Өнеркәсіптік робот. Өндірістегі роботтар. Автомат-роботтар

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Бұл құрылғылар әсіресе бүгінде халық шаруашылығында сұранысқа ие. К. Чапектің «Роботтардың өрлеуі» кітабындағы өзінің прототипіне шамалы ұқсайтын өнеркәсіптік робот революциялық идеяларды мүлдем тамақтандырмайды. Керісінше, ол негізгі өндірістік процестерді де (құрастыру, дәнекерлеу, сырлау) және қосалқы (тиеу және түсіру, өндіру кезінде өнімді бекіту, жылжыту) жұмыстарын да адал және үлкен дәлдікпен орындайды.

Мұндай «ақылды» машиналарды пайдалану үш негізгі өндірістік мәселені тиімді шешуге ықпал етеді:

• еңбек өнімділігін арттыру;
• адамдардың еңбек жағдайын жақсарту;
• адам ресурстарын пайдалануды оңтайландыру.

Өнеркәсіптік роботтар - ауқымды өндірістің туындысы

Өндірістегі роботтар 20 ғасырдың аяғында өнеркәсіптік өндірістің айтарлықтай өсуіне байланысты жаппай тарады. Өнімдердің үлкен сериясы мұндай жұмыстың қарқындылығы мен сапасының қажеттілігіне әкелді, олардың орындалуы адамның объективті мүмкіндіктерінен асып түседі. Мыңдаған білікті жұмысшыларды жұмыспен қамтудың орнына заманауи технологиялық зауыттар жұмыс істейдіүзіліссіз немесе үздіксіз циклдарда жұмыс істейтін көптеген жоғары өнімді автоматты желілер.

Өнеркәсіптік роботтарды кеңінен қолдануды жариялай отырып, мұндай технологияларды әзірлеуде көшбасшылар Жапония, АҚШ, Германия, Швеция және Швейцария болып табылады. Жоғарыда аталған елдерде шығарылатын заманауи өнеркәсіптік роботтар екі үлкен топқа бөлінеді. Олардың түрлері екі түбегейлі әртүрлі басқару әдісіне жататындығымен анықталады:

• автоматты манипуляторлар;
• адам қашықтан басқаратын құрылғылар.

Олар не үшін пайдаланылады?

Оларды жасау қажеттілігі 20 ғасырдың басында талқылана бастады. Алайда, ол кезде жоспарды жүзеге асырудың элементтік базасы болған жоқ. Бүгінгі таңда, уақыт талабына сай, роботты машиналар ең технологиялық дамыған өнеркәсіптердің көпшілігінде қолданылады.

Өкінішке орай, осындай «ақылды» машиналармен тұтас салаларды қайта жарақтандыруға инвестицияның жетіспеушілігі кедергі келтіруде. Оларды пайдаланудың пайдасы бастапқы ақшалай шығындардан анық асып түсетініне қарамастан, олар автоматтандыру туралы ғана емес, сонымен қатар өндіріс пен еңбек саласындағы терең өзгерістер туралы айтуға мүмкіндік береді.

Өнеркәсіптік роботтарды қолдану еңбек сыйымдылығы мен дәлдігі бойынша адам күші жетпейтін жұмыстарды тиімдірек орындауға мүмкіндік берді: тиеу/түсіру, жинақтау, сұрыптау, бөлшектерді бағдарлау; дайындамаларды бір роботтан екіншісіне, ал дайын өнімді қоймаға ауыстыру; нүктелік дәнекерлеу және тігісті дәнекерлеу; механикалық және электронды бөлшектерді құрастыру; кабель төсеу; кесукүрделі контур бойындағы бос орындар.

Манипулятор өнеркәсіптік роботтың бөлігі ретінде

Функционалды түрде мұндай «ақылды» машина қайта бағдарламаланатын АБЖ (автоматты басқару жүйесі) мен жұмыс органынан (саяхат жүйесі және механикалық манипулятор) тұрады. Егер АБЖ әдетте өте ықшам болса, көзге көрінетіндей жасырын болса және бірден көзге түспесе, онда жұмыс органының тән сыртқы түрі бар, сондықтан өнеркәсіптік роботты жиі былай деп атайды: «робот-манипулятор».

Анықтама бойынша манипулятор – кеңістікте жұмыс беттерін және еңбек заттарын жылжытатын құрылғы. Бұл құрылғылар сілтемелердің екі түрінен тұрады. Біріншісі прогрессивті қозғалысты қамтамасыз етеді. Екіншісі - бұрыштық орын ауыстыру. Мұндай стандартты сілтемелер қозғалысы үшін пневматикалық немесе гидравликалық (қуаттырақ) жетекті пайдаланады.

Адам қолымен ұқсастық арқылы жасалған манипулятор бөлшектермен жұмыс істеуге арналған технологиялық ұстау құрылғысымен жабдықталған. Осы түрдегі әртүрлі құрылғыларда тікелей ұстау көбінесе механикалық саусақтармен жүзеге асырылды. Тегіс беттермен жұмыс істегенде, нысандар механикалық сорғыштар арқылы түсірілді.

Егер манипулятор көптеген ұқсас дайындамалармен бір уақытта жұмыс істеуі керек болса, онда түсіру арнайы кеңейтілген дизайнның арқасында жүзеге асырылды.

Қыдырғыштың орнына манипулятор көбінесе жылжымалы дәнекерлеу жабдығымен, арнайы технологиялық бүріккіш пистолетпен немесе жай ғана жабдықталған.бұрағыш.

Робот қалай қозғалады

Automata-роботтар әдетте кеңістіктегі қозғалыстың екі түріне бейімделеді (бірақ олардың кейбіреулерін стационарлық деп атауға болады). Ол белгілі бір өндірістің жағдайына байланысты. Егер тегіс беткейде қозғалысты қамтамасыз ету қажет болса, онда ол бағытталған монорельсті қолдану арқылы жүзеге асырылады. Егер әртүрлі деңгейде жұмыс істеу қажет болса, пневматикалық сорғыштары бар «жаяу» жүйелер қолданылады. Қозғалыстағы робот кеңістікте де, бұрыштық координаттарда да тамаша бағдарланған. Мұндай құрылғылардың заманауи позициялау құрылғылары біртұтас, олар технологиялық блоктардан тұрады және салмағы 250-ден 4000 кг-ға дейінгі дайындамаларды жоғары дәлдікпен жылжытуға мүмкіндік береді.

Дизайн

Қарастырылып отырған автоматтандырылған машиналарды дәл көп салалы салаларда пайдалану олардың негізгі құрамдас блоктарын белгілі бір түрде біріктіруге әкелді. Заманауи өнеркәсіптік роботтық манипуляторлар дизайнында:

• бөлшекті ұстау құрылғысын бекіту үшін пайдаланылатын жақтау (тартпа) - өңдеуді нақты орындайтын «қолдың» бір түрі;
• бағыттауышпен ұстау (соңғы «қолдың» кеңістіктегі орнын анықтайды);
• энергияны осьте крутящий момент түрінде жүргізетін, түрлендіретін және тасымалдайтын құрылғыларды қолдау (олардың арқасында өнеркәсіптік робот қозғалыс мүмкіндігін алады);
• өзіне жүктелген бағдарламалардың орындалуын бақылау және басқару жүйесі; жаңа бағдарламаларды қабылдау; сенсорлардан келетін ақпаратты талдау және, тиісінше,оны қамтамасыз ететін құрылғыларға тасымалдау;
• жұмыс бөлігінің орналасу жүйесі, манипуляция осі бойынша позициялар мен қозғалыстарды өлшеу.

Өнеркәсіптік роботтардың таңы

Жақын өткенге оралайық және өнеркәсіптік автоматтардың жасалу тарихы қалай басталғанын еске түсірейік. Алғашқы роботтар 1962 жылы АҚШ-та пайда болды және оларды Union Incorporated және Versatran компаниялары шығарды. Дегенмен, дәлірек айтсақ, олар американдық инженер Д. Девол жасаған Unimate өнеркәсіптік роботын шығарды, ол перфокарталар арқылы бағдарламаланған өздігінен жүретін зеңбіректерді патенттеді. Бұл айқын техникалық жетістік болды: «ақылды» машиналар өз бағдарындағы жол нүктелерінің координаттарын есте сақтап, жұмысты бағдарлама бойынша орындады.

Unimate компаниясының алғашқы өнеркәсіптік роботы пневматикалық жетекті екі саусақты ұстағышпен және бес еркіндік дәрежесі бар гидравликалық тұтқамен жабдықталған. Оның сипаттамалары салмағы 12 кг бөлшекті 1,25 мм дәлдікпен жылжытуға мүмкіндік берді.

Бір аттас компания жасаған тағы бір Versatran робот қолы пешке сағатына 1200 кірпіш тиеп, түсірді. Ол адамдардың денсаулығына зиянды ортадағы жұмысын жоғары температураға сәтті ауыстырды. Оны жасау идеясы өте сәтті болды және дизайны соншалықты сенімді, бұл брендтің кейбір машиналары біздің уақытымызда жұмысын жалғастыруда. Және бұл олардың ресурсы жүздеген мың сағаттан асқанына қарамастан.

Өнеркәсіптік роботтардың бірінші буыны екенін ескеріңізқұны бойынша ол 75% механика мен 25% электрониканы қабылдады. Мұндай құрылғыларды қайта реттеу уақытты талап етті және жабдықтың тоқтап қалуына әкелді. Олардың жаңа жұмысты орындау мақсатын өзгерту үшін басқару бағдарламасы ауыстырылды.

Екінші ұрпақ робот машиналары

Көп ұзамай белгілі болды: барлық артықшылықтарға қарамастан, бірінші ұрпақтың машиналары жетілмеген болып шықты … Екінші ұрпақ өнеркәсіптік роботтарды неғұрлым нәзік басқаруды қабылдады - адаптивті. Ең алғашқы құрылғылар жұмыс істейтін ортаны ретке келтіруді талап етті. Соңғы жағдай көбінесе жоғары қосымша шығындарды білдіреді. Бұл жаппай өндірісті дамыту үшін өте маңызды болды.

Прогрестің жаңа кезеңі көптеген сенсорлардың дамуымен сипатталды. Олардың көмегімен робот «сезім» деп аталатын сапаны алды. Ол сыртқы орта туралы ақпаратты ала бастады және соған сәйкес ең жақсы әрекетті таңдай бастады. Мысалы, ол оған қатысуға және онымен кедергіні айналып өтуге мүмкіндік беретін дағдыларды меңгерді. Бұл әрекет алынған ақпаратты микропроцессорлық өңдеудің арқасында жүзеге асады, одан әрі басқару бағдарламаларының айнымалы мәндеріне енгізілген, роботтар нақты басшылыққа алады.

Негізгі өндірістік операциялардың түрлері (дәнекерлеу, бояу, құрастыру, әртүрлі өңдеу түрлері) де бейімдеуге жатады. Яғни, олардың әрқайсысын орындаған кезде жоғарыда аталған жұмыстардың кез келген түрінің сапасын жақсарту үшін мультиварианстық іске қосылады.

Өнеркәсіптік манипуляторлар негізінен бағдарламалық құрал арқылы басқарылады. Басқару аппаратурасыфункциялары өнеркәсіптік шағын компьютерлер PC/104 немесе MicroPC. Адаптивті басқару көп нұсқалы бағдарламалық құралға негізделгенін ескеріңіз. Сонымен қатар, бағдарлама жұмысының түрін таңдау туралы шешімді детекторлар сипаттаған орта туралы ақпарат негізінде робот қабылдайды.

Екінші буын роботының жұмыс істеуінің сипатты белгісі әрбір сыртқы ортадан алынған белгілі бір көрсеткіштерде іске қосылатын белгіленген жұмыс режимдерінің алдын ала болуы болып табылады.

Роботтардың үшінші буыны

Үшінші буынның автоматты роботтары тапсырмаға және сыртқы орта жағдайларына байланысты өз әрекеттерінің бағдарламасын дербес құра алады. Оларда «алдау парақтары» жоқ, яғни сыртқы ортаның белгілі бір нұсқалары үшін боялған технологиялық әрекеттер. Олардың өз жұмысының алгоритмін өз бетінше оңтайлы құру, сонымен қатар оны іс жүзінде тез енгізу мүмкіндігі бар. Мұндай өнеркәсіптік роботтың электроникасының құны оның механикалық бөлігінен он есе жоғары.

Сенсорлардың арқасында бөлікті түсіретін ең жаңа робот мұны қаншалықты жақсы орындағанын «біледі». Сонымен қатар, ұстау күшінің өзі (күштік кері байланыс) бөлшек материалының сынғыштығына байланысты реттеледі. Өнеркәсіптік роботтардың жаңа буынының құрылғысы интеллектуалды деп аталғаны да сондықтан шығар.

Өздеріңіз білетіндей, мұндай құрылғының «миы» оның басқару жүйесі болып табылады. Ең перспективалысы - жасанды әдістерге сәйкес жүзеге асырылатын реттеуинтеллект.

Бұл машиналарға интеллект қолданбалы пакеттер, бағдарламаланатын логикалық контроллерлер, модельдеу құралдары арқылы беріледі. Өндірісте өнеркәсіптік роботтар адам мен машина жүйесінің өзара әрекеттесуінің тиісті деңгейін қамтамасыз ететін желіге қосылған. Сондай-ақ, әрекет пен желілік қосылым конфигурациялары үшін ең жақсы опцияларды таңдауға мүмкіндік беретін енгізілген бағдарламалық модельдеудің арқасында мұндай құрылғылардың болашақта жұмыс істеуін болжауға арналған құралдар әзірленді.

Әлемдегі жетекші робот компаниялары

Бүгінде өнеркәсіптік роботтарды қолдануды жапондық (Fanuc, Kawasaki, Motoman, OTC Daihen, Panasonic), американдық (KC Robots, Triton Manufacturing, Kaman Corporation), неміс (Кука) сияқты жетекші компаниялар қамтамасыз етеді.

Бұл фирмалар әлемге несімен танымал? Fanuc активтеріне бүгінгі таңдағы ең жылдам дельта роботы M-1iA (мұндай машиналар әдетте орау үшін пайдаланылады), сериялық роботтардың ең мықтысы - M-2000iA, ArcMate дәнекерлеу роботтары бүкіл әлемде мойындалған.

Кука шығарған өнеркәсіптік роботтар сұранысқа ие. Бұл машиналар өңдеуді, дәнекерлеуді, жинауды, орауды, паллеттеуді, тиеуді неміс дәлдігімен орындайды.

Сондай-ақ АҚШ нарығында жұмыс істейтін жапон-американдық Motoman (Яскава) компаниясының өнім ассортименті де әсерлі: өнеркәсіптік роботтардың 175 үлгісі, сондай-ақ 40-тан астам біріктірілген шешімдер. АҚШ-та өндірісте қолданылатын өнеркәсіптік роботтарды негізінен осы саланың көшбасшысы жасайдыкомпания.

Біз өкілдік ететін басқа фирмалардың көпшілігі мамандандырылған құралдардың неғұрлым тар ауқымын өндіру арқылы өз тауашаларын толтырады. Мысалы, Daihen және Panasonic дәнекерлеу роботтарын шығарады.

Автоматтандырылған өндірісті ұйымдастыру әдістері

Егер автоматтандырылған өндірісті ұйымдастыру туралы айтатын болсақ, онда алдымен қатаң сызықтық принцип жүзеге асырылды. Дегенмен, өндірістік циклдің жеткілікті жоғары жылдамдығында оның айтарлықтай кемшілігі бар - сәтсіздіктерге байланысты тоқтап қалу. Балама ретінде айналмалы технология ойлап табылды. Өндірістің мұндай ұйымдастырылуымен дайындама да, автоматтандырылған желінің өзі де (роботтар) шеңбер бойымен қозғалады. Бұл жағдайда машиналар функцияларды қайталай алады, ал ақаулар іс жүзінде алынып тасталады. Дегенмен, бұл жағдайда жылдамдық жоғалады. Идеал процесті ұйымдастыру жоғарыда аталған екеуінің гибриді болып табылады. Ол айналмалы конвейер деп аталады.

Өнеркәсіптік робот икемді автоматты өндіріс элементі ретінде

Заманауи «ақылды» құрылғылар жылдам қайта конфигурацияланады, өнімділігі жоғары және өз жабдықтарын, өңдеу материалдарын және дайындамаларды пайдалана отырып жұмысты өз бетінше орындайды. Қолдану ерекшеліктеріне қарай олар бір бағдарлама шеңберінде де, жұмысын өзгерту арқылы да жұмыс істей алады, яғни берілген бағдарламалардың белгіленген санының ішінен дұрысын таңдай алады.

Өнеркәсіптік робот икемді автоматтандырылған өндірістің құрамдас элементі болып табылады (жалпы қабылданған аббревиатура – GAP). Соңғысонымен қатар мыналарды қамтиды:

• компьютерлік дизайн жүйесі;
• өндірістің технологиялық жабдықтарын автоматтандырылған басқару кешені;
• өнеркәсіптік роботтық қарулар;
• Автоматты өндірістік көлік;
• жүктеу/түсіру және орналастыру құрылғылары;
• өндіріс процесін басқару жүйелері;
• өндірісті автоматты басқару.

Роботтарды пайдалану тәжірибесі туралы толығырақ

Нағыз өнеркәсіптік қолданбалар - заманауи роботтар. Олардың түрлері әртүрлі және олар өнеркәсіптің стратегиялық маңызды салаларында жоғары өнімділікті қамтамасыз етеді. Атап айтқанда, қазіргі заманғы неміс экономикасы өсіп келе жатқан әлеуеті үшін олардың қолданылуына қарыздар. Бұл «теміршілер» қай салаларда жұмыс істейді? Металл өңдеуде олар барлық дерлік процестерде жұмыс істейді: құю, дәнекерлеу, соғу, жұмыс сапасының ең жоғары деңгейін қамтамасыз етеді.

Адам еңбегі үшін төтенше жағдайлары бар сала ретінде (жоғары температура мен ластануды білдіреді) құю негізінен роботтандырылған. Кука машиналары тіпті құю зауыттарында жиналады.

Тамақ өнеркәсібі де Кукадан өндірістік мақсаттағы жабдықтар алды. «Азық-түлік роботтары» (фотосуреттер мақалада берілген) көп жағдайда ерекше жағдайлары бар аймақтардағы адамдарды ауыстырады. Жылытылатын бөлмелерде микроклиматты қамтамасыз ететін машиналар өндірісінде таратыладытемпература 30 градус Цельсийден аспайды. Тот баспайтын болаттан жасалған роботтар етті шебер өңдейді, сүт өнімдерін өндіруге қатысады және, әрине, өнімдерді оңтайлы түрде жинап, буып-түйеді.

Мұндай құрылғылардың автомобиль өнеркәсібіне қосқан үлесін асыра бағалау қиын. Сарапшылардың пікірінше, бүгінгі күні ең қуатты және өнімді машиналар - дәл «Аспаз» роботтары. Автоматты құрастыру операцияларының барлық спектрін орындайтын мұндай құрылғылардың фотосуреттері әсерлі. Сонымен қатар, шынымен автоматтандырылған өндіріс туралы айтатын кез келді.

Пластиктерді өңдеу, пластмасса өндіру, әртүрлі материалдардан ең күрделі бөлшектерді жасау адам денсаулығына шынымен зиянды ластанған ортадағы өндірісте роботтармен қамтамасыз етіледі.

"Аспаз" толтырғыштарын қолданудың тағы бір маңызды саласы - ағаш өңдеу. Сонымен қатар, сипатталған құрылғылар жеке тапсырыстарды орындауды да, барлық кезеңдерде - алғашқы өңдеу мен аралаудан бастап фрезерлеуге, бұрғылауға, тегістеуге дейін кең ауқымды өндірісті құруды қамтамасыз етеді.

Бағалар

Қазіргі уақытта Кука және Фанук компаниялары шығарған роботтар Ресей мен ТМД нарығында сұранысқа ие. Олардың бағасы 25 000-нан 800 000 рубльге дейін. Мұндай әсерлі айырмашылық әртүрлі үлгілердің болуымен түсіндіріледі: стандартты төмен өнімділік (5-15 кг), арнайы (арнайы тапсырмаларды шешу), мамандандырылған (стандартты емес ортада жұмыс істеу), үлкен сыйымдылық (4000 тоннаға дейін).).

Қорытынды

Өнеркәсіптік роботтардың әлеуеті әлі толық пайдаланылмағанын мойындау керек. Сонымен қатар, мамандардың күш-жігерінің арқасында заманауи технологиялар бұрынғыдан да батыл идеяларды жүзеге асыруға мүмкіндік береді.

Әлемдік экономиканың өнімділігін арттыру және интеллектуалдық адам еңбегінің үлесін барынша арттыру қажеттілігі өнеркәсіптік роботтардың барған сайын жаңа түрлері мен модификацияларының дамуына күшті ынталандыру болып табылады.