eureka Magazine. [online]. Publikované 9. 7. 2019. Citované 30. 7. 2020. Dostupné na: https://www.eurekamagazine.co.uk/design-engineering-blogs/gripper-tech-challenges-and-opportunities/217226/.
[2] Brown, A.: Seven Big Advances in Soft Robotic Grippers. ASME. [online]. Publikované 22. 4. 2020. Citované 30. 7. 2020. Dostupné na: https://www.asme.org/topics-resources/content/seven-big-advances-in-soft-robotic-grippers.
[3] Demaitre, E.: 6 advances in robotic grippers to watch. The RobotReport. [online]. Publikované 4. 3. 2019. Citované 30. 7. 2020. Dostupné na: https://www.therobotreport.com/robot-grippers-advance/.
[4] Palletizing in the pharmaceutical industry. Medtech Plus. [online]. Publikované 6. 8. 2019. Citované 30. 7. 2020. Dostupné na: https://www.medtech.plus/en/products/palletizing-in-the-pharmaceutical-industry-schunk-intec-ag.
[5] How End-of-Arm Tooling Enables Robotic Complexity. RobotStories. [online]. Citované 30. 7. 2020. Dostupné na: https://robotstories.dk/how-end-of-arm-tooling-enables-robotic-complexity/.
[6] Robot Grippers & End Effectors. PPMA. [online]. Citované 30. 7. 2020. Dostupné na: https://www.ppma.co.uk/bara/expert-advice/robots/robot-grippers-end-effectors.html.