Robot industri. Robot dalam pengeluaran. Automata-robot

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Peranti ini amat diminati hari ini dalam ekonomi negara. Robot perindustrian, yang mempunyai sedikit persamaan dengan prototaipnya dalam buku Rise of the Robots oleh K. Chapek, tidak sama sekali memberi idea revolusioner. Sebaliknya, dia melakukan dengan teliti, dan dengan ketepatan yang tinggi, kedua-dua proses pengeluaran utama (pemasangan, kimpalan, mengecat) dan tambahan (memunggah dan memunggah, membetulkan produk semasa pembuatan, mengalih).

Penggunaan mesin "pintar" sedemikian menyumbang kepada penyelesaian berkesan bagi tiga masalah pengeluaran utama:

• meningkatkan produktiviti buruh;
• memperbaiki keadaan kerja orang ramai;
• optimumkan penggunaan sumber manusia.

Robot industri ialah cetusan idea pengeluaran berskala besar

Robot dalam pengeluaran tersebar secara besar-besaran pada akhir abad ke-20 disebabkan peningkatan ketara dalam pengeluaran perindustrian. Siri produk yang besar telah membawa kepada keperluan untuk keamatan dan kualiti kerja sedemikian, yang prestasinya melebihi keupayaan manusia yang objektif. Daripada menggaji beribu-ribu pekerja mahir, kilang teknologi moden beroperasibanyak talian automatik berprestasi tinggi yang beroperasi dalam kitaran berselang-seli atau berterusan.

Pemimpin dalam pembangunan teknologi sedemikian, yang mengisytiharkan penggunaan meluas robot industri, ialah Jepun, AS, Jerman, Sweden dan Switzerland. Robot industri moden yang dikeluarkan di negara-negara di atas dibahagikan kepada dua kumpulan besar. Jenis mereka ditentukan dengan kepunyaan dua kaedah pengurusan yang berbeza secara asas:

• manipulator automatik;
• peranti yang dikawal dari jauh oleh manusia.

Untuk apa ia digunakan?

Keperluan untuk penciptaan mereka mula dibincangkan pada awal abad ke-20. Walau bagaimanapun, pada masa itu tiada asas elemen untuk pelaksanaan rancangan tersebut. Hari ini, mengikut telunjuk zaman, mesin robotik digunakan dalam kebanyakan industri yang paling berteknologi maju.

Malangnya, kelengkapan semula seluruh industri dengan mesin "pintar" sedemikian terhalang oleh kekurangan pelaburan. Walaupun faedah menggunakannya jelas melebihi kos kewangan awal, kerana ia membolehkan kita bercakap bukan sahaja dan bukan sahaja tentang automasi, tetapi tentang perubahan mendalam dalam bidang pengeluaran dan buruh.

Penggunaan robot industri telah memungkinkan untuk melakukan kerja yang di luar kekuatan manusia dengan lebih berkesan dari segi intensiti dan ketepatan buruh: memuat / memunggah, menyusun, menyusun, orientasi bahagian; memindahkan kosong dari satu robot ke robot lain, dan produk siap ke gudang; kimpalan titik dan kimpalan jahitan; pemasangan bahagian mekanikal dan elektronik; meletakkan kabel; memotongkosong di sepanjang kontur kompleks.

Manipulator sebagai sebahagian daripada robot industri

Secara fungsional, mesin "pintar" sedemikian terdiri daripada ACS (sistem kawalan automatik) boleh diprogram semula dan badan kerja (sistem perjalanan dan manipulator mekanikal). Jika ACS biasanya agak padat, tersembunyi secara visual dan tidak segera menarik perhatian, maka badan kerja mempunyai rupa ciri sedemikian sehingga robot industri sering dipanggil seperti berikut: "manipulator robot".

Secara takrifan, manipulator ialah peranti yang menggerakkan permukaan kerja dan objek buruh di angkasa. Peranti ini terdiri daripada dua jenis pautan. Yang pertama menyediakan pergerakan progresif. Yang kedua ialah anjakan sudut. Pautan standard sedemikian menggunakan pemacu pneumatik atau hidraulik (lebih berkuasa) untuk pergerakannya.

Manipulator, dicipta dengan analogi dengan tangan manusia, dilengkapi dengan peranti pencengkam teknologi untuk bekerja dengan bahagian. Dalam pelbagai peranti jenis ini, cengkaman langsung paling kerap dilakukan oleh jari mekanikal. Apabila bekerja dengan permukaan rata, objek ditangkap menggunakan cawan sedutan mekanikal.

Jika manipulator terpaksa bekerja serentak dengan banyak bahan kerja yang serupa, maka penangkapan dilakukan berkat reka bentuk khusus yang meluas.

Daripada penggenggam, manipulator selalunya dilengkapi dengan peralatan kimpalan mudah alih, senapang semburan teknologi khas, atau ringkasnyapemutar skru.

Cara robot bergerak

Automata-robot biasanya menyesuaikan diri dengan dua jenis pergerakan di angkasa lepas (walaupun sesetengah daripadanya boleh dipanggil pegun). Ia bergantung kepada keadaan pengeluaran tertentu. Sekiranya perlu memastikan pergerakan pada permukaan licin, maka ia dilaksanakan menggunakan monorel berarah. Jika ia diperlukan untuk bekerja pada tahap yang berbeza, sistem "berjalan" dengan cawan sedutan pneumatik digunakan. Robot bergerak berorientasikan sempurna dalam koordinat spatial dan sudut. Peranti penentu kedudukan moden peranti sedemikian disatukan, ia terdiri daripada blok teknologi dan membolehkan pergerakan ketepatan tinggi bahan kerja dengan berat dari 250 hingga 4000 kg.

Reka bentuk

Penggunaan mesin automatik yang dipersoalkan dengan tepat dalam industri pelbagai disiplin membawa kepada penyatuan tertentu blok konstituen utama mereka. Manipulator robot industri moden ada dalam reka bentuk mereka:

• bingkai yang digunakan untuk mengikat peranti pegang bahagian (grab) - sejenis "tangan" yang sebenarnya melakukan pemprosesan;
• rebut dengan panduan (yang terakhir menentukan kedudukan "tangan" di angkasa);
• menyokong peranti yang memacu, menukar dan menghantar tenaga dalam bentuk tork pada paksi (terima kasih kepada mereka, robot industri menerima potensi pergerakan);
• sistem pemantauan dan pengurusan untuk pelaksanaan program yang diberikan kepadanya; penerimaan program baru; analisis maklumat yang datang daripada penderia, dan, dengan itu,memindahkannya ke menyediakan peranti;
• sistem kedudukan bahagian kerja, mengukur kedudukan dan pergerakan di sepanjang paksi manipulasi.

Fajar robot industri

Mari kita kembali ke masa lalu baru-baru ini dan ingat bagaimana sejarah penciptaan mesin automatik industri bermula. Robot pertama muncul di Amerika Syarikat pada tahun 1962, dan ia dihasilkan oleh Union Incorporated dan Versatran. Walaupun, lebih tepatnya, mereka tetap mengeluarkan robot perindustrian Unimate, yang dicipta oleh jurutera Amerika D. Devol, yang mempatenkan senjata api sendiri yang diprogramkan menggunakan kad tebuk. Ia merupakan satu kejayaan teknikal yang jelas: mesin "pintar" mengingati koordinat titik laluan pada laluan mereka dan melakukan kerja mengikut program.

Robot industri pertama Unimate dilengkapi dengan pencengkam dua jari yang digerakkan secara pneumatik dan lengan yang digerakkan secara hidraulik lima darjah kebebasan. Ciri-cirinya memungkinkan untuk memindahkan bahagian seberat 12 kg dengan ketepatan 1.25 mm.

Satu lagi lengan robot Versatran, dibuat oleh syarikat dengan nama yang sama, memuat dan memunggah 1,200 bata sejam ke dalam tanur. Dia berjaya menggantikan kerja orang dalam persekitaran yang berbahaya kepada kesihatan mereka dengan suhu tinggi. Idea penciptaannya ternyata sangat berjaya, dan reka bentuknya sangat dipercayai sehingga beberapa mesin jenama ini terus berfungsi pada zaman kita. Dan ini walaupun pada hakikatnya sumber mereka melebihi ratusan ribu jam.

Perhatikan bahawa generasi pertama robot industri masukdari segi nilai, ia mengandaikan 75% mekanik dan 25% elektronik. Pelarasan semula peranti sedemikian memerlukan masa dan menyebabkan masa henti peralatan. Untuk menggunakan semula mereka untuk melaksanakan kerja baharu, program kawalan telah diganti.

Mesin robot generasi kedua

Ia tidak lama kemudian menjadi jelas: walaupun semua kelebihan, mesin generasi pertama ternyata tidak sempurna … Generasi kedua mengambil alih kawalan yang lebih halus terhadap robot industri - adaptif. Peranti pertama memerlukan pesanan persekitaran tempat mereka bekerja. Keadaan yang terakhir selalunya bermakna kos tambahan yang tinggi. Ini menjadi kritikal untuk pembangunan pengeluaran besar-besaran.

Peringkat kemajuan baharu dicirikan oleh pembangunan banyak penderia. Dengan bantuan mereka, robot itu menerima kualiti yang dipanggil "perasaan". Dia mula menerima maklumat tentang persekitaran luaran dan, selaras dengannya, memilih tindakan terbaik. Sebagai contoh, dia memperoleh kemahiran yang membolehkannya mengambil bahagian dan memintas halangan dengannya. Tindakan ini berlaku disebabkan oleh pemprosesan mikropemproses maklumat yang diterima, yang selanjutnya, dimasukkan ke dalam pembolehubah program kawalan, sebenarnya dipandu oleh robot.

Jenis operasi pengeluaran asas (kimpalan, mengecat, pemasangan, pelbagai jenis pemesinan) juga tertakluk kepada penyesuaian. Iaitu, apabila melaksanakan setiap satu daripadanya, multivariance dimulakan untuk meningkatkan kualiti apa-apa jenis kerja di atas.

Manipulator industri terutamanya dikawal oleh perisian. Kawal perkakasanfungsi ialah komputer mini industri PC/104 atau MicroPC. Ambil perhatian bahawa kawalan adaptif adalah berdasarkan perisian multivarian. Selain itu, keputusan mengenai pilihan jenis operasi program dibuat oleh robot berdasarkan maklumat tentang persekitaran yang diterangkan oleh pengesan.

Ciri ciri fungsi robot generasi kedua ialah kehadiran awal mod operasi yang ditetapkan, setiap satunya diaktifkan pada penunjuk tertentu yang diperoleh daripada persekitaran luaran.

Robot generasi ketiga

Robot automatik generasi ketiga dapat menjana program tindakan mereka secara bebas, bergantung pada tugas dan keadaan persekitaran luaran. Mereka tidak mempunyai "helaian menipu", iaitu, tindakan teknologi dicat untuk varian tertentu persekitaran luaran. Mereka mempunyai keupayaan untuk membina secara optimum algoritma kerja mereka, serta melaksanakannya dengan cepat dalam amalan. Kos elektronik bagi robot industri sedemikian adalah sepuluh kali lebih tinggi daripada bahagian mekanikalnya.

Robot terbaharu, menangkap bahagian terima kasih kepada penderia, “tahu” sejauh mana ia melakukannya. Di samping itu, daya cengkaman itu sendiri (maklum balas daya) dikawal bergantung kepada kerapuhan bahan bahagian. Mungkin itulah sebabnya peranti robot industri generasi baharu dipanggil pintar.

Seperti yang anda fahami, "otak" peranti sedemikian ialah sistem kawalannya. Yang paling menjanjikan adalah peraturan yang dijalankan mengikut kaedah buatankecerdasan.

Kepintaran kepada mesin ini diberikan oleh pakej aplikasi, pengawal logik boleh atur cara, alat pemodelan. Dalam pengeluaran, robot industri dirangkaikan, memberikan tahap interaksi yang betul antara sistem manusia-mesin. Selain itu, alatan telah dibangunkan untuk meramalkan fungsi peranti sedemikian pada masa hadapan terima kasih kepada simulasi perisian yang dilaksanakan, yang membolehkan anda memilih pilihan terbaik untuk tindakan dan konfigurasi sambungan rangkaian.

Syarikat robot terkemuka dunia

Hari ini, penggunaan robot industri disediakan oleh syarikat terkemuka, termasuk Jepun (Fanuc, Kawasaki, Motoman, OTC Daihen, Panasonic), Amerika (KC Robots, Triton Manufacturing, Kaman Corporation), Jerman (Kuka).

Apakah firma ini terkenal di dunia? Aset Fanuc termasuk robot delta terpantas M-1iA setakat ini (mesin sedemikian biasanya digunakan untuk pembungkusan), robot bersiri terkuat - M-2000iA, robot kimpalan ArcMate yang diiktiraf di seluruh dunia.

Robot industri yang dihasilkan oleh Kuka juga tidak kurang permintaannya. Mesin ini menjalankan pemprosesan, kimpalan, pemasangan, pembungkusan, palletizing, pemuatan dengan ketepatan Jerman.

Juga mengagumkan ialah rangkaian produk syarikat Jepun-Amerika Motoman (Yaskawa), yang beroperasi di pasaran AS: 175 model robot industri, serta lebih daripada 40 penyelesaian bersepadu. Robot industri yang digunakan dalam pengeluaran di AS kebanyakannya dibuat oleh peneraju industri inisyarikat.

Kebanyakan firma lain yang kami wakili memenuhi niche mereka dengan mengeluarkan rangkaian instrumen khusus yang lebih sempit. Contohnya, Daihen dan Panasonic menghasilkan robot kimpalan.

Kaedah mengatur pengeluaran automatik

Jika kita bercakap tentang organisasi pengeluaran automatik, maka pada mulanya prinsip linear tegar telah dilaksanakan. Walau bagaimanapun, pada kelajuan yang cukup tinggi bagi kitaran pengeluaran, ia mempunyai kelemahan yang ketara - masa henti akibat kegagalan. Sebagai alternatif, teknologi berputar dicipta. Dengan organisasi pengeluaran sedemikian, kedua-dua bahan kerja dan talian automatik itu sendiri (robot) bergerak dalam bulatan. Mesin dalam kes ini boleh menduplikasi fungsi, dan kegagalan boleh dikatakan dikecualikan. Walau bagaimanapun, dalam kes ini, kelajuan hilang. Organisasi proses yang ideal adalah gabungan dua di atas. Ia dipanggil penghantar berputar.

Robot industri sebagai elemen pengeluaran automatik yang fleksibel

Peranti "pintar" moden dikonfigurasikan semula dengan cepat, sangat produktif dan melaksanakan kerja secara bebas menggunakan peralatan, bahan pemprosesan dan bahan kerjanya. Bergantung pada spesifik penggunaan, mereka boleh berfungsi kedua-duanya dalam rangka kerja satu program dan dengan mengubah kerja mereka, iaitu memilih yang betul daripada bilangan program yang disediakan tetap.

Robot industri ialah unsur konstituen pengeluaran automatik yang fleksibel (singkatan yang diterima umum - GAP). Terakhirjuga termasuk:

• sistem reka bentuk bantuan komputer;
• kompleks kawalan automatik peralatan teknologi pengeluaran;
• senjata robot industri;
• Pengangkutan pengeluaran automatik;
• memuat/memunggah dan meletakkan peranti;
• sistem kawalan proses pembuatan;
• kawalan pengeluaran automatik.

Lagi tentang amalan menggunakan robot

Aplikasi industri sebenar ialah robot moden. Jenis mereka adalah berbeza, dan mereka menyediakan produktiviti yang tinggi dalam bidang industri yang penting secara strategik. Khususnya, ekonomi Jerman moden berhutang banyak potensinya yang semakin meningkat kepada aplikasi mereka. Dalam industri apakah "pekerja besi" ini bekerja? Dalam kerja logam, ia berfungsi dalam hampir semua proses: tuangan, kimpalan, penempaan, memberikan tahap kualiti kerja tertinggi.

Sebagai industri yang mempunyai keadaan yang melampau untuk buruh manusia (bermaksud suhu tinggi dan pencemaran), penuangan sebahagian besarnya dirobotkan. Mesin dari Kuka dipasang walaupun di kilang.

Industri makanan juga menerima peralatan untuk tujuan pengeluaran daripada Kuka. "Robot makanan" (foto dibentangkan dalam artikel) untuk sebahagian besar menggantikan orang di kawasan dengan syarat khas. Diedarkan dalam pengeluaran mesin yang menyediakan iklim mikro dalam bilik yang dipanaskan dengansuhu tidak melebihi 30 darjah Celsius. Robot keluli tahan karat dengan mahir memproses daging, mengambil bahagian dalam pengeluaran produk tenusu dan, sudah tentu, menyusun dan membungkus produk dengan cara yang optimum.

Sukar untuk menilai terlalu tinggi sumbangan peranti sedemikian kepada industri automotif. Menurut pakar, mesin yang paling berkuasa dan produktif hari ini ialah robot "Masak". Foto peranti sedemikian yang menjalankan keseluruhan rangkaian operasi pemasangan automatik sangat mengagumkan. Pada masa yang sama, sudah tiba masanya untuk bercakap tentang pengeluaran automatik.

Pemprosesan plastik, pengeluaran plastik, pembuatan bahagian paling kompleks daripada pelbagai bahan disediakan oleh robot dalam pengeluaran dalam persekitaran tercemar yang benar-benar berbahaya kepada kesihatan manusia.

Satu lagi bidang aplikasi penting untuk agregat "Masak" ialah kerja kayu. Selain itu, peranti yang diterangkan menyediakan kedua-dua pemenuhan pesanan individu dan penubuhan pengeluaran besar-besaran berskala besar di semua peringkat - daripada pemprosesan utama dan menggergaji kepada pengilangan, penggerudian, pengisaran.

Harga

Pada masa ini, robot yang dikeluarkan oleh Kuka dan Fanuc sedang mendapat permintaan di pasaran Rusia dan CIS. Harga mereka berkisar antara 25,000 hingga 800,000 rubel. Perbezaan yang mengagumkan ini dijelaskan oleh kewujudan pelbagai model: kapasiti rendah standard (5-15 kg), khas (menyelesaikan tugas khas), khusus (bekerja dalam persekitaran yang tidak standard), kapasiti besar (sehingga 4000 tan).).

Kesimpulan

Perlu diakui bahawa potensi robot industri masih belum dieksploitasi sepenuhnya. Pada masa yang sama, berkat usaha pakar, teknologi moden memungkinkan untuk melaksanakan idea yang lebih berani.

Keperluan untuk meningkatkan produktiviti ekonomi dunia dan memaksimumkan bahagian buruh manusia intelektual berfungsi sebagai insentif yang kuat untuk pembangunan lebih banyak jenis baharu dan pengubahsuaian robot industri.