Промышленная робототехника: «умные машины» в производстве

Промышленные роботы– механические устройства, которые повышают производительность труда, часто используются на предприятиях. Они снабжены специальными манипуляторами, которые сконструированы для выполнения сложных операций. Управление процессом происходит с компьютерных терминалов.

Когда началось внедрение робототехники в промышленность

Первый патент на автоматизированное механическое устройство, которое предназначалось для работы в качестве составляющей производственного цикла, был получен в 1961 г. Этот момент считается началом современного периода развития промышленной робототехники. Попытки создания подобных устройств предпринимались и ранее. В 1956 г. уже производился серийный выпуск первых моделей.

Массовое появление роботов, предназначенных для использования на предприятиях и в логистике, пришлось на период 60-70-х гг. ХХ в.

Какие виды роботов используются

Нет единой картотеки, содержащей самые распространенные типы автоматизированных устройств. Однако, общая классификация промышленных роботов включает следующие:

• автоматы;
• биотехнические модели;
• интерактивные устройства.

Роботы-автоматы подразделяются на следующие группы:

1. Программные. Этот вид рассматриваемых устройств запрограммирован на выполнение одной операции.
2. Адаптирующиеся. Эти разновидности снабжены датчиками и дополнительными программными продуктами, с помощью которых могут в отведенных рамках оценивать окружающую обстановку. С помощью сигналов сенсоров принимается то или иное решение об исполнении очередности операций.
3. Обучаемые модели. Можно менять порядок действий в широких пределах, составляя новые последовательности команд. Это делает изделия универсальными.
4. Интеллектуальные комплексы. Способны к самообучению на основе приобретенного опыта.

Промышленные роботы способны производить сверхточные манипуляции.

Биотехнические комплексы:

1. Командные манипуляторы. Управление устройством оператор производит дистанционно. Отдельные команды подаются для движения каждого сегмента.
2. Копирующие. Повторяют движения оператора.
3. Полуавтоматические манипуляторы. Оператор задает только конечную точку перемещения. Остальные действия машина выполняет самостоятельно.

Интерактивные системы делятся на:

1. Автоматизированные. Попеременно управляются в автоматическом и биотехническом режимах.
2. Супервизорные модели. Работа выполняется по замкнутому циклу, но команды перехода от одного действия к другому задает человек.
3. Диалоговые роботизированные комплексы. Оператор общается с устройством с помощью голосовых команд или на другом языке программирования.

Принцип работы промышленных роботов

Эффект от работы робототехнических комплексов достигается за счет конструктивных решений. Современные модели снабжаются манипулятором. Он представляет собой сложное устройство из 7 неподвижных частей. Детали соединяются друг с другом при помощи 6 механических суставов. Внутри каждого неподвижного элемента установлены шаговые электромоторы, которые обеспечивают работу суставов.

Такая конструкция механической руки использует 6 степеней свободы, что дает возможность производить любые операции. Встроенные датчики увеличивают эффективность рабочего процесса. В ряде случаев в конструкции оснащены гидравлическими и пневматическими приводами.

Манипулятор управляется с компьютерного терминала. Управление производится оператором дистанционно или без участия человека по прописанному алгоритму.

Описанный принцип работы позволяет производить манипуляции с высокой точностью. При этом брак в работе практически отсутствует.

Немецкий робот KUKA — один из самых востребованных в автомобильной промышленности.

Сферы применения

Кластеры, в которых предпочтительно применение промышленных роботов, — это производство и логистика. На производстве автоматизированные системы используются для:

1. Резки, сварки, покраски и литья металлов.
2. Изготовления и обработки деталей, в т.ч. объемных и крупногабаритных.
3. Контроля за качеством изделий.
4. Токарных работ, фрезеровки и т.д.

Логистика — это область, в которую интенсивно внедряется продукция робототехнической промышленности. Это диктуется тем, что увеличиваются объемы товаров, которые нужно погрузить, перевезти и выгрузить на склад или в магазин. Эти операции сопровождаются большим объемом информации, которая нуждается в обработке.

Использование роботов помогает:

1. Упаковать товар.
2. Рассортировать и уложить на стеллажи.
3. Произвести погрузку и разгрузку при перевозке.
4. Оформить документацию и т.п.

Появляются автоматизированные промышленно-торговые склады, где почти все операции делают роботы. В качестве примера можно привести современную почту, где сортировка корреспонденции и посылок происходит без участия человека.

Примеры промышленных роботов

Ярким примером промышленного манипулятора служит UR10, изготовленный фирмой Universal Robots. UR10 предназначен для взаимодействия с оборудованием различного назначения. Технические характеристики: радиус охвата руки — 1,3 м, максимальная грузоподъемность до 10 кг.

Датский коллаборативный манипулятор UR 10 предназначен для выполнения задач с нагрузой до 10 кг.

Манипулятор устанавливается на рабочем месте и настраивается. Устройство используется в качестве третьей руки работника. UR10 наносит клей, завинчивает, сваривает и паяет, помогает в сборочных операциях и т.п.

К автоматическим системам, которые используются в логистических операциях, относится модель M-2000iA/1200 фирмы FANUC. Этот погрузчик действует без вмешательства человека. Робот использует 5 степеней свободы и способен поднимать груз до 1200 кг и переносить его на расстояние до 3,7 м.

Робот-погрузчик M-2000iA/1200 FANUC обладает грузоподъемностью 1,2 тонны.

В современном индустриальном обществе робототехника бурно развивается. Большой интерес представляют технологии 3D-печати. Например, фирма Stratasys разработала промышленный образец под названием Infinite-Build 3D Demonstrator. Машина объединяет промышленный манипулятор и 3D-принтер. Это позволяет использовать аппарат в авиационной и космической отраслях.

За подобными технологиями будущее. Роботизированные комплексы обеспечивают высокую производительность, экономичность, точность и качество изделий. Они могут работать без остановки, требуя лишь минимального техобслуживания.