Терентьєва Катерина Ігорівна
студент ФМЕСІ РЕУ ім. Г. В. Плеханова, м.Москва, Російська Федерація
Ключові слова: промисловий робот, робототехніка, робот-маніпулятор, робот-укладальник, робот-зварювальник, фарбувальний робот, складальний робот, система автономного програмування, енергоефективність, адаптивність
Terenteva Ekaterina Igorevna
student of FMESI, Plekhanov Russian University of Economics, Moscow, Russian Federation
Abstract: This article focuses on the industrial robotics and its place in modern industry, the main areas of application and prospects. There are described small characteristics of the main types of industrial robots, features of their using in industries, statistics on the state of robotics in the world market, the conclusions about the importance of robotics in industry and the ways of its development.
Keywords: industrial robot, robotechnics, robotic arm, palletizer, welding robot, painting robot, assembly robot, off-line programming system, energy efficiency, adaptability
Електронна версія
Завантажити (569.9 Kb)
Робототехніка на сучасному ринку
Сьогодні на промислових підприємствах вкрай затребувані автоматизовані системи, актуальні інноваційні рішення, які допомагають налагодити ефективний виробничий роботу і в той же час мінімізувати негативний вплив на працівників.
Все це сприяло впровадження на підприємства промислових роботів, що відрізняються своєю високою продуктивністю, що не вимагають час на відпочинок, що виключають зі своєї роботи помилки.
Малюнок 1. Щорічні продажі промислових роботів в світі
Розглядаючи статистику застосування роботів по галузях, найбільшою популярністю користується автомобілебудування, в якому лідируючу позицію по роботизації галузі займає Японія, слідом за нею йдуть Італія, Німеччина і США. Найбільш затребуваними з точки зору застосування роботів у виробництві роботами є грузопереноска (40%), зварювальні роботи (28%), робота в чистих приміщеннях (14%).
Виходячи зі спостережень збільшення продажів у сфері робототехніки, можна стверджувати про розширення сфери її вживання. Розвиток виробництва мотивує виробників удосконалювати технічні особливості продукції, що випускається, переходити на нові, більш легкі і в той же час довгострокові матеріали, застосовувати передові технології в розробках. Саме такими особливостями володіють роботи - відносна простота в експлуатуванні, можливість виконувати монотонні операції, різнопланову роботу. Вони відрізняються високою стабільністю, не потребують навчанні. Однією з головних їх особливостей є те, що при необхідності роботизовану техніку можна налаштувати для виконання іншої роботи, змінивши її налаштування [1, с. 63].
Однією з головних галузей застосування роботів є авіабудування. Роботи відмінно підходять для таких повторюваних складальних операцій, як клепка, свердління, зварювання та викладка композитних матеріалів. Так само роботи беруть участь в автоматизації процесів підготовки поверхонь, фасонного фрезерування, забарвлення, нанесення покриттів і неруйнівного контролю.
Компанія Spirit AeroSystems Inc. застосовує роботів в деяких виробничих процесах, таких як виготовлення фюзеляжу Boeing 787, Boeing 737, Cessna Columbus, пілонів і конструктивних елементів крил, компонент реверсу тяги, салону і кабіни Sikorsky CH-53K [8].
Основні види промислових роботів
У сучасному світі промисловий робот являє собою механізм на зразок людської руки - стандартний антропоморфний робот-маніпулятор [2]. Саме цей вид роботів користується найбільшою популярністю серед замовників. Будь-який з маніпуляторів промислового робота являє собою універсальний пристрій, як правило, має кілька осей рухливості і фланець для установки інструменту. Найбільш поширеними є дистанційно керовані «механічні руки», які закріплені на нерухомому або рухомому підставі. (Рис. 2а)
Однак специфіка різних застосувань промислових роботів змушує виробників розробляти спеціалізованих роботів під конкретні завдання. Наприклад, для таких операцій, як укладання матеріалів на піддони і транспортери, використовуються спеціальні роботи-укладальники. До переваг такого робота можна віднести простоту кінематики, за рахунок чого можлива одна система управління для відразу кількох роботів, щодо компактні розміри, високу швидкість і енергоекономічність. З іншого боку, маючи 4 керовані осі, такі роботи можуть переорієнтувати стерпний вантаж всього в 4 горизонтальних площинах. Дану модель на сьогоднішній момент можна побачити у продажу у таких компаній, як: KUKA, Columbia Machine, Möllers North America, Ouellette Machinery Systems, American-Newlong, Frain Industries і ін [7].
Ще одна широка область застосування роботів - електродугове зварювання. Згідно з дослідженнями про використання промислових роботів у виробництві, в зварювальних роботах задіяно майже 20% всіх промислових роботів, половина з яких застосовуються в США.
За рахунок застосування аргонно-дугового (TIG, MIG, MAG) або точкового зварювання (RWS) з використанням промислового робота-зварника робота стає ефективніше, якісніше і швидше.
На сьогоднішній день популярна роботизация процесу лазерного зварювання (LBW). Її перевагою є те, що при невеликому впливі на виріб можлива фокусування лазера на точці з варіюванням від 0,2 мм, що забезпечує якісне зварювання.
Дистанційність зварювання і збільшення діапазонів використання зварювального процесу досягаються за рахунок довжини фокусування, яка становить до 2 метрів. Метод автоматизації зварювального процесу застосовується в таких галузях, як авіабудування, автомобілебудування, приладобудування, медицині і т.д.
Роботи-зварювальники дозволяють економити виробниче час в кілька разів. Це досягається за рахунок модернізації зварювальної оснастки, що забезпечує швидкий цикл збірки конструкції.
Також велике значення має багатофункціональність таких роботів. Наприклад, можна зробити зварювання за допомогою зміни пальника або режимів зварювання без переустановлення деталі. (Рис. 2б)
Малюнок 2. Робот-маніпулятор OWI-535 і робот-зварювальник TB -1400
Існують також роботи для забарвлення і напилення. Їх конструкція передбачає наявність полого компактного герметичного полого зап'ястя, форма якого дозволяє надіти на нього чохол для захисту робота від зовнішніх забруднювачів. У цього зап'ястя наскрізний канал для того прямого доступу до розпилювальної форсунки. Виробники роботів цієї моделі - фірми Yaskawa, Kawasaki, Swamiali Automation, Gridbots Technologies Private Limited і ін [6].
Своєю особливою конструкцією виділяються двурукие складальні роботи. Вони відносно легкі і компактні, як правило оснащені двома основними маніпуляторамі- «руками», здатними рухатися в семи площинах, а також додатковими маніпуляторами, які можуть збирати дрібні деталі. Такі роботи призначені для того, щоб працювати в безпосередньою близькістю з людьми, тому безпеки відведено особливу увагу.
Важливе питання в процесі використання роботів у виробництві є їх програмування [5]. Найчастіше програмувати робота за допомогою ручного навчання точок програмної траєкторії є занадто дорогим і технічно складним процесом, тому сьогодні багато компаній віддають перевагу системам автономного програмування.
Ця система дозволяє моделювати в 3D-графіку програми для одного або декількох роботів, що використовується в таких галузях, як забарвлення, зварювальні роботи, укладання вантажів. Навіть для більш складних процесів ця система буде корисна в якості підготовчого етапу. (Рис. 3)
Малюнок 3. Система автономного програмування CAD-CAM
Одним з найбільш гострих та актуальних питань в світі робототехніки є питання безпеки. Основні положення безпеки для промислових роботів регламентовані в міжнародному стандарті ISO 10218 (Robots and robotic devices - Safety requirements for industrial robots), до якого також випущено додаток - «Роботи і робототехнічні пристрої. Вимоги безпеки для промислових роботів. Робототехнічні системи та інтеграція ».
Перспективи використання додатків віртуальної реальності для промислових роботів не такі великі, як наприклад, для комп'ютерних ігор, але все ж, в деяких випадках, наприклад, при роботі на важкодоступних або небезпечних для людини місцях, дуже актуальні. Розробники технології IVRE (Immersive Virtual Robotics Environment), що дозволяє в віртуальному просторі не тільки управляти роботом, але і користуватися віртуальним меню і іншими об'єктами в ході роботи, вважають, що перевага їх винаходу в тому, що тепер руху робота програмуються набагато швидше, ніж за допомогою традиційного програмування.
Напрямки розвитку роботизації
Робототехніка є однією з важливих галузей розвитку промисловості. На сьогоднішній момент головні покупцями промислових роботів є великі підприємства. Незважаючи на це, малі та середні компанії також є затребуваним покупцем промислової робототехніки, так як грають істотну роль на ринку. У Європі головними проблемами, що перешкоджають розвитку робототехніки, є [3]:
- низька поінформованість потенційних споживачів про способи та переваги застосування робототехніки;
- побоювання користувачів з приводу складності системи;
- висока вартість покупки робота і впровадження його у виробництво;
- невідповідність функцій системи постійно мінливих потреб на виробничому ринку.
Для того щоб бути конкурентоспроможними, робототехнічні системи повинні мати наступні властивості:
- відносна простота в управлінні;
- зручність у використанні;
- простота настройки;
- адаптованість до змін;
- безпека у використанні;
- ергономічність зовнішнього вигляду;
- енергоефективність, забезпечення автономного енергопостачання;
- багатофункціональність.
Найбільш важливими напрямками розвитку робототехніки є: розробка інтелектуальних систем керування роботами і впровадження засобів віртуальної реальності в управління роботами. Деякі напрямки реалізації віртуальної реальності в управлінні підприємствами наведені в [4].
Фахівці в галузі робототехніки прагнуть до підвищення автономності роботів, можливості їх функціонування в неструктурованою середовищі, до розвитку методів безпечної взаємодії робота з людиною, спрощення систем програмування.
Виходячи з наведених даних, можна впевнено сказати про велику важливість робототехніки для сучасного виробництва. Постійні зміни, вдосконалення в технологіях промисловості відкривають нові затребувані сфери застосування роботів, що дозволяє автоматизувати багато процесів на виробництві, підвищує його ефективність.
Роботи стають багатофункціональними і в той же час спеціалізованими під конкретну задачу, простими в управлінні і експлуатації. Розробники націлені на подальше збільшення адаптивності, мобільності, безпеки, простоти інтеграції та застосування роботів.