Өнөр жай робот. Роботтор өндүрүштө. Автомат-роботтор

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 10:34

Бул приборлор бугунку кунде эл чарбасында езгече суроо-талапка ээ. К. Чапектин «Роботтордун пайда болушу» китебиндеги прототиби менен анча окшошпогон өнөр жай роботу революциялык идеяларды таптакыр эле азыктандырбайт. Тескерисинче, ал негизги өндүрүш процесстерин (монтаждоо, ширетүү, сырдоо) да, көмөкчү процесстерин да (жүктөө жана түшүрүү, өндүрүш учурундагы буюмду бекитүү, жылдыруу) абийирдүүлүк менен жана өтө так аткарат.

Мындай "акылдуу" машиналарды колдонуу үч негизги өндүрүштүк маселени эффективдүү чечүүгө өбөлгө түзөт:

• эмгек өндүрүмдүүлүгүн жогорулатуу;
• адамдардын эмгек шарттарын жакшыртуу;
• адам ресурстарын колдонууну оптималдаштыруу.

Өнөр жай роботтору ири өндүрүштүн негизи болуп саналат

Өндүрүштөгү роботтор 20-кылымдын аягында өнөр жай өндүрүшүнүн олуттуу өсүшүнөн улам массалык түрдө тараган. Продукциянын ири сериялары адамдын объективдуу мумкунчулуктерунен ашкан мындай иштердин интенсивдуулугунун жана сапатынын зарылдыгына алып келди. Миңдеген квалификациялуу жумушчулардын ордуна заманбап технологиялык заводдор иштеп жататүзгүлтүктүү же үзгүлтүксүз циклдерде иштеген көптөгөн жогорку өндүрүмдүү автоматтык линиялар.

Өнөр жай роботторун кеңири колдонууну жарыялаган мындай технологияларды өнүктүрүү боюнча лидерлер Япония, АКШ, Германия, Швеция жана Швейцария болуп саналат. Жогорудагы өлкөлөрдө өндүрүлгөн заманбап өнөр жай роботтору эки чоң топко бөлүнөт. Алардын түрлөрү башкаруунун принципиалдуу түрдө эки башка методуна тиешелүүлүгү менен аныкталат:

• автоматтык манипуляторлор;
• адам тарабынан алыстан башкарылуучу түзмөктөр.

Алар эмне үчүн колдонулат?

Аларды түзүү зарылдыгы 20-кылымдын башында талкуулана баштаган. Бирок, ал кезде планды ишке ашыруу учун элементардык база жок эле. Бүгүнкү күндө, замандын талабына ылайык, роботтук машиналар технологиялык жактан өнүккөн өнөр жайлардын көбүндө колдонулат.

Тилекке каршы, мындай «акылдуу» машиналар менен бутундей тармактарды кайра жабдууга инвестициянын жетишсиздиги тоскоолдук кылып жатат. Аларды колдонуунун пайдалары баштапкы акча чыгымдарынан ачык-айкын ашып кетсе да, анткени алар бизге автоматташтыруу женунде гана эмес, ендуруштун жана эмгектин чейресундегу терен езгеруулер женунде кеп кылууга мумкундук берет.

Өнөр жай роботторун колдонуу эмгектин интенсивдүүлүгү жана тактыгы боюнча адамдын күчү жетпеген жумуштарды эффективдүү аткарууга мүмкүндүк берди: жүктөө/жүк түшүрүү, үймөлөө, сорттоо, тетиктерди багыттоо; бланктарды бир роботтон экинчисине, ал эми даяр продукцияны кампага көчүрүү; спот ширетүүчү жана тигиштерди ширетүүчү; механикалык жана электрондук тетиктерди жыйноо; кабель төшөө; кесүүтатаал контур боюнча боштуктар.

Манипулятор өнөр жай роботунун бир бөлүгү катары

Функционалдык жактан мындай «акылдуу» машина кайра программалануучу ACS (автоматтык башкаруу системасы) жана жумушчу органдан (саякат системасы жана механикалык манипулятор) турат. Эгерде ACS адатта кыйла компакттуу, көрүнөө жашырылган жана дароо көзгө илинбесе, анда жумушчу орган ушунчалык мүнөздүү көрүнүшкө ээ болгондуктан, өнөр жай роботу көбүнчө төмөнкүчө аталат: “робот-манипулятор”.

Аныктоо боюнча, манипулятор – бул мейкиндикте жумушчу беттерин жана эмгек объекттерин жылдыруучу түзүлүш. Бул түзмөктөр шилтемелердин эки түрүнөн турат. Биринчи прогрессивдүү кыймылды камсыз кылат. Экинчиси - бурчтук жылыш. Мындай стандарттык шилтемелер кыймылы үчүн пневматикалык же гидравликалык (күчтүү) дискти колдонушат.

Адам колу менен аналогия менен түзүлгөн манипулятор тетиктер менен иштөө үчүн технологиялык кармагыч менен жабдылган. Бул түрдөгү ар кандай түзүлүштөрдө түз кармагыч көбүнчө механикалык манжалар менен ишке ашырылган. Тегиз беттер менен иштөөдө объекттер механикалык соргучтар менен тартылды.

Эгер манипулятор бир эле учурда көптөгөн окшош жасалгалар менен иштеши керек болсо, анда тартуу атайын кеңири дизайндын аркасында ишке ашкан.

Капкычтын ордуна манипулятор көбүнчө мобилдик ширетүү жабдуулары, атайын технологиялык чачуучу пистолет же жөн эле жабдылганбурагыч.

Робот кандай кыймылдайт

Automata-роботтор адатта мейкиндикте кыймылдын эки түрүнө ыңгайлашат (бирок алардын айрымдарын стационардык деп атоого болот). Бул белгилүү бир өндүрүштүн шарттарына жараша болот. Эгер жылмакай бетинде кыймылды камсыз кылуу зарыл болсо, анда ал багыттуу монорельсти колдонуу менен ишке ашырылат. Ар кандай деңгээлде иштөө талап кылынса, пневматикалык соргучтары бар "жөө" системалары колдонулат. Кыймылдуу робот мейкиндик жана бурчтук координаттарда эң сонун багытталган. Мындай приборлордун заманбап позициялоочу приборлору унификацияланган, алар технологиялык блоктордон турат жана 250дөн 4000 кг салмакка чейинки даяр тетиктерди жогорку тактыкта жылдырууга мүмкүндүк берет.

Дизайн

Каралып жаткан автоматташтырылган машиналарды так көп тармактуу тармактарда колдонуу алардын негизги составдык блокторун белгилүү бир түрдө бириктирүүгө алып келди. Заманбап өнөр жай робот-манипуляторлорунун дизайнында:

• бөлүгүн кармоочу түзүлүштү бекитүү үчүн колдонулган алкак (тартып алуу) - иш жүзүндө иштетүүнү аткарган "колдун" бир түрү;
• багытчы менен карма (акыркысы «колдун» мейкиндиктеги абалын аныктайт);
• энергияны огунда момент түрүндөгү кыймылдаткыч, айландыруу жана өткөрүүчү түзүлүштөрдү колдоо (алардын аркасында өнөр жай роботу кыймыл үчүн потенциалды алат);
• мониторинг жана башкаруу системасы ага жүктөлгөн программаларды ишке ашыруу; жаңы программаларды кабыл алуу; сенсорлордон келген маалыматты талдоо жана, ошого жараша,аны камсыздоочу түзмөктөргө өткөрүү;
• жумушчу бөлүгүн жайгаштыруу системасы, позицияларды жана манипуляция огу боюнча кыймылдарды өлчөө.

Өнөр жай роботторунун таңы

Жакынкы өткөнгө кайрылып, өнөр жайлык автоматтык машиналарды түзүү тарыхы кантип башталганын эстейли. Биринчи роботтор 1962-жылы АКШда пайда болгон жана алар Union Incorporated жана Versatran тарабынан чыгарылган. Тагыраак айтканда, алар америкалык инженер Д. Девол тарабынан түзүлгөн Unimate өнөр жай роботун чыгарышкан, ал перфокарталарды колдонуу менен программаланган өзүнүн өзү жүрүүчү куралын патенттеген. Бул ачык-айкын техникалык жетишкендик болду: "акылдуу" машиналар өз маршруттарындагы жол чекиттеринин координаттарын эстеп, программага ылайык ишти аткарышты.

Unimate'тин биринчи өнөр жай роботу пневматикалык кыймылдаткычы бар эки манжалуу кармагыч жана беш даражадагы эркиндиктеги гидравликалык кол менен жабдылган. Анын мүнөздөмөлөрү 12 кг бөлүктү 1,25 мм тактык менен жылдырууга мүмкүндүк берди.

Ушул эле аталыштагы компания тарабынан жасалган дагы бир Versatran роботтук колу мешке саатына 1200 кирпич жүктөгөн жана түшүргөн. Ал адамдардын ден соолугуна зыяндуу чөйрөдө иштөөсүн жогорку температурага ийгиликтүү алмаштырды. Аны түзүү идеясы абдан ийгиликтүү болуп чыкты жана дизайн ушунчалык ишенимдүү болгондуктан, бул бренддин кээ бир машиналары биздин убакта иштей берет. Бул алардын ресурсу жүз миңдеген сааттан ашканына карабастан.

Өнөр жай роботторунун биринчи муунуна көңүл буруңузнаркы боюнча, ал 75% механика жана 25% электроника кабыл алды. Мындай приборлорду реконструкциялоо убакытты талап кылды жана жабдуулардын токтоп калышына алып келди. Аларды жаңы иштерди аткарууга багыттоо үчүн башкаруу программасы алмаштырылды.

Экинчи муундагы робот машиналар

Бул көп өтпөй айкын болду: бардык артыкчылыктарга карабастан, биринчи муундун машиналары кемчиликсиз болуп чыкты … Экинчи муун өнөр жай роботторун кыйла кылдат башкарууну өзүнө алды - адаптивдик. Эң биринчи аппараттар алар иштеген чөйрөгө тартипти талап кылган. Акыркы жагдай көбүнчө жогорку кошумча чыгымдарды билдирет. Бул массалык өндүрүштү өнүктүрүү үчүн маанилүү болуп калды.

Прогресстин жаңы этабы көптөгөн сенсорлордун өнүгүшү менен мүнөздөлгөн. Алардын жардамы менен робот "сезим" деген сапатка ээ болду. Ал тышкы чөйрө жөнүндө маалымат ала баштады жана ага ылайык иш-аракеттердин эң жакшы багытын тандай баштады. Мисалы, ал катышууга жана аны менен тоскоолдуктарды айланып өтүүгө мүмкүндүк берген көндүмдөрдү алган. Бул иш-аракет кабыл алынган маалыматты микропроцессордук иштетүүдөн улам ишке ашат, ал андан ары башкаруу программаларынын өзгөрмөлөрүнө киргизилип, чындыгында роботтор тарабынан башкарылат.

Негизги өндүрүштүк операциялардын түрлөрү (ширетүүчү, сырдоо, кураштыруу, механикалык иштетүүнүн ар кандай түрлөрү) да ыңгайлаштырылууга тийиш. Башкача айтканда, алардын ар бирин аткарып жатканда, жогорудагы иштердин каалаган түрүнүн сапатын жакшыртуу үчүн мультиварация башталат.

Өнөр жайлык манипуляторлор негизинен программалык камсыздоо менен башкарылат. Аппараттык камсыздоомилдеттери өнөр жай мини-компьютерлери PC/104 же MicroPC болуп саналат. Көңүл буруңуз, адаптивдик башкаруу көп варианттуу программалык камсыздоого негизделген. Мындан тышкары, программанын иштөө түрүн тандоо чечими детекторлор сүрөттөгөн чөйрө жөнүндө маалыматтын негизинде робот тарабынан кабыл алынат.

Экинчи муундагы роботтун иштөөсүнүн мүнөздүү өзгөчөлүгү болуп, ар бири тышкы чөйрөдөн алынган белгилүү бир көрсөткүчтөр боюнча иштетилген иштөөнүн белгиленген режимдеринин алдын ала болушу саналат.

Үчүнчү муундагы роботтор

Үчүнчү муундагы автоматтык роботтор тышкы чөйрөнүн шарттарына жана тапшырмасына жараша өз аракеттеринин программасын өз алдынча түзө алышат. Аларда "алдам баракчалары" жок, башкача айтканда, тышкы чөйрөнүн айрым варианттары үчүн боёлгон технологиялык аракеттер. Алар өз ишинин алгоритмин өз алдынча оптималдуу курууга, ошондой эле аны иш жүзүндө тез ишке ашырууга жөндөмдүү. Мындай өнөр жай роботунун электроникасынын баасы анын механикалык бөлүгүнөн он эсе жогору.

Сенсорлордун жардамы менен бир бөлүгүн тартып алган эң жаңы робот муну канчалык жакшы аткарганын "билет". Мындан тышкары, кармап турган күчтүн өзү (күч пикири) бөлүктүн материалынын морттугуна жараша жөнгө салынат. Балким ушундан улам жаңы муундагы өнөр жай роботторунун аппараты интеллектуалдык деп аталат.

Сиз түшүнгөндөй, мындай түзүлүштүн «мээси» анын башкаруу системасы болуп саналат. Эң келечектүү - бул жасалма жол менен жөнгө салууакыл.

Бул машиналарга интеллект колдонмо топтомдору, программалануучу логикалык контроллерлор, моделдөө куралдары аркылуу берилет. Өндүрүштө индустриалдык роботтор тармакка бириктирилип, адам-машина системасынын ортосундагы өз ара аракеттенүүнүн тийиштүү деңгээлин камсыз кылат. Ошондой эле, ишке ашырылган программалык симуляциянын аркасында келечекте мындай түзмөктөрдүн иштешин болжолдоо үчүн инструменттер иштелип чыккан, ал аракет жана тармак туташуусу конфигурацияларынын эң жакшы варианттарын тандоого мүмкүндүк берет.

Дүйнөнүн алдыңкы робот компаниялары

Бүгүнкү күндө өнөр жай роботторун колдонууну алдыңкы компаниялар, анын ичинде жапон (Fanuc, Kawasaki, Motoman, OTC Daihen, Panasonic), америкалык (KC Robots, Triton Manufacturing, Kaman Corporation), Германиялык (Кука) камсыз кылууда.

Бул фирмалар эмнеси менен дүйнөгө белгилүү? Fanuc'тун активдерине бүгүнкү күнгө чейин эң ылдам дельта роботу M-1iA (мындай машиналар адатта таңгактоо үчүн колдонулат), сериялык роботтордун эң күчтүүсү - M-2000iA, ArcMate ширетүүчү роботтору дүйнө жүзү боюнча таанылган.

Кука чыгарган өнөр жай роботторуна суроо-талап аз эмес. Бул машиналар Германиянын тактыгы менен иштетүү, ширетүү, чогултуу, таңгактоо, паллеттөө, жүктөө иштерин аткарышат.

Ошондой эле АКШ рыногунда иштеген жапон-америкалык Motoman (Яскава) компаниясынын продуктуларынын ассортименти: өнөр жай роботторунун 175 модели, ошондой эле 40тан ашык интеграцияланган чечимдер. АКШда өндүрүштө колдонулган өнөр жай роботтору көбүнчө ушул тармактын алдыңкылары тарабынан жасалаткомпания.

Биз өкүлдүк кылган башка фирмалардын көбү адистештирилген инструменттердин тар спектрин чыгаруу менен өз ордун толтурушат. Мисалы, Daihen жана Panasonic ширетүүчү роботторду чыгарышат.

Автоматташтырылган өндүрүштү уюштуруунун ыкмалары

Эгер автоматташтырылган өндүрүштү уюштуруу жөнүндө айта турган болсок, анда алгач катуу линиялык принцип ишке ашырылган. Бирок, өндүрүш циклинин жетишерлик жогорку ылдамдыкта, анын олуттуу кемчилиги бар - бузулуулардан улам токтоп калуу. Альтернатива катары айлануучу технология ойлоп табылган. Өндүрүштүн мындай уюштурулушу менен даярдалган тетик да, автоматташтырылган линиянын өзү да (роботтор) тегерек боюнча кыймылдайт. Машиналар бул учурда функцияларды кайталай алат жана иштен чыгуулар дээрлик жокко чыгарылат. Бирок, бул учурда ылдамдык жоголот. Идеалдуу процессти уюштуруу жогорудагы экөөнүн гибриди болуп саналат. Ал айланма конвейер деп аталат.

Өнөр жай роботу ийкемдүү автоматтык өндүрүштүн элементи катары

Заманбап "акылдуу" түзмөктөр тез реконфигурацияланат, өндүрүмдүүлүгү жогору жана жабдыктарын, материалдарын жана жасалгаларын иштетүү менен өз алдынча иштерди аткарат. Колдонуу өзгөчөлүгүнө жараша, алар бир программанын алкагында да, ошондой эле алардын ишин өзгөртүү менен, б.а. берилген программалардын белгиленген санынан туурасын тандоо менен иштей алат.

Өнөр жай роботу ийкемдүү автоматташтырылган өндүрүштүн түзүүчү элементи (жалпы кабыл алынган аббревиатура - GAP). Акыркыошондой эле төмөнкүлөрдү камтыйт:

• компьютердик долбоорлоо системасы;
• өндүрүштүн технологиялык жабдууларын автоматташтырылган башкаруу комплекси;
• өнөр жай робот куралдары;
• Автоматтык өндүрүш транспорту;
• жүктөө/түшүрүү жана жайгаштыруу түзмөктөрү;
• өндүрүш процессин башкаруу системалары;
• автоматтык өндүрүштү башкаруу.

Роботторду колдонуу практикасы жөнүндө көбүрөөк маалымат

Чыныгы өнөр жай колдонмолору заманбап роботтор. Алардын түрлөрү ар түрдүү, алар өнөр жайдын стратегиялык маанилүү тармактарында жогорку өндүрүмдүүлүктү камсыз кылат. Айрыкча, заманбап Германиянын экономикасы алардын колдонулушуна өзүнүн өсүп жаткан потенциалынын көбүн милдеттүү. Бул «темирчилер» кайсы тармактарда иштешет? Металл иштетүүдө алар дээрлик бардык процесстерде иштешет: куюу, ширетүү, согуу, жумуштун эң жогорку деңгээлин камсыз кылуу.

Адам эмгеги үчүн экстремалдык шарттар (жогорку температура жана булгануу дегенди билдирет) өнөр жайы катары, куюу негизинен роботташтырылган. Кукадан келген машиналар куюучу заводдордо да чогултулат.

Тамак-аш енер жайы да Кукадан ондуруштук керектеелер учун жабдууларды алды. "Тамак-аш роботтору" (сүрөттөр макалада берилген) көпчүлүк учурда өзгөчө шарттары бар аймактарда адамдарды алмаштырат. менен жылытылган бөлмөлөрдөгү микроклиматты камсыз кылуучу машиналарды өндүрүүдө бөлүштүрүлөттемпература 30 градустан ашпаган. Дат баспас болоттон жасалган роботтор этти чебердик менен иштетишет, сүт азыктарын өндүрүүгө катышат жана, албетте, азыктарды оптималдуу түрдө үйүп, таңгактайт.

Мындай приборлордун автомобиль өнөр жайына кошкон салымын ашыкча баалоо кыйын. Эксперттердин пикири боюнча, бүгүнкү күндө эң күчтүү жана өндүрүмдүү машиналар так “Кук” роботтору. Автомонтаждоо операцияларынын бардык спектрин жүзөгө ашырган мындай түзүлүштөрдүн сүрөттөрү таасирдүү. Ошол эле учурда, чындап эле автоматташтырылган өндүрүш жөнүндө сөз кылууга убакыт жетти.

Пластмассаларды кайра иштетүү, пластмасса өндүрүү, түрдүү материалдардан эң татаал тетиктерди жасоо адамдын ден соолугуна чындап зыян келтирүүчү булганган чөйрөдө өндүрүштө роботтор тарабынан камсыз кылынат.

"Ашпозчу" агрегаттарын колдонуунун дагы бир маанилүү чөйрөсү бул жыгач иштетүү. Мындан тышкары, сүрөттөлгөн түзүлүштөр бардык этаптарда жеке заказдарды аткарууну да, ири масштабдуу өндүрүштү уюштурууну да камсыз кылат - алгачкы иштетүүдөн жана кесүүдөн фрезерлөө, бургулоо, майдалоо.

Баалар

Учурда Кука жана Фанук чыгарган роботтор Россия жана КМШ рыногунда суроо-талапка ээ. Алардын баасы 25 000ден 800 000 рублга чейин. Мындай таасирдүү айырма ар кандай моделдердин бар экендиги менен түшүндүрүлөт: стандарттуу аз кубаттуулуктагы (5-15 кг), атайын (атайын тапшырмаларды чечүү), адистештирилген (стандарттуу эмес чөйрөдө иштөө), чоң кубаттуулуктагы (4000 тоннага чейин).).

Тыянактар

Өнөр жай роботторунун потенциалы дагы эле толук пайдаланыла электигин моюнга алуу керек. Ошол эле учурда адистердин аракетинин аркасында заманбап технологиялар уламдан-улам кайраттуу идеяларды ишке ашырууга мүмкүндүк берет.

Дүйнөлүк экономиканын өндүрүмдүүлүгүн жогорулатуу жана адамдын интеллектуалдык эмгегинин үлүшүн максималдуу көбөйтүү зарылчылыгы өнөр жай роботторунун барган сайын жаңы түрлөрүн жана модификацияларын иштеп чыгуу үчүн кубаттуу стимул болуп кызмат кылат.