Роботизированные устройства нашли активное применение в народном хозяйстве. Это высокоточная машина, которая выполняет четко определенные – основные производственные процессы – сварку, окраску, сборку. Также есть варианты, оснащенные дополнительными функциями – изготовления и перемещения, загрузки и выгрузки, фиксации.

Использование такого оборудования позволяет осуществить процесс увеличения производительности, обеспечивает улучшенными условиями труда всех сотрудников, а также формирует грамотную оптимизацию использования ресурсов человека. По сути, промышленные роботы – отличный элемент организации крупного производства.

Особое распространение они приобрели совершенно недавно, в момент активного роста производств и промышленности. Была сформирована необходимость выполнения работ с повышенной точностью и высокой интенсивностью. Такие действия человек выполнять вручную не может, что обусловило рост интереса к производственным машинам. Сегодня крупные производственные компании вместо того, чтобы нанимать на работу тысячи квалифицированных сотрудников, осуществляют организацию производственных линий автоматического формата, которые работают в виде непрерывного или же прерывного цикла.

Развитие и применение роботов промышленного формата осуществляется многим странами. Такие методики производственных линий сегодня внедрены в Швейцарии, Швеции, Германии, США и Японии. В перечисленных странах работают специальные центры по изготовлению промышленных роботов. Сегодня существует два вида управления:

  • Манипуляторы автоматического типа;
  • Устройства, которые управляются человеком дистанционно.

Область применения таких роботов-машин очень значительна. Целые отрасли промышленности переходят на автоматические линии, что позволяет получить перспективы более интенсивного развития предприятий и производства высококачественной продукции. В тоже время, осуществить полноценное переоснащение специализированными, современными изобретениями могут не все отрасли промышленности, так как для реализации поставленных целей требуются достаточно крупные инвестиции. К сожалению, не удается оснастить подобной техникой специализированные сервисные центры.

Плюсы применения таких изделий в полной мере окупают затраты. Ведь автоматизация позволяет сократить расход рабочей силы, обеспечить улучшенные условия работы для квалифицированных специалистов и во много раз увеличивает обороты производства. Применение роботов производственного формата позволяет выполнить те трудоемкие и непосильные задачи, которые человек реально сам выполнить не может – сортировку, укладку, погрузку, разгрузку, ориентацию деталей, перемежение определенных заготовок с места на место, перемещение готовой продукции на склад, высококачественную сварку швов и точечную сварку, производство деталей электронного и механического формата и пр.

Особенности работы манипуляторов

Такое оборудование в своем составе имеет механический манипулятор или же систему передвижения, а также систему автоматического управления. Автоматическое управление визуально скрыто, имеет компактные размеры, обеспечивает простоту использования. Что же касается основного элемента – рабочего тела, то оно имеет крупные размеры, нередко его называют роботом-манипулятором.

По своей сути данное устройство осуществляет определенное перемещение различных деталей, поверхностей рабочего формата в заданном направлении. Прибор основан на использовании звеньев, исключительно двух видов. Первый вариант обеспечивает формирование поступательных движений, вторые же звенья провоцируют возможность осуществления перемещений углового типа. Привод может быть пневматический или же гидравлический. Второй вариант имеет более высокие параметры мощности. Манипулятор имеет структуру, аналогичную человеческой руке, что позволяет выполнять различные действия захвата. Данный процесс выполняется или механическими пальцами, или же механическими присосками (при работе с поверхностями плоского типа). Вместо механизма захватного типа изделие нередко оснащается оборудованием сварочного типа, отвертками или же пульверизатором, что обеспечивает обширную область его применения.

Особенности передвижения робота

Передвижение оборудования организовывается с учетом конкретных особенностей производства. Если формируется необходимость его использования на различных уровнях, то применяется система шагающего типа, которая оснащается присосками пневматического формата. Если же есть необходимость движения по достаточно гладкой поверхности, то используется вариант направления в виде монорельса. Благодаря проработанной структуре движения робот ориентируется в любых направлениях в пространстве. Следует заметить, что современное оборудование данного типа считается унифицированным, так как оснащается технологическими блоками, способными обеспечить точное перемещение различных деталей весом до четырех тысяч килограмм.

Конструкционные аспекты

Конструкция промышленных роботов сегодня стала унифицированной, что позволяет использовать их на многопрофильных производствах. Современное оборудование имеет такую конструкцию:

  • Специализированная станина, которая используется для закрепления устройства деталезахватывателя;
  • Своеобразная «рука», которая выполняет все необходимые действия по обработке;
  • Грейфер (обязательно с направляющей), который обеспечивает определенное положение «руки» в четко определенном пространстве;
  • Устройства, которые обеспечивают потенциал движения работа (способные проводить, преобразовывать и передавать энергию);
  • Специализированная система контроля, которая в своем составе может иметь достаточно значительное количество программ, посредством данной системы обеспечивается процесс управления роботом;
  • Анализатор информации, которая поступает от датчиков;
  • Система позиционирования части рабочего тела, посредством которой в дальнейшем осуществляются действия по перемещению и изменению положения.

Развитие сферы индустриальных роботов

В далеком 1962 году компании «Версатран» и «Юнимейшн Инкорпорэйтед» осуществили своеобразный прорыв в производственном развитии, создав промышленного робота на основании разработок американского инженера Д. Девола. Именно он впервые разработал и запатентовал уникальную систему автономного управления, которая программировалась на основании применения перфокарт. Успех был неоспоримым. Посредством новой технической разработки создали специального робота, который запоминал определенные координаты своего маршрута, и выполнял все поставленные условия работы согласно установленной программе.

Первый робот промышленного значения «Юнимейт» состоял из специализированного устройства для захвата – двухпальцевое приспособление, работало оно на основании пневмопривода. Также изделие имело «руку» с пятью степенями свободы, которая работала на основании гидропривода. Изделие с легкостью осуществляло перемещение деталей весом до 12 килограмм, точность перемещения достигала до 125 мм.

Второй манипулятор «Версатран» посредством выбранной программы осуществлял погрузку и разгрузку кирпичей в печь, для осуществления обжига. Его рабочий потенциал составлял 1200 кирпичей в течение часа. Посредством его применения стало возможным исключить работу людей в крайне сложных условиях с высокой температурой (очень значительный риск для здоровья). Робот в действительности оказался невероятно удачным, а конструкция, посредством грамотной проработки всех деталей, отличалась повышенной надежностью и эффективностью выполнения поставленных целей. Следует отметить, что данные машины по сей день применяются в производственных целях.

Первые роботы промышленного значения в своем составе имели до 25 % электроники, и до 75% механики. Такие приборы нередко требовали переналадки, что провоцировало серьезные расходы производства, так как оборудование при переналадках простаивало. Для того чтобы такие роботы перепрофилировать на выполнение иных работ, нужно осуществлять замену программного управления.

Машины роботы: второе поколение

Первые машины все же не были идеальными, так как для их работы требовалось упорядочивание рабочей среды, что формировало серьезные дополнительные расходы. Второе же поколение было оснащено адаптивным управлением, что позволило расширить область применения машин и сделать их более доступными. По сути, новый этап развития данной сферы основан на применении множественных датчиков, посредством которых можно получить своеобразное «очувствление» производственных процессов. Датчики формировали информацию о внешней среде, что провоцировало оптимальные решения робота. Например, робот мог уже не просто взять деталь и переместить ее на незначительное расстояние с учетом ранее указанных координат без препятствий, он уже получил возможность используя датчики обойти препятствия и доставить деталь в нужное место. Такое действие происходит на основании микропроцессорной обработки информации, которая получается вследствие работы датчиков.

Машины второго поколения осуществляли уже все основные операции производственного формата – покраска, сварка, различные варианты механической обработки, сборка и пр. Управление такими роботами уже осуществляется посредством программного обеспечения на основании применения компьютеров – MicroPC или PC/104. Адаптивное управление позволяет использовать многовариантное обеспечение программного типа. Робот принимает решение по подбору варианта работы на основании изучения данных, которые считываются детекторами. Предварительно устанавливаются определенные режимы работ, которые активизируются при наличии четко определенных показателей внешнего характера.

Третье поколение усовершенствованных роботов

Что же касается третьего поколения роботов, то нужно сказать о том, что они уже способны правильно, самостоятельно подбирать (своего рода генерировать) действия (выбор программы) на основании четко поставленной задачи и особенностей внешней среды. У них нет прописанных действий технологического типа, которые базировались бы исключительно на воздействии внешней среды. По сути, они сами выстраивают четкий алгоритм своей работы и моментально его реализуют. Естественно, очень важным элементом такой техники считается электроника, которая обеспечивает оптимальные условия работы робота. Она имеет высокие параметры цены. Но, модификации подверглось не только обеспечение программного типа, но и система захвата, которая осуществляется на основании применения сенсоров. Именно таким образом захват осуществляется точно с необходимой силой в зависимости от материала детали, которую нужно переместить. Благодаря таким уникальным особенностям работы, изделия получили наименование – интеллектуальные.

Такие роботы имеют уникальную систему управления. Регулирование осуществляется посредством применения метода искусственного интеллекта. Посредством применения пакета прикладных программ, инструментам моделирования и специальным логическим контролерам формируется сам интеллект. Промышленные роботы на производстве соединяются в отдельную сеть, что позволяет обеспечить необходимый уровень взаимодействия человека и машины. Были также разработаны новые инструменты, посредством которых прогнозировались аспекты функционирования таких приборов в будущем. Такие нюансы прогнозирования стали возможными благодаря моделированию программного типа, которое позволяет правильно подобрать оптимальные действия машины.

Крупные компании производства промышленных роботов

Сегодня появилось достаточно существенное количество фирм, которые занимаются вопросом производства высококачественных современных промышленных роботов. Среди них нужно отметить американских лидеров - Kaman Corporation, Triton Manufacturing, KC Robots, японских – Panasonic, Motoman, Fanuc, OTC Daihen, Kawasaki. Также стоит отметить немецкую фирму – Kuka.

Компания Fanuc на текущий момент времени является разработчиком самого быстрого дельта-робота M-1iA – применяемый для формирования качественного и быстрого процесса упаковки. Также данной фирме принадлежит разработка самого сильного робота-серийника (M-2000iA), робота-сварщика (ArcMate).

Очень актуальными стали разработки компании Kuka, которые обладают высокой точностью, используются в процессах погрузки, паллетизации, упаковки, сборки, обработки и сварки.

Внушительный ряд интересных промышленных роботов предлагают компании Motoman, Yaskawa, которые на текущий момент времени выпустили более 175 моделей роботов промышленного значения и предоставили более 40 различных решений интегрированого плана. В США активно применяются роботы для производства, и практически все компании отдают предпочтения моделям Motoman, Yaskawa.

Остальные компании производят роботов узкой специализации. Например, сварочные роботы Daihen и Panasonic считаются одними из наилучших, и компании делают акцент именно на разработку и производство изделий по данному направлению.

Организация автоматизированного производства

Изначально реализовывались линейные принципы автоматизации. Но, данная система имела существенный минус – из-за любых сбоев производственный цикл останавливался. Из-за данной проблемы была разработана технология роторного типа. Посредством такой организации сама деталь, и автоматизированная линия двигается по кругу. По сути, машины дублируют необходимые функции, что провоцирует исключение простоев в случае недостатков или же поломок. Но, данная система негативно сказалась на скорости.

Самым идеальным вариантом стало сочетание линейной и роторной технологии. Такие системы называются роторно-конвейерными.

Гибкое автоматическое производство (ГАП)

Современные роботы хороши тем, что они подлежат перенастройке, которая осуществляется достаточно быстро. Также оборудование быстро и самостоятельно выполняет все необходимые действия по обработке и заготовке материалов, деталей. Они могут функционировать исключительно в рамках четко определенной программы, есть варианты, которые выбирают из количества установленных программ одну – необходимую для четко определенного процесса.

Сегодня промышленные роботы стали неоспоримо важным элементом ГАП, в которое также входят:

  • Специализированная система, посредством которой производятся действия по проектированию;
  • Комплекс управления техническими средствами – автоматизированный;
  • Специальные роботы-манипуляторы промышленного формата;
  • Транспортер производственный, который работает автоматически;
  • Ряд устройств, посредством которых производится процедура выгрузки, загрузки, а также размещения;
  • Полноценное автономное и автоматическое управление всеми производственными линиями;
  • Системы дополнительного контроля над процессами технологического характера.

Практика применения роботов

Использование оборудования в виде производственных роботов-машин позволяет обеспечить потенциал развития производственной сферы деятельности. Такие приспособления активно используются в процессе металлообработки, обеспечивая высокий уровень качества литья, сварки, ковки. Заметим, что литейная промышленность всегда создавала экстремальные, сложные условия для работы человека, так как приходилось работать в условиях повышенного загрязнения и высокой температуры. Посредством роботизации такой промышленности сокращается угроза для жизни и здоровья работников.

Оборудование от Kuka активно используется в пищевой промышленности в тех зонах, которые имеют особые условия (высокий нагрев температуры, измененный микроклимат). Роботы, которые производятся из нержавеющей стали, отлично перерабатывают мясо, осуществляют производство молочной продукции, укладывают, упаковывают продукцию.

Особую актуальность роботы приобрели в автомобилестроении. В данной сфере также лидируют машины фирмы Kuka, которые способствуют полноценной автоматизации производства. Оборудование выполняет все действия по обработке и производству пластмассы, пластика, обеспечивает процесс производства сложнейших деталей из самых разнообразных материалов. Сегодня, все производственные процессы, которые имеют вредные условия, выполняют именно машины. Также данные агрегаты нашли активное применение в области деревообработки: от первичной обработки до сверления и шлифовки.

Стоимость роботов производственного типа

На рынке стран СНГ и России особо востребованными являются роботы производственного типа компаний Fanuc и Kuka. Стоимость оборудования начинается от 25 тыс. рублей, есть варианты, стоимость которых превышает 800 тыс. рублей, все зависит от особенностей и комплектаций линий. Моделей существует достаточно много. Есть варианты, имеющие минимальные параметры грузоподъемности, до 15 килограмм. Они идеально подойдут для маленьких производственных компаний. Есть оборудование специального значения, которое решает четко поставленные, особенные задачи. Есть изделия, которые работают при нестандартных условиях, и варианты со значительными параметрами грузоподъемности до 4000 т.  

Выводы

Современные методы в работе позволяют реализовывать самые сложные и смелые идеи, делая производственные процессы все более простыми и незамысловатыми. Но потенциал применения промышленных роботов сегодня используется не повсеместно. Существует очень большая потребность в увеличении доли промышленных роботов на производстве, что является стимулом для работы специалистов при создании новых и технологичных модификаций.