Általában szerszámgépeket használnak az ipari gyártás és az anyagok megmunkálása során. A CNC-szerszámgépek mikrométeres pontossággal képesek kialakítani a fémalkatrészeket. Erre a pontosságra azonban nem mindenhol van szükség. A robotok használata lényegesen olcsóbb lenne.
Egy szerszámgép általában több mint 100 ezer euróba kerül, míg egy robot ára 2-3-szor kevesebb. Ezért a tudósok keresik a szerszámgépek ipari robotokkal való kiváltásának lehetőségeit, amennyiben az alkalmazás ezt lehetővé teszi.
Alexander Verl professzor, a Szerszámgépek és Gyártóegységek Irányítástechnikai Intézetének (ISW) vezetője egy nemzetközi szerzőcsoport élén kiadványt állított össze, amelyben a robotok lehetséges alkalmazási területeit, technológiai megközelítéseit és alkalmazásának korlátait, valamint az ezzel kapcsolatos tapasztalatokat gyűjtötte össze. A Nemzetközi Gyártástechnikai Akadémia folyóiratában, a CIRP-ben megjelent "Robotok a megmunkálásban" című kiadványhoz a csoport mintegy 400 tanulmányt vett figyelembe. A kiadvány azt mutatja be, hogy milyen különböző megközelítések állnak rendelkezésre ahhoz, hogy a robotokat alkalmassá tegyék olyan új megmunkálási feladatokra, amelyeknél nagyobb folyamaterők lépnek fel.
A robotok nem csak olcsóbbak. Használatuk esetén nagyobb munkaterület is rendelkezésre áll. A megmunkálás mellett képesek a kezelési feladatok elvégzésére is. A robotok használata különösen érdekes a kisebb mennyiségben gyártott, nagy pontosságot nem igénylő áruk gyártása során.
A vezérléstechnika képes kompenzálni a hibákat
Egy "normál" ipari robotot például ponthegesztési feladat elvégzésére optimalizálnak. A nagyobb folyamaterőt igénylő alkalmazásoknál (például marás) azonban az illesztések rugalmassága elfogadhatatlan pontatlanságokhoz vezet, és ezért a fém alkatrészek nem munkálhatók meg kellő pontossággal. "A robotok pontosságának javítására többféle megközelítés létezik. Ez a robot megfelelő programozásával lehetséges: A robot mozgásának névleges pályáit úgy generálják, hogy a robot rugalmasságából adódó hibákat kompenzálják. Emellett a redundáns szabadságfokok segítségével minden esetben a legmerevebb konfigurációt lehet kiválasztani. Végül a kísérletezés révén a fennmaradó maradék hiba megtanulható, és a következő futásnál figyelembe vehető" - magyarázta Verl professzor a Stuttgarti Egyetem híroldalán.
"A robot rugalmassága azonban erősen nemlineáris és aszimmetrikus, ami azt jelenti, hogy a húzó- vagy nyomóterhelés szempontjából nem azonos, és ezért nem könnyen számítható ki. Nem mindegy például, hogy milyen térbeli irányú a marási folyamat, és hogy lefelé vagy felfelé marás történik-e. Nem könnyű és nem is mindig lehetséges úgy programozni a robotot, hogy a pontatlanságokat kompenzálja. Intézetünkben az egyik dolog, amivel próbálkozunk, hogy létrehozzunk egy digitális ikert a robot névleges pályától való eltéréseire. Ezzel a modellel meghatározzuk a robot viselkedését, hogy ezt ennek megfelelően beépíthessük a tűrésekbe" - fejtette ki a kutatásvezető.
A robotok könnyűszerkezeteket hoznak létre
A robotok alkalmasak olyan feladatokra, mint a vágott élek eltávolítása (sorjázás) vagy a rozsda lecsiszolása. A robotok gyakorlatilag bárhol felhasználhatók, ahol a maráshoz nem szükséges mikrométeres pontosság. Ez gyakran előfordul olyan anyagok esetében, mint a fa, a hab, a beton és a márvány. Ez teszi érdekessé a robotokat az építészetben és a könnyűszerkezetek előállítása során.
Gyártottak velük például fából vagy szénszálból készült pavilonokhoz alkatrészeket. Ezeknek az alkatrészeknek pontosan kell illeszkedniük, de nem a mikrométeres, hanem a milliméteres tartományban. Nincs két egyforma alkatrész, mindent egyenként vágott ki a programozott robot.
Az építőipar az új alkalmazási terület
Ha a robotok alkalmazási lehetőségeit tovább optimalizálják, egy megfelelően programozott robot egyetlen gombnyomásra alkatrészeket gyárthat. Verl úgy véli, hogy a jövőben az autóipar és az elektronika mellett az építőipar is új alkalmazási terület lesz. "A technológiák egy részét már most is használják az előregyártott házak építésénél. Tíz éven belül sokkal többre leszünk képesek. Hosszú távú elképzelésünk az épületek és házak héjazatának nyomtatása" - mutatott rá Alexander Verl a robotok jövőbeli feladataira.
