Průmyslové roboty získaly masivní uplatnění v automobilovém průmyslu. Bez kvalitní a plnohodnotné automatizace a robotizace by se moderní automobily stěží vyráběly v takové kvalitě a výrobních sériích, jak jsme tomu dnes zvyklí. Byla jen otázka krátkého času, kdy se robotizace začne masověji objevovat i v dalších odvětvích. Segment výroby obalů a jejich následného plnění produkty nebyl žádná výjimka. Dnes se v moderních provozech setkáváme jak s roboty paletovacími, tak s pick & place roboty s paralelní kinematikou.

Úkolem prvních robotů bylo přenášení objektů z jednoho místa na druhé. A i dnes je pohyblivost robota jednou z hlavních charakteristik konstrukce. Dalším důležitým kritériem pro výběr průmyslového robota je tvar a velikost pracovního prostoru. Toto vymezení je dáno kinematikou zařízení (kombinací rotačních a posuvných os v kartézských a cylindrických souřadnicích). Tato kinematika může být sériová, hybridní nebo paralelní. V průmyslu se častěji setkáme s roboty se sériovou kinematikou.
Přelomové ve vývoji robotů je využívání paralelní kinematiky. Paralelní kinematika se uplatňuje jak u prutů s pevnou délkou, tak i s délkou proměnnou. Příkladem využití paralelní kinematiky je oblast vysokorychlostního frézování. Zde se využívá hlavně paralelní kinematika typu haxapod s pruty proměnné délky a šesti stupni volnosti. Pruty jsou uloženy v kloubech se dvěma až třemi stupni volnosti a úhlovým rozsahem obvykle větším než 100o.
K nejvýznamnějším výrobcům robotů ať již se sériovou či paralelní kinematikou patří firmy ABB, Kuka, Mitsubishi, Fanuc Robotics, Motoman, Kawasaki atd.
Vedle účelnosti se dnešní roboty vyznačují i líbivým ergonomickým vzhledem často oceňovaným i na mezinárodních akcích průmyslového designu. Od roku 1995 uděluje instituce Design Zentrum Nordrhein-Westfalen svou proslulou cenu red dot za mezinárodní design výjimečným výrobkům z celého světa. V loňském roce tuto cenu obdržely i průmyslové roboty společnosti Kuka, KR 5 arc HW a KR 700 PA.

Využití paralelní kinematiky v potravinářství
Roboty s paralelní kinematikou se velmi dobře uplatňují např. při automatickém balení pekařských a cukrářských výrobků. Roboty mohou být v balicím systému instalovány v různých počtech (např. po dvojicích) v závislosti na požadavcích konkrétního procesu i počtu využívaných linek, které mohou být vzájemně nezávislé. Alternativně může takové balicí zařízení současně balit dva různé výrobky.
Dnes mezi špičkové pick & place roboty patří např. nový model FlexPickerTM IRB360 od společnosti ABB Group, který byl navržen pro aplikace odebírání a přemísťování předmětů. Tento robot II. generace navazuje na široce využívaného předchůdce ABB FlexPickerTM IRB340. Nový model je výsledkem desetiletého vývoje a testování s využitím praktických zkušeností v oboru balicí techniky. Díky vyšší rychlosti, vyššímu užitečnému zatížení a menší ploše základny se jedná o model ještě mnohem výkonnější než IRB 340. Robot se vyrábí i v nerezové omyvatelné verzi, jež je předurčena pro použití v místech, která jsou v přímém kontaktu s potravinami. Robot splňuje certifikát normy IP 69K a jeho konstrukce je taková, že je možné jej čistit běžnými průmyslovými metodami. Nová série robotů IRB 360 nabízí hned tři modely z hlediska dosažitelnosti: Kompaktní verzi s dosahem 800 mm, standardní verzi o srovnatelném výkonu s pracovním dosahem 1130 mm a verzi long arm pro nosnost 1 kg s pracovním dosahem 1600 mm.
Pro velké systémy s více procesy, které vyžadují funkci uchop a ulož, je vhodný čtyřosý robot typu Scara, YS450 od výrobce MOTOMAN (jedná se o divizi robotiky společnosti Yaskawa Electric Corporation). Model YS450 nabízí výjimečný výkon pro aplikace, jako je montáž, manipulace s menšími součástmi, balení krabic a automatizace laboratoří. Tento robot typu Scara lze snadno integrovat do stávajících robotických aplikací za účelem rozšíření aktuálních automatizovaných procesů. Typ robota v kompaktním provedení vyžaduje minimum prostoru na instalaci.

Paletovací sériově vyráběné roboty
Sériově vyráběné roboty byly zpočátku určeny především pro automotive a strojírenské aplikace (broušení, frézování, leštění, lepení, svařování atd.). Zvláště v poslední dekádě proniká robotika i do oblastí, jako je solární technika, dřevařství a další. Stále častěji nachází robot uplatnění v paletizaci zboží. Paletovací roboty jsou univerzálně použitelné pohyblivé automaty s více osami (u paletizačních robotů jsou dnes upřednostňovány čtyřosé roboty), jejichž pohyb, polohově ovládaný, je přímo variabilně programovatelný, případně řízený senzory. Jsou vybaveny různými typy uchopovacích hlav a mohou vykonávat rozmanité manipulační nebo technologické úkoly jako automatické mnohoúčelové manipulátory, které mohou přemísťovat materiál při plnění daných úkonů. Rozdíl mezi průmyslovými paletizátory a roboty spočívá především v různém rozsahu programovatelných poloh v jednom cyklu, pružnosti změn v pracovním programu a adaptivních vlastnostech. Hlavně jsou ale čtyřosé, vzhledem k horizontální rovině odebírací i paletizační vrstvy.
Zatímco paletovací zařízení mají jednodušší řízení, roboty mají vyšší typ řídicího systému a na všech osách mají mezipolohy nebo i plynulý pohyb. Rozdíly mezi úrovněmi automatizace spočívají v technickém stupni řídicího, kontrolního, informačního systému.
Paletovací roboty se používají v balení jak průmyslových, tak i potravinářských aplikací. Hojně je využívají nápojáři či mlékárenský průmysl. S tímto typem robotů se stále častěji setkáváme však nejen u plničů, ale i u výrobců obalů. Např. SCA Packaging v Děčíně používá roboty IRB 4400 (firma ABB) pro nalepení fóliového okénka do výseku. Robot uchopí fólii a manipuluje jejím okrajem kolem nanášecí trysky lepidla. Pak se změří poloha a fólie se nalepí do výseku. Větší robot, IRB 6620, provádí paletizaci. Pracoviště je plně automatické a přineslo zásadní zpřesnění výroby a zároveň zvýšení její efektivity.
Společnost CD Cartondruck AG, která je předním výrobcem speciálních obalů pro kosmetické výrobky, využívá pro stohování vnějších krabic na palety paletizační roboty KUKA KR 180 PA (společnost KUKA Roboter GmbH). Roboty dokáží vkládat mezi krabice prokládky z lepenky, aby byla neustále zaručena optimální stabilita. Vrší krabice až do výšky 2,2 metru, což odpovídá pěti až šesti vrstvám. Po naplnění se paleta přemístí až k poloze pro odebrání, kde ji vyzvedne příčný posuvný vozík a odveze ji do skladu.

Žlutý robot a zelené řešení
Oranžová, bílošedá či červená jsou barvy, které výrobci často u robotů používají. Japonský výrobce Fanuc Robotics (v ČR zastoupeno
FANUC Robotics Czech, s. r. o.) vsadil zase na žlutou. Podle statistik firmy pracuje na světě téměř čtvrt milionu žlutých robotů. Vedle výroby má japonská společnost i další priority, k nimž patří především šetrné chování k životnímu prostředí. FANUC má dokonce vlastní komisi pro ochranu přírody (Nature Preservation Committee). Jejím posláním je podporovat firemní strategii zdůrazňující hlavně ochranu přírody. Nepřekvapí tedy fakt, že se FANUC roboty staly součástí inovativního procesu výroby recyklovaných palet. Celý výrobní proces byl navržen a vyvinut společností Green Solutions. Proces je automatizovaný od vstupní fáze, kdy je papír v odkalovací formě, až po výstupní fázi, kdy je vyrobená paleta připravena k použití. Centrem celého procesu jsou dva roboti značky FANUC Robotics, kteří manipulují s formou a vylisovanou paletou a současně kontrolují systémový proces.
Na začátku výrobního procesu první z robotů (FANUC Robotics M-900iA) namočí formu do papírového kalu. Po krátkém čase je forma vážící v tuto chvíli 250 kg odstraněna a na svrchní povrh palety je aplikován podtlak pro odstranění vody. Po první podtlakové operaci robot otočí paletu a dopraví ji do statického podtlakového zařízení, které odstraní zbývající vodu z druhé strany formy. Paleta je následně přenesena ke druhému robotu ( FANUC Robotics M-2000iB), který na ní aplikuje svůj podtlakový svěrák, zatímco ji první robot uvolní ze svého svěráku. V okamžiku kdy robot 2 signalizuje, že vytvořil podtlak, robot 1 se vrací zpět a zahajuje další namáčecí operaci. Robot 2 v tomto okamžiku nakládá paletu do jedné ze šesti sušicích pecí. Ovladač FANUC Robotics zvládá pořadí všech šesti pecí včetně otvírání dveří, roztopení a vyložení správné pece a umístění vyrobené palety na výstupní dopravník.

Jana Žižková,
Ladislava Caisová

Box 1:
Paralelní kinematika
Princip paralelní kinematiky byl popsán Maxwellem již v roce 1890, uplatnění v praktických aplikacích však nacházíme až od konce 50. let (u paralelních manipulátorů dokonce až od konce 70. let) století dvacátého. Paralelní kinematika přes své mnohé výhody (výborné dynamické vlastnosti, flexibilita apod.) má stále vyšší nároky na řízení. Je to dáno zejména faktem, že v každém okamžiku pohybu je nutné řešit transformaci souřadnic, která vypočítává délku každého prutu pro daný bod.

Box 2:
Který byl první?
První průmyslový robot na světě byl nainstalován až v polovině 20. století. V roce 1974 přišel na trh první elektricky poháněný a mikroprocesorem řízený robot (ABB). V roce 1996 byl na trh uveden první řídicí systém na PC bázi, vyvinutý firmou KUKA. Tím začalo období generačně nové mechatroniky, které se vyznačuje dokonalou souhrou softwaru, řídicího systému a mechaniky. Kuka uvedla na trh i první robot na světě se šesti elektromechanicky řízenými osami (v roce 1973, robot FAMULUS). Těžkotonážní šestiosý robot Kuka KR 1000 Titan se dostal dokonce do Guinnessovy knihy rekordů jako nejsilnější robot na světě, byl prvním robotem na světě s užitečným zatížením 1000 kg a dosahem 3200 mm.