Промышленный робот. Роботы на производстве. Автоматы-роботы. Промышленная робототехника в россии

Но и одним из важнейших средств для глубоких социально-экономических изменений в сфере труда. Разработка и внедрение промышленных роботов уже позволили перейти на новый, более высокий научно-технический уровень решения задач по комплексной автоматизации на промышленных предприятиях, перераспределить функции между человеком и машиной и значительно повысить производительность труда.

Произошло это благодаря компаниям, которые уже много лет выпускают промышленных машин для разнообразных сфер деятельности Robohunter расскажет вам о 10 самых успешных из них и познакомит вас с их продукцией.

1. (Япония)

Компания FANUC - один из лидеров мирового рынка промышленной автоматизации, станкостроения, числового программного управления и робототехники. Производитель появился в 1956 году, и уже в 1972-м представил своего первого промышленного робота. У FANUC есть собственные лаборатории и исследовательские центры, производства, а также испытательные площадки, локализированные у подножия японской горы Фудзи.

FANUC Robotics является робототехническим подразделением компании, с собственной широкой сетью представительств. Всего в мире можно насчитать свыше 200 000 роботов FANUC, 30 000 из которых находятся в Европе и России.

Продукция FANUC отличается высоким качеством, ей свойственна интеллектуальность, сверхточность и высокая функциональность.

Линейка роботов FANUC включает:

FANUC M-1iA - одного из самых быстрых дельта-роботов в мире;
FANUC M-2000iA - самого «сильного» из серийно выпускаемых промышленных роботов в мире, с максимальной грузоподъемностью 1350 кг.
FANUC ArcMate - высокоточных и скоростных сварочных роботов.
FANUC M-410iB - серию грузоподъемных роботов с возможностью паллетизации и упаковки готовой продукции.

(по данным за 2014 год)

2. (Германия)

Деятельность ведущего немецкого производителя промышленных роботов сосредоточена на производстве роботов, применимых в различных отраслях: от автомобильной и металлургической до пищевой.

Немецкая компания KUKA (Keller und Knappich Augsburg) была основана в 1898 году в Аугсбурге. Первый промышленный робот FAMULUS появился в 1973-м. У него было шесть осей с электромеханическим управлением. Сегодня в ассортименте компании есть много видов роботов, выполняющих различные задачи. Роботов KUKA используют во всем мире на заводах: для операций по сварке, погрузке, паллетизации, упаковке, обработке, сборке и др.

Машины KUKA классифицируют по уровню грузоподъемности: малый (5-16 кг), средний (30-60 кг) и большой (90-300 кг). Причем их можно использовать не только на предприятиях. В это ролике видно, как устройство играет партию с чемпионом по теннису Тимом Боллом.

(по данным за 2014 год)

3. (Швеция, Швейцария)

Специализация ABB (Asea Brown Boveri Ltd.) — электротехника, энергетическое машиностроение, робототехника, а также информационные технологии. ABB появилась в 1988 году в результате слияния двух компаний: шведской ASEA и швейцарской Brown, Boveri & Cie и сегодня занимает лидирующие позиции в производстве промышленных роботов (общее количество превышает 20 000).

Компания производит промышленных роботов, специальное оборудование и инструменты, программное обеспечение для моделирования робототехнических комплексов, специальное программное обеспечение для сварки и обработки пластика, производственные ячейки, комплексные системы для автомобильной промышленности.

4. (Япония)

Японская корпорация была создана в 1896 году и сегодня известна как один из крупнейших в мире промышленных концернов. Первоначально Kawasaki специализировалась на судостроении. Сегодня же линейка продукции состоит из промышленных роботов, гидроциклов, тракторов, поездов, мотоциклов, двигателей, оружия, легких самолетов и вертолетов, а также деталей для самолетов.

Роботы от Kawasaki предназначены для выполнения различных производственных задач. В ассортименте — универсальные промышленные машины (грузоподъемность до 1500 кг), роботы специализированного назначения (например, покрасочные K-серии, машины для стерильных помещений N- и T-серии и пр.)

В линейку Kawasaki robotics входят манипуляторы специального взрывобезопасного исполнения, роботы, трудящиеся в агрессивных средах, конструкции для металлургических производств, для которых характерна высокая температура заготовок, а также паллетайзеры.

5. (Yaskawa) (Япония, США)

Motoman Robotics - подразделение японской компании Yaskawa, занимает одну из ведущих позиций среди производителей робототехники в Северной и Южной Америке. Motoman Robotics была основана в августе 1989 года, сегодня количество выпускаемой продукции превышает 30 тысяч единиц.

Модельный ряд Motoman состоит из 175 роботизированных моделей и 40 полностью интегрированных готовых решений, применимых для специфических задач (в том числе оборудование для безопасности).

6. OTC Daihen ()

Специализация компании - , машины для дуговой сварки и резки, компоненты для автоматизации технологии сварки и обработки материалов.

Изначально OTC поставляла сварочное оборудование для других компаний, но за короткий промежуток времени стала лидером японского автомобильного рынка газовых и металлических компонентов для машин дуговой сварки. Первое поколение роботов OTC Daihen было разработано в конце 1970-х годов и предназначалось для дуговой сварки. С этого момента активно совершенствует автоматизацию сварки на собственной линии роботов. В состав OTC DAIHEN, Inc. входит ряд дочерних компаний, функционирующих в сферах автоматизации сварки и робототехники.

Роботы OTC Daihen используются для разных видов сварки и плазменной резки (в частности мягкой и нержавеющей стали, алюминия, титана, другие экзотических металлов).

7. (Япония)

Panasonic - это не только известная во всем мире японская машиностроительная корпорация, которая производит бытовую технику и электронные товары, но и один из лидеров рынка промышленной робототехники и сварочного оборудования. В частности, робот для сварки от Panasonic - это технологии «все в одном», без дополнительного интерфейса между роботом и сварочным источником. У робота нет необходимости настраивать сварочные функции, а программирование производится с одной панели управления. Закономерно, что продажи сварочных роботов Panasonic сегодня достигли отметки 40 000. Компания также выпускает универсальные манипуляторы для многих видов производственных задач.

8. KC Robotics (США)

KC Robotics, Inc - инновационная компания, которая предоставляет решения в области робототехники, с 1990 года являясь единым источником широкого спектра промышленных роботов, продуктов и услуг.

Услугами KC Robotics пользуются многие бренды, среди которых Yaskawa Motoman, Kuka, Fanuc, Mitsubishi, OTC, Panasonic. Предприятие обслуживает все отрасли использования промышленных роботов, а также занимается производством и обработкой материалов, включая пакетирование и сварочные работы.

9. Triton Manufacturing (США)

Сфера деятельности американской компании — гибкие системы питания, а также пользовательские обработанные шины и паяные электрические компоненты, которые применяются в разнообразных электро- и теплоприложениях. Устройства Triton обеспечивают передачу мощности для компьютеров, распределение электроэнергии для транспорта, распределительных устройств, телекоммуникаций и аэрокосмической промышленности.

10. Kaman Corporation (США)

В состав американской холдинговой компании, которая присутствует на рынке больше 40 лет, входят три предприятия, основанные авиаконструктором Чарльзом Каманом:

Kaman Aircraft (вертолётостроение, 1945 г.);
Kaman Aerospace (авиационные комплектующие, боеприпасы, военно-технические исследования);
Kaman Industrial Distribution (поставки и складская логистика).

В настоящее время Kaman Corporation насчитывает более чем 200 филиалов и распределительных центров, а также носит статус одного из крупнейших промышленных дистрибьюторов Северной Америки. Компания производит подшипники, механические и электрические устройства для электропередачи и управления движением, обработки материалов и жидкостей, а также другие устройства, применяемые в промышленной и военной робототехнике.

(по данным за 2014 год)

Широкое распространение в производственной деятельности человека получили сегодня промышленные роботы. Они служат одним из эффективнейших средств механизации и автоматизации транспортных и погрузочных работ, а также многих технологических процессов.

Положительный эффект от внедрения промышленных роботов обычно заметен одновременно с нескольких сторон: растет производительность труда, улучшается качество конечного продукта, снижаются затраты на производство, улучшаются условия труда для человека, и наконец, переход предприятия с выпуска одного вида продукции на другой значительно облегчается.

Однако для достижения столь обширного и многогранного положительного эффекта от внедрения промышленных роботов на уже работающие ручные производства, необходимо предварительно рассчитать планируемые затраты на сам процесс внедрения, на стоимость робота, а также взвесить, адекватна ли вообще сложность вашего производства и технологического процесса - плану модернизации при помощи установки промышленных роботов.

Ведь иногда производство настолько упрощено изначально, что установка роботов просто нецелесообразна и даже вредна. К тому же для наладки, обслуживания, программирования роботов - потребуются квалифицированные кадры, а в процессе работы - вспомогательные устройства и т. д. это важно учитывать заранее.

Так или иначе, роботизированные безлюдные решения на производствах приобретают сегодня все большую актуальность хотя бы потому, что вредное влияние на здоровье человека сводится к минимуму. Прибавим сюда понимание того, что полный цикл обработки и монтажа осуществляется быстрее, без перерывов на перекур и без ошибок, свойственных любому производству, где вместо робота действует живой человек. Человеческий фактор, после настройки роботов и запуска технологического процесса, практически исключается.

На сегодняшний день ручной труд в большинстве случаев замещается трудом робота манипулятора: инструментальный захват, фиксация инструмента, удержание заготовки, подача ее в рабочую зону. Ограничения накладывают лишь: грузоподъемность, ограниченность рабочей зоны, предварительно запрограммированные движения.

Промышленный робот способен, тем не менее, обеспечить:

высокую производительность, благодаря быстрому и точному позиционированию; лучшую экономичность, так как не нужно платить зарплату людям, которых он собой заменяет, достаточно одного оператора;

высокое качество - точность порядка 0.05 мм, низкая вероятность появления брака;

безопасность для здоровья людей, например в силу того, что при покраске теперь контакт людей с лакокрасочными материалами исключается;

наконец, рабочая зона робота строго ограничена, а обслуживание ему требуется минимальное, даже если рабочая среда химически агрессивна, материал робота выдержит это воздействие.

Исторически первый промышленный робот, изготовленный по патенту, был выпущен в 1961 году компанией Unimation Inc для завода General Motors в Нью-Джерси. Последовательность действий робота записывалась в виде кода на магнитный барабан и выполнялась в обобщенных координатах. Для осуществления действий робот использовал гидроусилители. Данная технология потом была передана японской Kawasaki Heavy Industries и английской Guest, Keen and Nettlefolds. Так производство роботов от Unimation Inc несколько расширилось.

К 1970 году в Стенфордсоком университете был разработан первый робот, напоминающий возможностями человеческую руку с 6 степенями свободы, который управлялся с компьютера, а приводы имел электрические. Одновременно разработки ведет японская Nachi. Немецкая KUKA Robotics в 1973 году продемонстрирует шестиосевого робота Famulus, а швейцарская ABB Robotics уже начнет продавать робота ASEA, - тоже шестиосевого и на электромеханическом приводе.

В 1974 японская компания Fanuc налаживает собственное производство. В 1977 выпускается первый робот Yaskawa. С развитием компьютерной техники роботы все больше внедряются в автомобилестроение: в начале 80-х General Motors вкладывает сорок миллиардов долларов в формирование собственной системы автоматизации заводов.

В 1984 году отечественный «Автоваз» приобретет лицензию KUKA Robotics и станет производить роботов для собственных поточных линий. Почти 70% всех роботов мира, по состоянию на 1995 год, придется на Японию, на ее внутренний рынок. Так промышленные роботы окончательно укрепятся в сфере производства автомобилей.

Как автомобильное производство обойдется без сварки? Никак. Вот и выходит, что все автомобильные производства мира оснащены сотнями комплексов роботизированной сварки. Каждый пятый промышленный робот занимается сваркой. Далее по востребованности идет робот-погрузчик, но аргоннодуговая и точечная сварки - на первом месте.

Никакая ручная сварка не сравнится по качеству шва и по степени контроля за процессом со специализированным роботом. Что и говорить о лазерной сварке, где с расстояния до 2 метров сфокусированным лазером технологический процесс осуществляется с точностью до 0,2 мм - это просто незаменимо в авиастроении и медицине. Прибавьте сюда интеграцию с CAD/CAM цифровыми системами.

Робот-сварщик имеет три главных действующих узла: рабочий орган, ЭВМ управляющую рабочим органом и память. Рабочий орган оснащен захватом, похожим на кисть руки. Орган имеет свободу перемещения по трем осям (X, Y, Z), а сам захват способен вращаться вокруг этих осей. Робот и сам может перемешаться по направляющим.

Ни одно современное производство не обойдется без выгрузки и погрузки, независимо от габаритов и веса изделий. Робот самостоятельно установит заготовку в станок, а после - выгрузит и уложит. Один робот способен взаимодействовать сразу с несколькими станками. Конечно, нельзя не упомянуть в этом контексте погрузку багажа в аэропорту.

Роботы уже сейчас позволяют минимизировать затраты на содержание персонала. Речь не только о таких простых функциях, как работа штампом или оперировании печью. Роботы способны поднимать больший вес, в гораздо более тяжелых условиях, при этом не уставая и затрачивая существенно меньше времени, чем потребовалось бы живому человеку.

На литейном и кузнечном производствах, к примеру, условия традиционно очень тяжелы для людей. Данного рода производства находятся на третьем месте после выгрузки-загрузки по объему роботизации. Не даром уже сейчас практически все европейские литейные цеха оснащены автоматизированными системами с промышленными роботами. Стоимость внедрения робота обходится предприятию в сотню тысяч долларов, но в распоряжении появляется весьма гибкий комплекс, окупаемый с лихвой.

Роботизированные лазерная и позволяют улучшить традиционные линии с плазменными горелками. Трехмерная резка и раскрой уголков и двутавров, подготовка для дальнейшей обработки, сварки, сверления. В автомобилестроении данная технология просто незаменима, ибо края изделий необходимо точно и быстро обрезать после штамповки и формовки.

Один такой робот может совмещать в себе и сварку, и резку. Производительность повышается внедрением гидроабразивной резки, исключающей ненужное тепловое воздействие на материал. Таким образом за две с половиной минуты вырезаются все мелкие отверстия в металле кузовов Renault Espace на роботизированном заводе Renault во Франции.

На производствах мебели, автомобилей и прочих изделий полезна роботизированная гибка труб с участием рабочей головки, когда труба позиционируется роботом и сгибается очень быстро. Такая труба может быть уже оснащена различными элементами, что не помешает процессу бездорновой гибки роботом.

Обработка краев, сверление отверстий, а также фрезеровка - что может быть проще для робота, идет ли речь о металле, древесине или пластмассе. Точные и прочные манипуляторы справляются с данными задачами на ура. Рабочая зона не ограничена, достаточно установить протяженную ось, либо несколько управляемых осей, что даст превосходную гибкость плюс высокую скорость. Человек так не сможет.

Частоты вращения фрезеровочного инструмента достигают здесь десятков тысяч оборотов в минуту, а шлифовка швов и вовсе превращается в череду простых повторяемых движений. А ведь раньше шлифовка и абразивная обработка поверхностей считались чем-то грязным и тяжелым, к тому же очень вредным. Сейчас паста подается автоматически во время обработки войлочным кругом после прохождения абразивной ленты. Быстро и безвредно для оператора.

Перспективы промышленной робототехники огромны, ведь роботы принципиально могут быть внедрены практически в любые процессы производств, причем в неограниченном количестве. Качество автоматической работы порой настолько высоко, что для человеческих рук просто недостижимо. Есть целые крупные отрасли, где ошибки и погрешности недопустимы: авиастроение, точная медицинская техника, сверхточное оружие и т. д. Не говоря уже о повышении конкурентоспособности отдельных предприятий и о положительном эффекте на их экономику.

Конечно, компаний гораздо больше — мы выделили лишь самые значимые из них, а также те, которые занимаются разработкой промышленных роботов в России и странах СНГ.

Seiko Epson Corporation более известная как Epson — структурное подразделение японского многоотраслевого концерна Seiko Group. Один из крупнейших производителей струйных, матричных и лазерных принтеров, сканеров, настольных компьютеров, проекторов, а также роботов для монтажа мелких деталей.

Роботы Epson впервые появились на мировом рынке в далеком 1984 году. Изначально созданные для удовлетворения потребностей внутренней автоматизации, роботы компании Epson быстро стали популярным на многих известных производственных площадках по всему миру. За последние 30 лет Epson Robots стала лидером отрасли роботизации для сборки мелких деталей и привнесла множество новинок, включая управление на базе ПК, компактные scara роботы и многое другое. На сегодняшний день более 55 000 роботов Epson установлено на заводах по всему миру. Многие из ведущих компаний-производителей полагаются на этих роботов каждый день, чтобы снизить издержки производства, улучшить качество продукции, увеличить производительность.

Comau (Италия)

Компания Comau — итальянская многонациональная компания, базирующаяся в Турине и являющаяся частью FCA Group. Comau — это интегрированная компания, специализирующаяся в области промышленной автоматизации с международной сетью из 35 действующих центров, 15 производственных предприятий и 5 инновационных центров по всему миру. Компания предлагает полные комплексные решения, услуги, продукты и технологии с компетенциями, начиная от резки металла до полностью роботизированных производственных систем для удовлетворения конкретных производственных потребностей в различных отраслях промышленности, от автомобильной, железнодорожной и тяжелой промышленности до возобновляемой энергетики и других отраслей.

Comau выпускает различные модели промышленных роботов грузоподъемностью до 800 кг.

Применяемость роботов Comau стандартна для любых роботов с антропоморфной кинематикой: сварочные технологии, паллетирование, механическая обработка, нанесение составов: окраска, грунтовка, клеи, геметики.

Panasonic (Япония)

Panasonic - это не только известная во всем мире японская машиностроительная корпорация с почти столетней историей (компания была основана в 1928 году), которая производит бытовую технику и электронные товары, но и один из лидеров рынка промышленной робототехники и сварочного оборудования.

Panasonic Robots - подразделение глобальной корпорации Panasonic, которое специализируется на разработке, производстве и продаже промышленных роботов различного назначения. В частности, робот для сварки от Panasonic - это технологии «все в одном», без дополнительного интерфейса между роботом и сварочным источником. Сегодня продажи сварочных роботов Panasonic достигли отметки 40 000 единиц. Компания также выпускает универсальные манипуляторы для многих видов производственных задач.

Роботы Panasonic отличаются высокой надежностью, долгим сроком службы и относительно низкой стоимостью. В настоящее время они успешно применяются в автомобильной, нефтехимической промышленности, машиностроении, а также логистике (обработке грузов).

Adept (США)

Adept Technology, Inc. - многонациональная корпорация со штаб-квартирой в Калифорнии. Компания специализируется на промышленной автоматизации и робототехнике, включая программное обеспечение. Компания Adept была основана в 1983 году. Все началось, когда основатели компании Брюс Шимано и Брайан Карлайл, оба аспиранты Стэнфордского университета, начали работать с Виктором Шейнманом в стенфордской лаборатории искусственного интеллекта.

Сегодня компания активно работает в различных отраслях промышленности, требующих высокой скорости, точности обработки, включая обработку пищевых продуктов, потребительских товаров и электроники, упаковочной, автомобильной, медицинской и лабораторной автоматизации, а также развивающиеся рынки, такие как производство солнечных панелей.

Universal Robots (Дания)

Universal Robots — это датский производитель небольших гибких производственных совместных роботов, т. н. коллаборативных. Компания была основана в 2005 году тремя датскими инженерами. В ходе совместных исследований они пришли к выводу, что на тот момент на рынке робототехники преобладали тяжелые, дорогие и громоздкие роботы. Как следствие, они разработали идею сделать робототехнику доступной для малых и средних предприятий. В 2008 году первый UR5 cobots был представлен на датском и немецком рынке. В 2012 году был запущен второй робот — UR10. На выставке automatica 2014 в Мюнхене компания запустила полностью пересмотренную версию своего коллаборативного робота. Год спустя, весной 2015 года, был представлен новый робот UR3.

Rozum Robotics (Беларусь)

Rozum Robotics - компания-производитель инновационных продуктов в сфере робототехники. В портфеле компании сегодня ультра-лёгкий коллаборативный робот-манипулятор PULSE. Это лёгкий, компактный, простой в использовании робот, предназначенный для работы на производстве, в сфере обслуживания (а в перспективе и в доме).

Благодаря продуманным характеристикам безопасности робот компании Rozum Robotics не может нанести вред в случае столкновения с человеком. Это позволяет устанавливать роботов рядом с человеком для помощи в рутинных, неинтересных или опасных задачах.

Коллаборативный робот-манипулятор Rozum Robotics может быть использован для автоматизации множества задач и позволяет модернизировать и оптимизировать процессы на всех участках производства.

Торговый дом «АРКОДИМ » (Россия)

Компания «АРКОДИМ-Про» была основана в 2013 году в Казани и изначально производила станки с ЧПУ. Идея освоить производство роботов пришла весной 2014 года. Анализируя рынок станкостроения в России, руководители компании пришли к выводу, что роботов у нас никто не производит, а вот производителей станков с ЧПУ предостаточно. В результате всерьёз задумались разработать собственного промышленного робота.

На сегодняшний день компания выпускает декартовых линейных роботов-манипуляторов ARKODIM. Роботы данной архитектуры нашли широкое применение в производствах, занимающихся литьём пластика под давлением. Также роботы ARKODIM широко применяются вкупе с различными конвейерами, где они захватывают подаваемые конвейером детали и укладывают их в упаковку. Если робота оснастить разрабатываемой этой же компанией системой машинного зрения, то он сможет выполнять ещё ряд дополнительных функций. Ещё одной из сфер применения роботов ARKODIM является сварка.

BIT Robotics (Россия)

Компания BIT Robotics создает новое оборудование для новых технологических процессов. BIT Robotics является создателем первого российского промышленного дельта робота. Созданный компанией дельта робот по характеристикам не уступает самым современным и скоростным иностранным аналогам. В его конструкции применены самые передовые материалы, в том числе композитные.

Возможности предприятия и компетенции позволяют создавать любые роботизированные системы, широко применять серво системы и техническое зрение. Инженеры предприятия имеют богатый опыт работы. Большинство из них из космической и авиационной отрасли. Компания располагает самым современным производством, оснащенным станками с ЧПУ, литейным производством, гальваническим цехом, производством полимерных материалов и пр.

Эти устройства сегодня особенно востребованы в народном хозяйстве. Промышленный робот, мало похожий на свой прообраз в книге К. Чапека «Восстание роботов», - отнюдь не питает революционные идеи. Наоборот, он добросовестно выполняет, причем с большой точностью, как основные (сборку, сварку, окраску), так и вспомогательные (загрузку-выгрузку, фиксацию изделия при изготовлении, перемещение).

Применение таких «умных» машин способствует эффективному решению трех важнейших проблем производства:

- повышения производительности труда;
- улучшения условий труда людей;
- оптимизации использования человеческих ресурсов.

Промышленные роботы - детище крупного производства

Роботы на производстве массово распространились в конце XX века в связи со значительным ростом Крупные серии продукции обусловили потребность в интенсивности и качестве такой работы, выполнение которой превышает объективные человеческие возможности. Вместо того, чтобы задействовать многие тысячи квалифицированных рабочих, на современных технологичных заводах функционируют многочисленные высокоэффективные автоматические линии, работающие в режиме прерывного либо непрерывного циклов.

Лидерами в развитии подобных технологий, декларирующих широкое применение промышленных роботов, выступают Япония, США, Германия, Швеция и Швейцария. На две большие группы подразделяются изготовляемые в вышеперечисленных странах современные промышленные роботы. Виды их определяются принадлежностью к двум принципиально разным способам управления:

- автоматические манипуляторы;
- устройства, дистанционно управляемые человеком.

Для чего их используют?

О потребности в их создании начали говорить еще в начале XX века. Однако на то время еще не существовало элементной базы для осуществления задуманного. Сегодня, следуя велению времени, роботы-машины используются в большинстве наиболее технологичных производств.

К сожалению, переоснащение такими «умными» машинами целых отраслей промышленности затруднено дефицитом инвестиций. Хотя плюсы от их использования явно превышают первоначальные денежные затраты, ведь они позволяют говорить не только и не столько об автоматизации, сколько о глубоких изменениях в сфере производства и труда.

Применение промышленных роботов позволило эффективнее выполнять непосильные человеку по трудоемкости и точности работы: загрузку/разгрузку, укладку, сортировку, ориентацию деталей; перемещение заготовок от одного робота к другому, а готовых изделий - на склад; точечную сварку и сварку швов; сборку механических и электронных деталей; прокладывание кабеля; разрезание заготовок по сложному контуру.

Манипулятор как составляющая промышленного робота

Функционально состоит такая «умная» машина из перепрограммируемой САУ (системы автоматического управления) и рабочего тела (системы передвижения и механического манипулятора). Если САУ обычно достаточно компактна, визуально скрыта и не бросается сразу в глаза, то рабочее тело обладает настолько характерным видом, что промышленного робота часто называют следующим образом: «робот-манипулятор».

По определению, манипулятором называют устройство, осуществляющее перемещение в пространстве рабочих поверхностей и предметов труда. Эти приборы состоят из звеньев двух видов. Первые обеспечивают движение поступательного характера. Вторые - угловые перемещения. Такие стандартные звенья для своего движения используют либо пневматический, либо гидравлический (более мощный) привод.

Манипулятор, созданный по аналогии с человеческой рукой, для работы с деталями оснащен технологичным захватным устройством. В различных устройствах подобного типа непосредственно захват чаще всего осуществляли механические пальцы. При работе с плоскими поверхностями предметы захватывались с помощью механических присосок.

Если же манипулятор должен был работать одновременно со многими однотипными заготовками, то захват осуществлялся благодаря специальной обширной конструкции.

Вместо захватного устройства манипулятор часто оснащают мобильным сварочным оборудованием, особым технологичным пульверизатором или же просто отверткой.

Как робот перемещается

Автоматы-роботы обычно приспосабливают к двум видам перемещения в пространстве (хотя часть из них можно назвать стационарными). Это зависит от условий конкретного производства. Если необходимо обеспечить движение по гладкой поверхности, то его реализуют с помощью направленного монорельса. Если требуется работать на разных уровнях, используют «шагающие» системы с пневматическими присосками. Движущийся робот прекрасно ориентируется как в пространственных, так и в угловых координатах. Современные устройства позиционирования подобных устройств унифицированы, они состоят из технологических блоков и позволяют обеспечить высокоточное перемещение обрабатываемых деталей весом от 250 до 4000 кг.

Конструкция

Использование рассматриваемых автоматизированных машин именно на многопрофильных производствах обусловило некую унификацию их основных составляющих блоков. Современные промышленные роботы-манипуляторы имеют в своей конструкции:

-станину, используемую для крепления деталезахватывающего устройства (грейфера), - своеобразную «руку», собственно и выполняющую обработку;
-грейфер с направляющей (последняя определяет положение «руки» в пространстве);
-устройства обеспечения, приводящие, преобразовывающие и передающие энергию в виде вращающего момента на оси (благодаря им промышленный робот получает потенциал движения);
-систему контроля и управления выполнения возложенных на него программ; приема новых программ; анализа поступающих от датчиков информации, и, соответственно, передачи ее на обеспечивающие устройства;
-систему позиционирования рабочей части, измерения позиций и перемещений по осям манипуляции.

Заря создания индустриальных роботов

Вернемся в недалекое прошлое и вспомним, как начиналась история создания промышленных машин-автоматов. Первые роботы появились в США в 1962 г., и произведены они были компаниями «Юнимейшн Инкорпорэйтед» и «Версатран». Хотя, если быть точными, то раньше все-таки выпустили промышленного робота «Юнимейт», созданного американским инженером Д. Деволом, запатентовавшим собственную САУ, программируемую с помощью перфокарт. Это был очевидный технический прорыв: «умные» машины запоминали координаты точек своего маршрута и выполняли работу согласно программе.

Первый промышленный робот «Юнимейт» был оснащен двухпальцевым устройством для захвата на пневмоприводе и «рукой» на гидроприводе с пятью степенями свободы. Его характеристики позволяли перемещать 12-килограммовую деталь с точностью до 1,25 мм.

Другой робот-манипулятор «Версатран», созданный одноименной компанией, загружал и разгружал 1200 кирпичей в час в печь для обжига. Он успешно заменял труд людей во вредной для их здоровья среде с высокой температурой. Идея его создания оказалась весьма удачной, а конструкция - настолько надежной, что отдельные машины этой марки продолжают работать и в наше время. И это несмотря на то, что их ресурс превысил сотни тысяч часов.

Отметим, что устройство промышленных роботов первого поколения в стоимостном выражении предполагало 75% механики и 25% электроники. Переналадка таких приборов требовала времени и обуславливала простои оборудования. Для перепрофилирования их с целью выполнения новой работы производилась замена программы управления.

Второе поколение машин-роботов

Вскоре выяснилось: несмотря на все плюсы, машины первого поколения оказались несовершенными… Второе поколение предполагало более тонкое управление промышленными роботами - адаптивное. Самые первые устройства требовали упорядочения среды, в которой они работали. Последнее обстоятельство часто обозначало высокие дополнительные расходы. Это становилось критичным для развития массового производства.

Новый этап прогресса характеризовался разработкой множества датчиков. С их помощью робот получил качество, названное «очувствлением». Он стал получать информацию о внешней среде и, сообразуясь с ней, выбирать оптимальный вариант действий. Например, обрел навыки, позволяющие взять деталь и обойти с ней препятствие. Происходит такое действие благодаря микропроцессорной обработке полученной информации, которой далее, введенной в переменные управляющих программ, реально руководствуются роботы.

Виды основных производственных операций (сварка, покраска, сборка, различного рода также подлежат адаптации. То есть при выполнении каждой из них инициируется многовариантность для улучшения качества любого вида вышеперечисленных работ.

Управление промышленными манипуляторами в основном осуществляется программно. Аппаратным обеспечением управляющей функции служат промышленные мини-компьютеры PC/104 или MicroPC. Заметим, что адаптивное управление основано на многовариантном программном обеспечении. Причем решение о выборе типа работы программы принимается роботом на основании информации о среде, описанной детекторами.

Характерной чертой функционирования робота второго поколения является предварительное наличие установленных режимов работы, каждый из которых активируется при определенных показателях, полученных из внешней среды.

Третье поколение роботов

Автоматы-роботы третьего поколения способны самостоятельно генерировать программу своих действий в зависимости от поставленной задачи и обстоятельств внешней среды. У них нет «шпаргалок», т. е. расписанных технологичных действий при определенных вариантах внешней среды. Они обладают умением самостоятельно оптимально выстраивать алгоритм своей работы, а также оперативно реализовывать его практически. Стоимость электроники такого промышленного робота в десятки раз выше его механической части.

Новейший робот, осуществляя захват детали благодаря сенсорам, «знает», насколько удачно он это сделал. Кроме того, регулируется сама сила захвата (обратная связь по усилию) в зависимости от хрупкости материала детали. Возможно, именно поэтому устройство промышленных роботов нового поколения называют интеллектуальным.

Как вы понимаете, «мозгом» такого прибора является система его управления. Наиболее перспективным является регулирование, осуществляемое согласно методам искусственного интеллекта.

Интеллект этим машинам задают пакеты программируемые логические контроллеры, инструменты моделирования. На производстве промышленные роботы объединяются в сеть, обеспечивая должный уровень взаимодействия системы «человек - машина». Также разработаны инструменты прогнозирования функционирования таких приборов в будущем благодаря реализованному программному моделированию, что позволяет выбирать оптимальные варианты действия и конфигурации подключения в сеть.

Ведущие мировые компании, производящие роботов

Сегодня применение промышленных роботов обеспечивается ведущими компаниями, среди которых японские (Fanuc, Kawasaki, Motoman, OTC Daihen, Panasonic), американские (KC Robots, Triton Manufacturing, Kaman Corporation), немецкая (Kuka).

Чем известны в мире эти фирмы? В активе Fanuc - наиболее быстрый на сегодняшний день дельта-робот M-1iA (такие машины используются обычно при упаковке), самый сильный из роботов-серийников - M-2000iA, признанные во всем мире роботы-сварщики ArcMate.

Не менее востребованы промышленные роботы на производстве, выпущенные компанией Kuka. Эти машины с немецкой точностью осуществляют обработку, сварку, сборку, упаковку, паллетизацию, погрузку.

Также внушителен модельный ряд японско-американской компании Motoman (Yaskawa), работающей на американский рынок: 175 моделей промышленных роботов, а также более 40 интегрированных решений. Промышленные роботы, на производстве используемые в США, в большинстве своем изготовлены именно этой ведущей в своей отрасли компанией.

Большинство других представленных нами фирм занимают свою нишу путем изготовления более узкого ассортимента специализированных приборов. Например, Daihen и Panasonic выпускают сварочных роботов.

Способы организации автоматизированного производства

Если говорить об организации автоматизированного производства, то вначале был реализован жесткий линейный принцип. Однако он при достаточно высокой скорости имеет существенный недостаток - простои из-за сбоев. В качестве альтернативы была изобретена роторная технология. При такой организации производства по кругу движется и обрабатываемая деталь, и сама автоматизированная линия (роботы). Машины в таком случае могут дублировать функции, и сбои при этом практически исключены. Однако в этом случае теряется скорость. Идеальный вариант организации процесса - гибрид двух вышеупомянутых. Называется он роторно-конвейерным.

Промышленный робот как элемент гибкого автоматического производства

Современные «умные» устройства быстро перенастраиваются, высокопродуктивно и самостоятельно выполняют работы с помощью своей оснастки, обрабатывая материалы и заготовки. В зависимости от специфики использования они могут функционировать как в рамках одной программы, так и варьируя свою работу, т. е. выбирая из фиксированного количества предоставленных программ нужную.

Промышленный робот является составляющим элементом гибкого автоматизированного производства (общепринятое сокращение - ГАП). В последнее также входят:

-система, осуществляющая автоматизированное проектирование;
-комплекс автоматизированного управления технологическим оснащением производства;
-промышленные роботы-манипуляторы;
-автоматически работающий производственный транспорт;
-устройства, осуществляющие загрузку/выгрузку и размещение;
-системы контроля над производственными технологическими процессами;
-автоматическое управление производством.

Подробнее о практике применения роботов

Настоящими промышленными приложениями являются современные роботы. Виды их различны, и они обеспечивают высокую производительность стратегически важных сфер промышленности. В частности, во многом экономика современной Германии обязана своим растущим потенциалом их применению. В каких отраслях трудятся эти «железные работники»? В металлообработке они функционируют практически во всех процессах: литье, сварке, ковке, обеспечивая высочайший уровень качества работы.

Литье как отрасль с экстремальными условиями для человеческого труда (имеются в виду высокие температуры и загрязнение) в значительной мере роботизировано. Машины от Kuka монтируют даже в литейных цехах.

Пищевая промышленность также получила от Kuka оборудование для производственных целей. «Пищевые роботы» (фото представлены в статье) в большинстве своем замещают людей на участках с особыми условиями. Распространены на производствах машины, обеспечивающие в нагревающихся помещениях микроклимат с температурой, не превышающей 30 градусов по Цельсию. Роботы из нержавеющей стали виртуозно обрабатывают мясо, участвуют в производстве молочных продуктов, а также, конечно, укладывают и упаковывают продукты оптимальным образом.

Трудно переоценить вклад таких приборов в автомобилестроительную промышленность. По признанию специалистов, самыми мощными и производительными машинами на сегодняшний день являются именно «куковские» роботы. Фото таких устройств, осуществляющих весь спектр автосборочных операций, впечатляют. При этом действительно пора говорить об автоматизированном производстве.

Обработку пластмасс, выпуск пластика, изготовление сложнейших по форме деталей из разнообразных материалов обеспечивают роботы на производстве в действительно вредной для здоровья человека загрязненной среде.

Еще одной важнейшей сферой применения «куковских» агрегатов является деревообработка. Причем описываемые устройства обеспечивают как выполнение индивидуальных заказов, так и налаживание крупного серийного производства на всех стадиях - от первичной обработки и распиловки до фрезеровки, сверления, шлифовки.

Цены

В настоящее время на рынке России и стран СНГ востребованы произведенные компаниями Kuka и Fanuc роботы. Цены их колеблются в пределах от 25 000 до 800 000 руб. Такая внушительная разбежка объясняется существованием различных моделей: стандартных малой грузоподъемности (5-15 кг), специальных (решающих особенные задачи), специализированных (работающих в нестандартной окружающей среде), большой грузоподъемности (до 4000 т).

Выводы

Следует признать, что потенциал использования промышленных роботов все еще не задействуется в полной мере. При этом стараниями специалистов современные технологии позволяют реализовывать все более смелые идеи.

Потребности в увеличении производительности мирового хозяйства и максимизация доли интеллектуального человеческого труда служат мощными стимулами развития все новых и новых типов и модификаций промышленных роботов.