Роботы манипуляторы промышленные. Промышленные роботы-манипуляторы: виды, применение и преимущества

Какие бывают основные типы промышленных роботов-манипуляторов. Где они применяются на производстве. Какие преимущества дает использование роботов в промышленности. Как выбрать подходящего робота для автоматизации.

Основные типы промышленных роботов-манипуляторов

Промышленные роботы-манипуляторы подразделяются на несколько основных типов в зависимости от конструкции и выполняемых задач:

• Традиционные манипуляторы с «рукой» на сервоприводах
• Дельта-роботы для высокоскоростных операций
• SCARA-роботы для точных сборочных работ
• Коллаборативные роботы для совместной работы с человеком
• Специализированные роботы для конкретных задач (сварка, окраска и т.д.)

Выбор типа робота зависит от требований конкретного производственного процесса. Рассмотрим подробнее особенности и сферы применения каждого типа.

Традиционные промышленные манипуляторы

Это классические промышленные роботы с многозвенной «рукой» на сервоприводах. Их основные характеристики:

• Большое количество степеней свободы (обычно 6)
• Высокая грузоподъемность (до нескольких сотен кг)
• Большая рабочая зона
• Универсальность применения

Такие роботы могут выполнять широкий спектр операций — перемещение деталей, сборку, сварку, обслуживание станков. Они являются основой автоматизации в автомобильной, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Дельта-роботы для высокоскоростных операций

Дельта-роботы имеют параллельную кинематическую схему, что обеспечивает:

• Очень высокую скорость перемещения (до 300 циклов в минуту)
• Отличную точность позиционирования
• Компактные размеры

Основная сфера применения дельта-роботов — высокоскоростная сортировка, упаковка и перемещение легких предметов на конвейерных линиях. Они широко используются в пищевой, фармацевтической, электронной промышленности.

SCARA-роботы для точной сборки

SCARA-роботы (Selective Compliance Assembly Robot Arm) специально разработаны для сборочных операций. Их особенности:

• Высочайшая точность позиционирования (до 0,01 мм)
• Компактность
• Высокая скорость работы
• Ограниченная рабочая зона в вертикальной плоскости

SCARA-роботы идеально подходят для сборки электронных устройств, монтажа компонентов на печатные платы, работы с мелкими деталями. Они широко применяются в электронной промышленности.

Коллаборативные роботы

Коллаборативные роботы (коботы) разработаны для безопасной совместной работы с человеком. Их ключевые особенности:

• Встроенные системы безопасности
• Легкий вес и компактные размеры
• Простота программирования и переналадки
• Универсальность применения

Коботы могут использоваться на небольших производствах для выполнения вспомогательных операций совместно с человеком-оператором. Они расширяют возможности автоматизации для малого и среднего бизнеса.

Сферы применения промышленных роботов-манипуляторов

Современные роботы-манипуляторы применяются практически во всех отраслях промышленности. Основные сферы их использования:

• Автомобилестроение (сварка, сборка, окраска)
• Металлообработка (обслуживание станков, сварка)
• Электронная промышленность (монтаж компонентов, сборка)
• Пищевая промышленность (упаковка, паллетирование)
• Фармацевтика (фасовка, упаковка)
• Производство пластмассовых изделий
• Деревообработка
• Логистика и складское хозяйство

В каждой отрасли роботы выполняют специфические задачи, повышая производительность и качество продукции.

Преимущества использования роботов в промышленности

Внедрение роботов-манипуляторов дает производству ряд важных преимуществ:

• Повышение производительности труда в 2-5 раз
• Улучшение качества и стабильности продукции
• Сокращение брака
• Экономия производственных площадей
• Возможность работы 24/7 без перерывов
• Снижение влияния человеческого фактора
• Повышение безопасности труда
• Быстрая переналадка производства

Все это в конечном итоге ведет к снижению себестоимости продукции и повышению конкурентоспособности предприятия.

Как выбрать промышленного робота для производства

При выборе робота-манипулятора необходимо учитывать следующие ключевые факторы:

• Тип выполняемых операций
• Требуемая грузоподъемность
• Необходимая рабочая зона
• Требования к точности и скорости
• Условия эксплуатации (температура, запыленность и т.д.)
• Возможность интеграции с другим оборудованием
• Простота программирования и обслуживания
• Стоимость робота и его эксплуатации

Правильный выбор робота позволит максимально эффективно автоматизировать производственные процессы и быстро окупить инвестиции.

Заключение

Промышленные роботы-манипуляторы уже стали неотъемлемой частью современного производства. Их применение позволяет значительно повысить эффективность, качество и безопасность производственных процессов. При грамотном выборе и внедрении роботы становятся мощным инструментом повышения конкурентоспособности предприятия.

Технологии робототехники продолжают стремительно развиваться. Появляются новые типы роботов, расширяются их возможности, улучшаются характеристики. Все это открывает новые перспективы для автоматизации промышленности и создания «умных» производств будущего.

виды использования, для чего нужны, примеры применения в производстве и разновидности

В статье рассказывается о выгоде автоматизации производства, производителях роботов, а также об основных типах промышленных роботов и примерах их применения в различных отраслях.

Содержание

Перспективы применения

Одна из причин быстро нарастающей автоматизации труда — робототехника становится дешевле. За прошлое десятилетие цена роботов снизилась почти на 30%, на следующие 10 лет прогнозируется уменьшение их стоимости еще на 20—22%. Робототехника не только продолжает развиваться на крупных предприятиях, но и уверенно продвигается в область среднего и малого бизнеса.

Почти все ведущие производители робототехники теперь выпускают роботов-манипуляторов и коллаборативных роботов, предназначенных для МСП, но, что интересно, крупные промышленные компании тоже часто покупают их наряду с традиционными промышленными роботами.

Компании Changying Precision Technology, Mcdonald’s, Vanguard Plastics Corp и FANUC Robotics провели ряд практических исследований. Результаты показали, что:

• роботы успешно заменяют людей и дешевле обходятся на производстве, чем работники; 
• каждый может заменить несколько десятков рабочих вместе взятых;
• за 12-15 лет эксплуатации роботы не только окупают себя, но и увеличивают норму выработки продукции во множество раз.

Расчет конечной выгоды установки и эксплуатации робота из книги: Robotics application in flexible manufacturing systems: prospects and challenges in a developing country Bello S.K.

Финансовые реалии приведены зарубежные, но в общих чертах становится приблизительно понятен порядок сроков окупаемости.

Источник: politsturm.com

Основные преимущества

• Снижение затрат на рабочую силу;
• ускорение производственных процессов;
• повышение точности и уменьшение брака;
• экономия материала;
• энергосбережение;
• пониженная стоимость обработки;
• совершенствование управления;
• более низкая стоимость инвентаря;
• гибкость при переходе на другой проект.

Производители промышленных роботов

Компаний по производству роботов очень много, рассмотрим некоторые из них.

Fanuc

Число установленных по всему миру роботов: 400 000 (данные 2018 года)

На фото: FANUC M900ia-600

Японская компания, специализирующаяся на автоматизации производства и крупнейший производитель промышленных роботов в мире, судя по количеству роботов-манипуляторов, установленных на заводах всего мира.

В прошлом году компания отметила производство своего 500-тысячного промышленного робота и расширяет ассортимент своей продукции, чтобы включать все новые типы роботов.

Ассортимент промышленных роботов FANUC очень велик: дельта-роботы, роботы для покраски, сварки, паллетирования, монтируемые сверху т. д.

Пример применения

Источник: fanuc.eu

Компания Flexlink, создающая автоматизированные конвейерные системы, использует на новой линии для фармацевтических блистерных упаковок дельта-робота FANUC M-1iA в паре с шарнирным роботом LR Mate 200iD. Первый робот выравнивает положение неправильно ориентированных изделий, а также оценивает их качество (некачественное возвращает). Если все в порядке, кладет изделие на промежуточную ленту и выравнивает перед зоной сборки. Далее LR Mate 200iD укладывает изделия в упаковку. Скорость работы 60 штук в минуту.

Видео показывает широкий спектр решений промышленной автоматизации с использованием роботов FANUC: Обслуживание станка, укладка на поддоны (паллетизация), удаление лишнего материала с детали, точечная сварка и пр.

Hanwha

Hanwha HCR-5 cobot

Hanwha является одним из крупнейших конгломератов в Южной Корее. Производство роботов — лишь небольшая часть ее деятельности.

Ее коллаборативный робот  — первый в своем роде в Южной Корее. Коботы —  удачное решение для мелких производителей. Такие роботы стали популярны, потому что ими легче управлять, по сравнению с обычными промышленными, получая при этом те же преимущества. К тому же они дешевле в обслуживании.

Пример применения

HYRobotics HCR-5 подает шоколад.

Видео демонстрирует, как робот забирает обработанные детали у станка ЧПУ.

Kuka

Количество установленных по всему миру роботов: 80 000

KUKA предлагает промышленных роботов в широком диапазоне, с различной грузоподъемностью и охватом. Их используют на самых разных производствах для выполнения операций по сварке, погрузке, паллетированию, упаковке, обработке, сборке и других.

Пример применения

Дуговая сварка с помощью роботов на заводе Gestamp.

Специалисты Gestamp производят рамы лестничного типа для автомобилей  Volkswagen. Завод Gestamp в Билефельде использует полностью автоматическую систему дуговой сварки от KUKA Systems, чтобы обеспечить высочайшее качество, надежность процесса и высокую производительность при минимальной потребности в рабочей силе.

Universal Robots

Количество роботов, установленных по миру: 20 000

Universal Robots — это датский производитель небольших гибких промышленных коллаборативных роботов.

Компания в свое время предложила много нового, а главное — возможность использовать более мелких и недорогих роботов, которых не требовалось отделять от работников-людей. В 2008 году появился первый UR5. В 2012 году был запущен второй робот — UR10. В 2015 году анонсировали UR3.

Фантастический успех Universal, вероятно, отчасти связан с тем, что ее робот был первым коботом в его нынешнем виде — автономным и работающим в сотрудничестве с людьми. Но что еще более важно — это превосходная конструкция, которой подражают другие производители роботов.

Пример применения

Робот UR на заводе Continental работает со станком с ЧПУ.

В 2016 году компания Continental приобрела несколько роботов UR 10 для автоматизации погрузки и разгрузки печатных плат и монтажа компонентов  Время перехода с одного режима обработки на другой сократилось вдвое, по сравнению с ручным трудом.

uFactory

UFactory xArm

UFactory — китайский стартап. Выпустил настольных роботов-манипуляторов для обучения и малого бизнеса, экономичных и интуитивно понятных, среди них uArm Swift Pro — модель для образования и xArm System — линейка коботов для производства.

xArm выпускается в трех версиях: 5-шарнирный xArm 5 Lite, с грузоподъемность до 2 кг, более гибкий 6-шарнирный xArm6 (5 кг) и 7-шарнирный xArm 7, который перемещает груз до 3,5 кг.

Пример применения

Видео демонстрирует использование uArm Swift Pro для 3D-печати.

Применение промышленных роботов в различных отраслях промышленности

В апреле 2019 года International Federation of Robotics предварительно оценила уровень внедрения роботов на 2018 г. по отраслям во всем мире:

Автомобильная промышленность по-прежнему лидирует по внедрению робототехники. Вместе с электротехнической/ электронной отраслью они охватывают примерно 60% рынка. Хотя количество продаж несколько снизилось по сравнению с 2017 годом, что неудивительно — в этих отраслях роботизация началась давно и проводилась бурными темпами — прогноз на будущее весьма положительный.

Нарастают темпы внедрения промышленных роботов в металлургии, химической, пищевой промышленности и др.

Промышленные роботы могут применяться везде, где требуется точность, скорость, где надо выполнять монотонные или опасные для человека операции или работать в агрессивной среде…

Ниже даны всего лишь несколько примеров использования робототехники в различных отраслях.

Автомобильная промышленность

Линия сборки Audi. Источник: fanuc.eu

AUDI Hungary — одна из компаний с крупнейшим оборотом и экспортом в Венгрии,  производит автомобили при поддержке промышленных роботов FANUC

Производство электроники

Робот KR 6 R900 держит плату и паяет. Источник: kuka.com

Компания ALNEA Sp. z.o.o. специализируется производстве тестовых приборов по индивидуальному заказу. Для селективной пайки печатных плат используется робот KUKA KR 6 R900. В результате ALNEA добилась высочайшей точности пайки и снижения времени производственного процесса вдвое.

Видео показывает роботизированную сборку модулей ЦП и памяти на печатной плате.

Пищевая промышленность

На фото: UR коботы упаковывают продукты питания. Источник: universal-robots.com

Atria Scandinavia — шведский производитель вегетарианских продуктов и деликатесов. Каждый день  упаковывается, маркируется и укладывается в штабеля масса продуктов. Процесс оптимизирован: коллаборативные манипуляторы UR 10  готовят к отправке более 200 позиций на каждой производственной линии в час. Срок окупаемости роботов — 1 год.

Сельское хозяйство

Agrobot SW6010. Источник: agrobot.com

Робот — сборщик клубники. На первый взгляд может показаться, что это трактор. Машина использует сенсоры и манипуляторы, чтобы обнаружить спелую клубнику и сорвать ее.

Типы промышленных роботов

Роботы классифицируются по самым разнообразным критериям: по выполняемым операциям, грузоподъемности, управлению, устройству и техническим особенностям. Робототехника развивается так стремительно, что ГОСТы и стандарты за ней не успевают. Часто модели можно отнести не к одной, а к нескольким категориям.

Здесь мы проведем условное деление на основные типы.

Если хотите больше узнать о классификации роботов — следите за обновлениями, скоро у нас появится отдельная статья, подробно раскрывающая эту тему.

Специализированные роботы

Это роботы для выполнения операций определенного типа, чья функциональность определена конструктивно. К ним относятся сварочные роботы, роботы для монтажа компонентов на электронных печатных платах, медицинские роботы и т.д.

Роботы для паллетирования

Их задача укладывать изделия в паллеты по заданной программой схеме и выполнять погрузочно-разгрузочные работы.

Источник: fanucamerica.com

Роботы fanuc серии M410 предназначены для работы со средними и тяжелыми грузами (до 700 кг)

Роботы для сварки

Источник: www.fanucamerica.com

Роботы серии FANUC Arc Mate могут выполнять дуговую и лазерную сварку, а также паять.

Роботы для покраски

Два робота FANUC Paint в процессе окраски. Источник: nordrobotics.lt

Оснащенные распыляющими устройствами роботы успешно применяются для нанесения лакокрасочных покрытий в производствах разных направлений — от создания потребительских товаров, до тяжелого машиностроения.

Роботы-манипуляторы

Традиционные

Источник: sealing-system.dk/

Традиционные промышленные роботы-манипуляторы представляют собой робо-руку на сервоприводах с большим количеством степеней свободы, движения которой ограничены обычно ее размерами и тем, куда может дотянуться закрепленный на ней инструмент. Такого типа роботы могут поворачиваться вокруг основания и выдвигать инструмент под разными углами, совершая движения со сложной траекторией.

Полезны при выполнении множества различных операций — применение ограничено лишь наличием инструментов, которые можно интегрировать в конструкцию.

Это могут быть захваты или пневматические присоски — служат для перемещения предметов, погрузки и паллетирования; аппараты для сварки или 3D-печати, распылители краски и многое другое.

Робот KUKA KR AGILUS делает болты с нарезкой и проверяет результат. Источник: kuka.com

Дельта-роботы

Источник: coro.etsmtl.ca

Часто выполняют фасовочные и монтажные работы на конвейерах роботы, основанные на дельтообразной механике. Роботы такого типа конструктивно устроены так, что совершают движения очень точно и быстро. Такая конфигурация широко применяется в пищевой, фармацевтической и электронной промышленности — они раскладывают электронные компоненты по печатным платам для последующей пайке, наполняют упаковки мелкими деталями и производят другие операции, при которых нужна не только точность, но и скорость.

На фото: Дельта-роботы FANUC M-2iAs пакуют бельгийские вафли. Источник: fanuc.eu

Роботы типа SCARA

Источник: hannovermesse.de

Основанные на кинематической схеме SCARA, эти роботы имеют отличную точность и повторяемость — выше, чем у традиционных манипуляторов рычажного типа и дельта-роботов — но, как правило, меньше степеней свободы и намного меньшую область работы, что обусловлено конструктивными особенностями.

На фото: OMRON i4 SCARA, fa.omron.co.jp

Применяются там, где важна точность и нет необходимости в большой области доступа — для комплектации изделий деталями, контроля качества, захвата и перемещения комплектующих.

На фото: Робот Epson Scara очень быстро сортирует мячи для гольфа.

Роботы для обслуживания станков

Фото: fanuc.eu

Роботы могут обслуживать один станок или несколько сразу. Некоторые модели подходят для того, чтобы монтироваться сверху: они крепятся на рельс, под прямым  углом к стене, или на линейную ось, к потолку. Это удобно, когда производственная площадь ограничена. По направляющим роботы могут перемещаться от станка к станку. Это могут быть роботы с разным устройством, в зависимости от рациональности применения того или иного механизма на данном участке производства.

Робот UR работает с токарным станком с ЧПУ, источник: CNC Programmer

Применяются для загрузки материала в станки с ЧПУ, выемки готовых деталей, технического обслуживания станков — смазки, замены режущего инструмента или печатающих головок.

Промышленный робот обслуживает станок с ЧПУ. Источник: cnc-machine-tools.com

Коллаборативные роботы

Источник: robots.com

Коллаборативные роботы — коботы — работают в непосредственной близости от человека и вместе с ним. Их система обратной связи, построенная на различных сенсорах и специальных алгоритмах работы, позволяет избежать столкновения движущихся частей робота с человеком и другими посторонними объектами, не предусмотренными программой работы.

Изначально коботами назывались компактные роботы-помощники, как на фото выше, но сейчас к ним можно отнести всех роботов, способных на тесное сотрудничество с человеком без опасности для него.

Подробнее и больше о коллаборативных роботах узнайте из нашей недавней статьи «Коллаборативный робот: что это такое — определение и применение».

Заключение

Сегодня робототехника используется шире, чем когда-либо, производителям все чаще приходится использовать автоматизацию, чтобы оставаться конкурентоспособными.

Применение роботов на производстве рентабельно для компании практически любого размера — оно обычно повышает не только производительность, но и качество продукции, а также улучшает условия труда для живых сотрудников.

Всем, кто хочет автоматизировать свое производство, специалисты Top 3D Shop помогут выбрать наиболее подходящие устройства из широкого ассортимента промышленных роботов. Обращайтесь!

Подписывайтесь на наш телеграм-канал с отборными кейсами Роботизации и Автоматизации со всех уголков мира:

https://tglink.ru/easy_robotics 

Узнайте больше о возможностях усовершенствовать ваше производство интеграцией нового оборудования:

Промышленные роботы для производства

Промышленные роботы

 ⇒ Промышленные роботы

Промышленные роботы — манипуляторы консольного типа , предназначенные для обслуживания термопластавтоматов и станков с ЧПУ. 

Под обслуживанием станков понимается загрузка-выгрузка заготовок, деталей и их межстаночное транспортирование. Также, пока станки выполняют свои основные функции, робот может производить вторичные операции: маркировка, обрезка, продувка и т.п. 

Роботы используются для обслуживания фрезерных, токарных и шлифовальных станков с ЧПУ, литейного оборудования, штамповочных и ковочных прессов, обрабатывающих центров и т.д. Роботы производятся серийно, либо по индивидуальному техническому заданию заказчика. Они могу иметь разные размеры, обладать разным классом точности, разной скоростью передвижения, разной грузоподъёмностью и иметь, например, 3,4 или 5 осей перемещения. Всё зависит от поставленных перед роботом задач. 

Роботы-манипуляторы GRINIK (GRINIK ROBOTICS) разработаны и производятся Российской компанией АвангардПЛАСТ в г. Новосибирске

Видео работы промышленного робота GRINIK на производстве у клиента г. Новосибирск:

Видео работы промышленного робота GRINIK на производстве у клиента г. Новосибирск:

Видео работы промышленного робота GRINIK на производстве у клиента в г. Рязань:

Видео работы промышленного робота GRINIK на производстве у клиента в г. Ростов-на-Дону:

Видео работы промышленного робота GRINIK на производстве у клиента в г. Москва:

Видео работы промышленного робота GRINIK на производстве у клиента в г. Новосибирск:

Видео работы промышленного робота GRINIK на производстве у клиента в г. Новосибирске:

Компания АвангардПЛАСТ автоматизировала производство у клиента в г. Новосибирске (Сверлильный станок с ЧПУ — двухкоординатный (Российское производство):

Видео работы промышленного робота GRINIK на выставке:

Видео работы промышленного робота GRINIK при литье тонконкостенных изделий на высокоскоростном термопластавтомате:

Преимущества роботов на производстве:

• Экономия на кадрах. Экономия на фонде заработной платы: применение роботов позволяет значительно сократить количество сотрудников на производстве;
• Достижение предельной производительности станков; 
• Увеличение производительности труда; 
• Экономическая эффективность – стоимость изготовления продукции уменьшается;
• Стабильность производственных циклов; 
• Исключение человеческого фактора;
• Высокий коэффициент использования станка. Отсутствие человеческих слабостей: работа без перерывов в круглосуточном режиме, со стабильным результатом;
• Отсутствие несчастных случаев на производстве; 
• Экономия производственной площади. 
  

Робот-манипулятор является универсальным устройством и может использоваться в различных производственных линиях.

В зависимости от технического задания робот может быть оборудован различными исполнительными механизмами: 

• механические, магнитные или вакуумные захваты; 
• фреза; 
• ножницы; 
• сварочная головка;
• лазерный сканер; 
• система заливки силиконового уплотнителя или клея; 
• и много другое.
  

Сравнение роботов-манипуляторов с роботами антропоморфного типа

В сравнении с антропоморфными роботами-манипуляторами наш робот обладает рядом преимуществ:

1. Малая стоимость, приводящая к быстрой окупаемости их внедрения на предприятиях. 
   Меньшая стоимость роботов достигается не только благодаря низкому курсу рубля к основным мировым валютам, но и благодаря простой архитектуре робота, позволяющей использовать недорогие компоненты и существенно экономить на сборочных процессах в производстве наших роботов, благодаря простоте монтажа. 
2. Масштабируемость. 
   Универсальность и простота конструктива робота позволяет выпускать его в различных модификациях, не подвергая каким-либо сложным конструктивным изменениям, и как результат низкая стоимость всех типоразмеров робота. Благодаря масштабируемости по заданию заказчика робот выпускается в кратчайшие сроки, требуемого размера, с требуемой грузоподъёмностью. Это может быть маленький лёгкий робот или большой тяжёлый, но при этом основная архитектура робота остаётся неизменной.
3. Простота. 
   Простота конструкции робота приводит к его универсальности в плане использования компонентов для его сборки. В производстве роботов мы стараемся по максимуму использовать российские комплектующие, однако, по желанию заказчика, можем собрать робота на дорогих европейских или японских компонентах, можем использовать корейские, китайские или тайваньские комплектующие. 

Промышленный робота GRINIK на выставке Технопром-2018 играет в баскетбол

Закажите промышленных роботов!

Узнайте цену и закажите промышленных роботов-манипуляторов Российского производства для Вашего производства через форму обратной связи прямо сейчас! 

Роботы в промышленности — их типы и разновидности / Блог компании Top 3D Shop / Хабр

Что это?

Это статья об индустриальном применении робототехники. Применение роботов в промышленности началось, по историческим меркам, не так давно — чуть больше, чем полвека назад, но сейчас уже мало какое производство можно представить себе без автоматических линий, без стальных

манипуляторов

и зорких стеклянных зрачков роботов — эти железные ребята прочно вошли в большинство производственных процессов и уходить не собираются.

Несмотря на такое обширное, почти повсеместное распространение роботов, лишь специалисты в полной мере представляют себе весь спектр их возможностей. В этой статье мы приоткроем дверь в мир промышленной робототехники для широкого круга читателей: опишем некоторые разновидности производственных роботов и сферы их применения. Нельзя объять необъятное в одной статье, но, если читателям будет интересно, мы обязательно продолжим.

Так какие они бывают — роботы?

Есть несколько классификаций промышленных роботов: по типу управления, по степени мобильности, по области применения и специфике совершаемых операций.

По типу управления:

Управляемые роботы: требуют, чтобы каждым их движением управлял оператор. В силу узости областей применения распространены мало. Да и не совсем роботы.

Автоматы и полуавтономные роботы: действуют строго по заданной программе, зачастую не имеют сенсоров и не способны корректировать свои действия, не могут обойтись без участия рабочего.

Автономные: могут совершать запрограммированный цикл действий без участия человека, согласно заданным алгоритмам и корректируя свои действия по мере необходимости. Такие роботы способны полностью перекрыть поле деятельности на своем участке конвейера, без привлечения живой рабсилы.

По функциям и сфере применения:

Роботы разделяются по назначению и исполняемым функциям, вот лишь некоторые из них: промышленные роботы бывают универсальные,

сварочные

, машиностроительные, режущие, комплектовочные, сборочные, упаковочные, складские, малярные.

Это далеко не полный перечень: количество всевозможных вариантов постоянно растет и все перечислить невозможно в рамках одной статьи. Можно лишь с уверенностью сказать о том, что вряд ли найдется такая область человеческой деятельности, где роботы не смогли бы сделать труд человека более творческим, взяв всю монотонную и опасную часть работы на себя.

Другие методы классификации

У каждой энциклопедии, каждого справочника и каждого производителя своя классификация и типология роботов. Что и не удивительно — зачастую она определяется сугубо специфическими нуждами и частным подходом того, кто её составляет.

Помешает ли это нам рассмотреть некоторые образцы и понять — что же они умеют? Нет конечно. Поехали.

Рассмотрим образцы

Среди промышленных роботов выделяется продукция таких известных фирм, как Kuka, Fanuc, Universal Robots, некоторые образцы которых мы рассмотрим чуть ниже.

KUKA KR QUANTEC PA Arctic

KUKA KR QUANTEC PA

— один из лучших роботов-палетоукладчиков на рынке.

KUKA KR QUANTEC PA Arctic

— его модификация, робот функционирующий при экстремально низких температурах. Он создан для работы преимущественно в морозильных камерах, при температурах до -30 °C. Электронные и механические части аппарата не нуждаются в защите от мороза, снега, инея, а также не выделяют излишнего тепла. Радиус действия манипулятора модификации Арктик, как и у стандартного KUKA KR QUANTEC PA, составляет 3195 мм, а полезная нагрузка — до 240 кг. Аппарат идеален для применения в пищевой промышленности и в условиях крайнего севера. Кроме составления штабелей из паллетов, робот может выполнять и другие манипуляции, ведь точность его движений, а точнее говоря — стабильность повторяемости позиционирования, составляет 0,06 мм.

FANUC M-2000iA/1200

FANUC M-2000iA/1200

— пятиосевой грузоподъемный робот поднимающий до 1200 кг и перемещающий этот груз на расстояние до 3,7 м — идеален в качестве погрузчика, так как работает без участия человека, что практически сводит к нулю опасность травматизма. Работает при температурах 0°C — +45 °C. Стабильность повторяемости — 0,03 мм.

Крайне прочный аппарат.

Universal Robots — UR10

UR10

— самый крупный из манипуляторов Universal Robots и это коллаборативный робот, проще говоря — он создан для работы с другим оборудованием и помощи в работе человеку.

Манипулятор модели UR10 имеет радиус действия 1,3 м и поднимает груз до 10 кг. Его можно использовать с сельскохозяйственным, фармацевтическим, технологическим и многим другим оборудованием. Компактно размещается на рабочем месте человека, чтобы стать ему “третьей рукой”, легко программируется и быстро настраивается.

UR10 умеет завинчивать, клеить, сваривать и паять, производить литьевые и сборочные работы.

Также роботы Universal Robots применены в проекте Voodoo Manufacturing: Project Skywalker компании Medium Corporation — это фабрика 3D-печати, многие операции на которой выполняют именно роботы-манипуляторы. Такие действия, как замена платформ для печати, сбор и складирование готовых изделий больше не требуют неустанного внимания персонала.

Особенно интересны универсальные роботы, так как именно они, в силу своего назначения, снабжены наиболее адаптивными системами управления.

Rethinkrobotics

Это такие роботы, как Baxter и Sawyer производства Rethinkrobotics.

Baxter — многофункциональный робот с двумя манипуляторами и системами обратной связи и самообучения.

Его 7-осевые манипуляторы способны почти на всё, на что способна рука человека, в том числе — имеют обратную связь и могут контролировать прилагаемые усилия. Это, плюс ещё особенности дизайна, делают Бакстера безопасным для живых рабочих — его рабочее место не нуждается в ограждении, да и вообще — места он занимает немного, что здорово экономит пространство в цеху. Пара бакстеров способна успешно работать вместе.

Бакстер интересен еще и тем, что не требует тщательного подробного программирования каждого своего действия — “учить” его можно не только через интуитивно понятное визуальное приложение, но и прямо на рабочем месте — повторяя показанные движения он запоминает их и применяет в дальнейшем.

Sawyer — “младший брат” Бакстера — удивительно компактный и легкий робот-манипулятор, он весит всего 19 килограмм и может быть установлен почти где угодно, не занимая при этом много места.

Точность действий Сойера доходит до 0,1 мм, что позволяет использовать его в сотнях видов комплектовочных, сборочных и других конвейерных работ.

Оба робота легко переобучаются для выполнения новых функций даже без применения традиционного программирования и столь же просто перемещаются с одного рабочего места на другое.

Гибридное производство

Stratasys Infinite-Build 3D Demonstrator

Очень интересным представляется подход компании Stratasys, которая создала промышленный аппарат нового типа — гибрид робота и 3D-принтера.

Конечно, любой 3D-принтер обладает признаками робота, но тут — это совершенно традиционной формы роботизированный манипулятор, имеющий в том числе и функцию FDM-печати. Stratasys Infinite-Build 3D Demonstrator предназначен, прежде всего, для авиационного и космического производства, в котором так важна его способность производить печать на вертикальных поверхностях неограниченной площади, в соответствии с концепцией “infinite-build” — “бесконечное построение”. С работой над проектом связаны такие монстры, как аэрокосмический гигант Boeing и автоконцерн Ford, которые предоставили Stratasys спецификации по необходимым характеристикам получаемых изделий.

Восьмиосевой механизм манипулятора, обилие специально разработанных композитных материалов для печати, традиционно высокое качество изготовления — все говорит нам о том, что у этого аппарата и его потомков большое будущее.

3D Systems — Figure 4

Figure 4

компании 3D Systems — модульная робототехническаяя система для автоматизации стереолитографической 3D-печати, ни больше, ни меньше.

Это целый автоматический комплекс, который способен производить новые изделия каждые несколько минут — в отличие от нескольких часов на обычных SLS-принтерах.

Кроме того, в цикл уже включены и такие этапы, как промывка, отделение поддержек и дозасветка, а не только первичная экспозиция. Все это Figure 4 делает сам, без вмешательства оператора в процесс работы.

Благодаря модульности, на основе Figure 4 можно создать достаточно крупные автоматические линии, используя стандартные компоненты.

Этот комплекс был представлен общественности в этом году, на выставке The International Dental Show в Кёльне, как и новый 3D-принтер ProJet

CJP 260Plus

— полноцветный 3D-принтер предназначенный для анатомического моделирования медицинских изделий и быстрого прототипирования любых промышленных образцов.

Принтер также роботизирован — снабжен системой автоматической загрузки, удаления и переработки печатного порошка.

Можно с уверенностью сказать, что комплексный подход к 3D-печати — часть производственной культуры будущего. Он даст радикально новое сочетание скорости, точности, удобства и снижения себестоимости изделий.

Carbon — Carbon SpeedCell

Carbon SpeedCell — технологическое решение от компании Carbon, которое включает в себя новый 3D-принтер The M2, работающий по технологии CLIP, и финишинговый аппарат для стереолитографических распечаток Smart Part Washer.

CLIP — технология бесслойной стереолитографической печати, обеспечивающая скорость от 25 до 100 раз быстрее обычной SLS и новый уровень качества поверхности.

Система CLIP (Continuous Liquid Interface Production) позволяет получить невозможные ранее формы изделий требующие минимальной постобработки. Точных характеристик аппаратного комплекса производитель пока не предоставил, но сам подход уже радует — это почти готовое решение для любой мастерской, в которой требуется стереолитографическая печать.

DMG MORI — LASERTEC 65 3D

Аппарат сочетающий в себе несколько разных подходов к обработке деталей: это и классический фрезерный станок с программным управлением — пятиосевой и весьма точный, и лазерный режущий инструмент с теми же степенями свободы, и печатающий металлом 3D-принтер с технологией лазерного напыления. Сложно представить себе операцию, которую не смог бы произвести этот станок с металлической деталью. Гибридный подход: фрезеровка заготовки, наплавление недостающих деталей или печать с нуля и чистовая обработка — все операции могут произведены с деталью за один подход, в рамках одной заданной программы, без прерывания технологического цикла. Размер обрабатываемой и/или печатаемой детали составляет до 600 на 400 мм, а вес может быть до 600 кг.

Такое МФУ для работы по металлу уже многое изменило в культуре производства штучных и мелкосерийных изделий, а в ближайшее время подобный подход может распространиться и на серийное производство.

EOS — Additive Manufacturing

Компания EOS создала манипуляторы, которые способны производить различные операции, где требуется захват и перемещение детали. Разработки EOS в этой области основываются на наблюдениях за поведением животных, в частности — этот манипулятор создан по примеру хобота слона.

Такой робот-манипулятор может быть использован во множестве промышленных операций, как то: в транспортировке и упаковке, в перемещении деталей из одной рабочей зоны в другую, например — из 3D-принтера в камеру пост-обработки, чтобы исключить участие человека на этом этапе.

Вот так он устроен:

Также компания спонсирует и представляет проект Roboy — это мобильный гуманоидный робот, который способен выполнять любые движения свойственные человеку и служить помощником на производстве.

Concept Laser и Swisslog — M Line Factory

Известный производитель печатающих металлом 3D-принтеров, Concept Laser заключил соглашение с компанией Swisslog, их общий проект — M Line Factory, это система перемещения металлических 3D-печатных деталей между станками Concept Laser с помощью роботов Swisslog.

Компании продолжают совершенствование аппаратных комплексов для 3D-печати металлом. Роботизированные составляющие этих машин способны провести деталь через весь цикл — от загрузки проекта в память, до выхода готового изделия на склад, — без необходимости вмешательства оператора.

Additive Industries — The MetalFAB1

Единственная в своем роде установка — единая система для печати, транспортировки из рабочей камеры и хранения готовых деталей. Фактически — готовый цех металлической 3D-печати в одном корпусе.

Существуют роботы, которые способны выполнять функции сварочных и фрезерных станков c программным управлением.

А также такие, которые обслуживают традиционные фрезерные ЧПУ-станки, увеличивая их производительность.

Например, вот так это делает упомянутый выше Sawyer:

Выводы

Роботы в современной промышленности везде. Они в любом цеху и в любой области производства. И это нормально: роботы экономят деньги работодателей, а рабочих спасают от вредной и монотонно-отупляющей работы; роботы работают круглосуточно и безостановочно; роботы намного точнее живых рабочих — они не устают, у них не “замыливается глаз”, их сенсоры и системы позиционирования способны сохранять точность до сотых долей миллиметра.

Пока мы видим их еще не везде — многие производственные процессы скрыты от рядового пользователя, да и не особо интересны обычно, — но совсем скоро невозможно будет не замечать того, что подавляющая часть всех материальных благ производится умными машинами.

»

Хотите больше интересных новостей из мира 3D-технологий?

Подписывайтесь на нас в соц. сетях:

Подписывайтесь на наш телеграм-канал с отборными кейсами роботизации и автоматизации со всего мира: https://tglink.ru/easy_robotics

Промышленные роботы Mitsubishi Electric MELFA

Компания АО «Автоматика-Север» предлагает промышленные роботы для малых и средних робототехнических приложений. Мы поставляем продукцию Mitsubishi Electric, которая представлена серией промышленных роботов MELFA, по выгодным ценам.

В наличии высокоточное оборудование и устройства для сборки, упаковки, транспортировки мелких и средних изделий до 20 кг.

АО «Автоматика-Север» – официальный дистрибьютор японской корпорации. Мы также являемся авторизованным сервисным центром по ремонту промышленного оборудования Mitsubishi Electric.

Наша компания:

1. Дает исчерпывающую информацию об устройствах и консультации по выбору. Мы учитываем все нюансы эксплуатации и технологических процессов на предприятии заказчика.
2. Предоставляет полную техническую и консультационную поддержку оборудования. Мы делаем гарантийный и постгарантийный ремонт, подробно отвечаем на все вопросы по эксплуатации.
3. Обучает персонал клиента эксплуатации роботов. Мы регулярно проводим семинары.

 

Особенности промышленных роботов MELFA

В нашем каталоге представлено 5 серий роботов для различных производственных задач.

Оборудование можно применять как готовое решение на базе отдельного контроллера, так и встраивать в системы АСУТП. Роботы поддерживают протоколы связи Ethernet, USB, интерфейс камеры, подключение дополнительных энкодеров. Устройства имеют функции интеграции FA-IT.

Серия MELFA обладает:

• Высокой точностью. Стабильность повторения составляет не менее ± 0,02-0,01 мм, для прецизионных роботов – не меньше ± 0,005 мм. Оборудование можно применять для производства микроэлектроники.
• Значительной производительностью. Время рабочего цикла промышленных роботов для микро манипулирования составляет 0,32-0,29 с, оборудования потолочного монтажа – до 150 захватов в минуту.
• Универсальностью. У нас есть оборудование для различных условий эксплуатации исполнения IP20-IP65, наш ассортимент также включает модели для особо чистых зон ISO ISO 3-ISO 5.

Оборудование Mitsubishi Electric поддерживает совместную работу с другими устройствами и комплектуется соответствующим приложением. Установка многозадачных промышленных роботов дает значительный технический и экономический эффект. Внедрение роботов на вашем производстве позволит значительно увеличить производительность, повысить качество и снизить стоимость продукции.

По вопросам поставки оборудования звоните +7 (812) 718-32-38, АО «Автоматика-Север» также оказывает услуги монтажа и наладки промышленных роботов на объекте. Наша компания поставляет лучшее в своем классе оборудование для различных производственных задач.

Какие промышленные роботы лучше: китайские или японские?

Почему многие заказчики склоняются к выбору китайских аналогов промышленных роботов манипуляторов? Из-за цены? Давайте разберёмся стоит ли экономить на сварочных роботах на предприятии.

 

Cодержание статьи:

 

 1. 

Введение

Уже несколько десятилетий промышленность практически во всех областях движется по пути автоматизации. Многие предприятия отказываются от ручного труда и отдают предпочтения автоматизированным линиям с использованием роботов-манипуляторов, которые могут варить, упаковывать и перемещать продукцию независимо от времени и при этом не чувствуют усталости.

Конечно такое развитие современной промышленности не могло не повлечь большое развития различных брендов и производителей этих самых роботов. Сейчас на рынке доминируют несколько стран производителей, таких как Япония, Китай и несколько других поставщиков. Все они имеют разную цену и характеристики, но, как и в любой другой сфере можно разобраться какие же производители лучше, надёжнее и выгоднее приобретать на своё производство.

Для начала разберемся что же такое роботы-манипуляторы и на какие разновидности они делятся.

 

2. Для чего нужны роботы-манипуляторы?

Роботы-манипуляторы – тип промышленных умных роботов с функциями, аналогичными движениям человеческой руки. Робот-манипулятор может использоваться как отдельная единица, так и находится в составе роботизированного комплекса.

Одним из самых распространённых роботов-манипуляторов принято считать сварочный. Такие используются как на предприятиях мирового масштаба, например, для сварки автомобилей, так и на точечных производствах, например, для выпуска определенных деталей для металлических изделий.

Так же роботы-манипуляторы используются для различных задач, таких как перемещение, заточка, вырезка, покраска и другие производственные процессы.

 

Из можно задействовать в совершенно различных сферах деятельности:

— Автомобильная промышленность

— Разработка электротехники

— Металлообработка

— Химическая промышленность

— Медицина и фармацевтика

— Продовольствие и сельское хозяйство

— Образование

 

Подробнее изучить роботизацию Вы можете в наших статьях:

 

Когда встаёт вопрос роботизации своего производства советуем обратить внимание на такие параметры:

— Назначение

— Грузоподъемность

— Условия эксплуатации

— Повторяемость траектории 

— Радиус действия

— Электрические данные,

— Человеко-машинный интерфейс

— Периферийное оборудование

— Пусконаладочные работы и последующий сервис

 

3. Обзор китайских роботов: мощность, цена, поддержка

Определённый сегмент рынка промышленных роботов занимает китайское производство роботов-манипуляторов. Они обычно дешевле своих конкурентов, и имеют свои достоинства и недостатки. Конечно, на момент написания статьи данный вариант ещё не так развит на в СНГ. Поставки таких роботов начались сравнительно недавно (около 1 года на момент 2020 года). Поэтому срок эксплуатации можно оценивать только с точки зрения японских аналогов. У YASKAWA он превышает 10 лет. Каким он будет у китайских роботов, пока остаётся только предполагать.

Следующим важным аспектов при выборе сварочного робота служит ввод в работу с момента запроса у поставщика. Так как у китайских роботов в данный момент практически нет специалистов по сервисному обслуживанию в России, а так же по пусконаладочным работам – очень сложно определить этот промежуток, в отличие от японских YASKAWA.

Конечно, стоит сказать о качестве сборки китайских промышленных роботов и применяемых комплектующих. По первому впечатлению они находятся на нормальном уровне, но всё же далеки от японских конкурентов, особенно в плане основных применяемых исполнительных устройств: сервомоторы и редуктора. Надёжность этих двух элементов напрямую влияет на долговечность работы всего механизма. В роботах YASKAWA применяются сервопривода собственного производства, которые отлично зарекомендовали себя во всех областях промышленности и имеют огромный запас по надёжности. В китайских же роботах в основном используются комплектующих китайских поставщиков и как они себя проявят в наших российских реалиях ещё никому точно не известно.

Соответственно все эти недостатки не могли не сказаться на цене. В среднем она может быть практически в 2 раза меньше в сравнении с японскими производителями.

Но учитывая важные моменты для такой техники и их особенности, нужно четко понимать, что вы платите на первом этапе меньше, но и получаете продукт худшего качества. Это правило работает во всем мире и робототехника не исключение.

 

4. Обзор роботов Yaskawa: мощность, цена, поддержка

В отличие от китайских моделей, Японская фирма YASKAWA имеет очень длинную историю и свои достоинства. Она зарекомендовала себя во всём мире и является одним из лидеров на рынке промышленных роботов.

Модельный ряд компании насчитываем более сотни разновидностей сварочных и других роботов под различные мощности, задачи и стоимость. Компания отличается насыщенным синим окрасом и своим имиджем в нише роботостроения. А наличие обширного списка периферийного оборудования (позиционеры, треки, порталы) и возможность коммуникации с многими производителями сварочных аппаратов существенно расширяет его область применения.

За счет наличия партнёров и специалистов по сервисному обслуживанию компания занимает одно из лидирующих мест по поставке промышленных роботов в Россию и страны СНГ.

Компания КИМАСТ имеет официальный сертификат партнёра и поставщика данных сварочных роботов, что позволяет быть уверенным в качестве и сроках установки на производство.

 

5. 

Сравнение китайских и японских роботов-манипуляторов

Чтобы сравнить определенные промышленные роботы и выявить плюсы и минусы разных производителей, мы разберём не похожие модели, а задачу для которой нужны такие мощности.

 

Для этого поставим строгие рамки от заказчика:

1. Требуется сварочный робот для производства деталей для металлических кроватей

2. Бюджет позволяет приобрести хорошего производителя с обслуживанием, обучение и установкой

3. Срок введения в эксплуатацию от полугода

4. Рассчитываемое время эксплуатации от 7 лет

5. Гарантия от производителя

 

Вариант китайского сварочного робота

Сразу отметим, что мы не будем использовать бренды китайских роботов, чтобы не выделять того или иного производителя.

В среднем такой вариант обойдется заказчику от 18 000 долларов с подчас «размытыми» сроками поставки. Рассчитываемое время эксплуатации так же пока невозможно определить в условиях российского производства, так как в данный момент просто нет официальных поставок (по нашей информации) более 1 года жизни. Гарантия у китайских роботов в данный момент меньше чем у японских YASKAWA, а ввиду отсутствия официальных представительств вообще под вопросом.

Что касаемо человеко-машинного интерфейса и его адаптивности к нашим реальностям (язык, дружественность, информативность)– это вообще вопрос, покрытый множеством вопросов, на которые нет ответа.

 

Вариант японского сварочного робота YASKAWA

Разбирать вариант японского сварочного робота мы будем на примере японского производителя YASKAWA, так как с ними мы работаем уже долгое время и знаем нюансы и тонкости.

В среднем такой вариант обойдется заказчику от 30 000 евро со сроками поставки и установки от 1 до 6 месяцев (основные модели есть на складе в РФ). В данный момент рассчитываемое время эксплуатации (уже проверенное) более 10 лет. Так же мы отметим высокое качество сборки и комплектующих. Наличие официальных партнёров по сервисному обслуживанию и пусконаладочным работам, к которым относится компания КИМАСТ. Гарантия на поставляемые и устанавливаемые роботизированные комплексы от компании Yaskawa составляют от одного года и могут быть расширены по согласованию с Заказчиком.

Человеко-машинный интерфейс переведён на русский язык и является очень информативным и понятным, а наличие русскоязычных инструкций облегчает процесс обучения в разы. Ввиду относительно малого распространения китайских роботов в РФ, интерфейс этих роботов ещё довольно плохо адаптирован под российских пользователей.

Также важна коммуникация со сторонними механизмами и исполнительными устройствами. На данный момент китайские роботы зачастую не имеют стандартного протокола взаимодействия со многими мировыми лидерами по сварочному оборудованию, а если и имеют, то эти протоколы сильно урезаны по сравнению с возможностями роботов-манипуляторов от компании YASKAWA.

 

6. 

Вывод и рекомендации

Для автоматизации производства часто используются роботы-манипуляторы как отдельно, так и в составе роботизированного комплекса. Под разные задачи специалист подбирает подходящий набор комплектующих для более продуктивной работы комплекса.

Здесь стоит пояснить, что на таком процессе как роботизация производства нельзя экономить, так как от этого будет во многом зависеть прибыль, статус и производительность компании. Вы можете сэкономить на старте, но в долгую перспективу проиграть, меняя в дальнейшем оборудование на более качественное и долговечное. Здесь работает принцип отношения к делу и своему продукте. Конечно, для некоторых процессов, которые рассчитаны на малое время эксплуатации можно подобрать вариант дешевле или даже от китайского производителя, но будьте готовы в дальнейшем потерять от 50% стоимости сварочного робота.

В целом для решения серьёзных задач мы рекомендуем обратить внимание на проверенную и качественную технику от компании YASKAWA. Мы работаем с ней уже давно и качество их продукции постоянно растет. Вы можете оценить и подобрать нужные модели роботов и сварочных комплексов в нашем каталоге.

Так же вы можете обратиться к нашим специалистам и получить бесплатную консультацию и коммерческое предложение по поставке, установке и настройке промышленных роботов для автоматизации производства.

 

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:

Роботы Kuka для тяжеловесных грузов: обзор серий и применение

Промышленные роботы Kuka сверхвысокой грузоподъемности – эффективные инструменты автоматизации и оптимизации производства с упрощенными параметрами внедрения. В сериях для тяжеловесных грузов представлены подлинные гиганты робототехники, которые работают с грузоподъемностью до 360, до 500, до 600 и до 1000 (1300) кг.

Задействовав такую технику на производстве можно успешно решать задачи по манипулированию и укладке грузов и деталей большой массы и объема. Промышленные роботы манипуляторы Kuka успешно интегрируются в рабочие процессы, а благодаря исключительно широкому радиусу действия могут заниматься обслуживанием крупноразмерного оборудования и выполнять операции на большом диапазоне пространства (радиус до 3600 мм).

Применение промышленных роботов Kuka сверхвысокой грузоподъемности

1. Манипулирование

Наилучшим образом роботы справляются с операциями манипулирования тяжеловесными грузами (погрузка, выгрузка, укладка, перемещение) в том числе на:

• Автомобильных производствах.
• Металлургических производствах.
• На производстве строительных материалов.
• В литейных цехах.
• В сварочных цехах, цехах резки, штамповки и прессования.
• В цехах обработки поверхностей различных материалов
• В цехах сборки.

2. Паллетоукладка

Роботы можно использовать в качестве быстрых и точных паллетоукладчиков. Оборудование с легкостью переключается с одного типа продукции на другой, с вертикальной паллетоукладки на горизонтальную.

3. Другие операции

Модификация роботов MT успешно выполняет операции фрезеровки. 

Преимущества роботов тяжелого типа 

1. Быстрая и гибкая работа с тяжелыми грузами в сравнении с любой грузоподъемной системой.
2. Высочайшая точность позиционирования и отличная производительность – точность повтора ±0,08, удлинители манипулятора до 500 мм.
3. Возможность крепления как к полу, так и к потолку.
4. Универсальные машины для работы в разных условиях, в том числе специальные модификации для высокотемпературных цехов, для работы во влажной среде, для использования на чистых производствах.
5. Исключительно компактная конструкция и обтекаемая форма без выступающих контуров.
6. Роботы отличаются низкими затратами на обслуживание: межсервисные интервалы в 20 000 часов самые большие на рынке.

Обзор модификаций

1. Универсальные роботы манипуляторы Kuka

Мощные тяжеловесы с усовершенствованными технологии работы и настройки. Среди них вы можете выбрать различные сочетания грузоподъемности и радиуса действия. Так в серии KR 360 FORTEC представлены модели с меньшей грузоподъемностью (240 и 280 кг), но широким радиусом (3330 и 3080 мм соответственно). 

Модели:

Серия KR 360 FORTEC: KR 240 R3330, KR 280 R3080, KR 360 R2830

Серия KR 500 FORTEC: KR 340 R3330, KR 420 R3080, KR 500 R2830

Серия KR 600 FORTEC: KR 420 R3330, KR 510 R3080, KR 600 R2830

2. Модели в виде станочной системы (MachiningTooling)

С легкостью интегрируются в процессы фрезеровки, имеют встроенный фрейзерный шпиндель, который может выполнять операции по обработке деталей. Можно заказать исполнение для литейного производства. 

Модели:

KR 480 R3330 MT (KR 500 FORTEC)

KR 500 R2830 MT (KR 500 FORTEC) 

3. Супер-современная серия Titan для грузов до 1000 кг

Манипуляция со строительными блоками, бетонными шпалами, деталями автомобилей и самолетов, блоками из гранита и мрамора, тяжеловесными изделиями из стекла больше не будет проблемой, а широчайший радиус действия позволяет за минимум времени перенести предмет на расстояние до 7 метров.

Модели: 

KR 1000 L750 titan — полезная нагрузка до 750 кг, радиус до 3601 мм;

KR 1000 L750 titan F – исполнение для литейного производства;

KR 1000 titan F – полезная нагрузка до 1000 кг, радиус до 3202 мм, исполнение для литейного производства;

KR 1000 L950 titan PA – робот-паллетоукладчик, полезная нагрузка до 950 кг, радиус до 3601 мм;

KR 1000 1300 titan PA – робот-паллетоукладчик, самый мощный промышленный робот на рынке, полезная нагрузка до 1300 кг, радиус до 3202 мм. 

Системы перемещения тяжеловесных роботов

Перемещение робота позволяет охватить существенно больший диапазон в работе и сделать производство более эффективным. Для этого необходимо установить линейные блоки, которые представлены в двух вариантах:

1. KL 1500-3 – перемещение до 30 метров, помещается до 4-х роботов высокой и 1-2 робота сверхвысокой грузоподъемности.
2. KL 3000 – перемещение до 29,8 метров, помещается до 2-х роботов высокой грузоподъемности.

Оцените возможности промышленного манипулятора Kuka на линейном блоке в следующем видео:

Примеры внедрения роботов Kuka тяжелого типа

1. Maba Track Solutions Gmbh – KR 500-3 осуществляет манипулирование бетонными шпалами для выполнения точных измерений системой технического зрения KehraTec.

Робот манипулирует бетонной шпалой весом 320 кг

2. Arla Foods AB — KR 360 быстро и точно укладывает на паллеты соки объемом 1 и 2 литра, благодаря чему появилась возможность увеличить производительность.

3. Canada Culvert – компания создала принципиально новую линию гофрирования стали, в которой задействованы три робота KUKA KR 1000 titan, расположенных на линейном блоке. Роботы передают от одного пресса к другому тяжеловесное металлическое колено и после обработки прессом укладывают его на паллеты. Благодаря инновационным принципам удается избежать появления напряжения стали. 

Cверхвысокая грузоподъемность от Kuka находится на самых передовых позициях мировой промышленной робототехники, поэтому внедрение данных машин позволит обновить производства с существенным заделом на будущее.

Южный федеральный университет | Пресс-центр: В ЮФУ запустили промышленного робота-манипулятора

В Лаборатории кибернетики Студенческого конструкторского бюро Института компьютерных технологий и информационной безопасности ЮФУ завершились монтаж и пусконаладка современного промышленного робота KUKA KR10. Уникальная установка поможет в организации проектной и научно-исследовательской деятельности студентов и преподавателей ИКТИБ ЮФУ.

Как отметил директор Института компьютерных технологий и информационной безопасности ЮФУ Геннадий Веселов, установка на базе промышленного робота KUKA KR10 отвечает всем требованиям инфраструктурных листов Ворлдскиллс Россия по компетенции «Промышленная робототехника». Приобретение KUKA позволит поддерживать соответствующий уровень подготовки обучающихся, а также откроет новые возможности для участия в чемпионатном движении не только по ИТ-компетенциям, но и на объектах промышленного оборудования.

К тому же, запланировано активное включение робота KUKA в образовательный процесс.

«Робот будет задействован в проектной и научно-исследовательской деятельности студентов и преподавателей. В частности, по недавно открытой в ИКТИБ программе «Корабельное вооружение» с его помощью можно будет отрабатывать многие элементы профессиональной деятельности. Впоследствии мы разработаем  полноценный курс по работе с установкой KUKA по специальностям. Это одно из масштабных приобретений для нашего университета, которое призвано положительно сказаться на организации образовательного процесса», – рассказал Геннадий Веселов.  

Отдельное внимание уделяется вопросам безопасности при работе с роботом.

Робот имеет шесть степеней свободы, движение происходит в любых направлениях.  Безопасность при работе обеспечивается как с пульта – при нажатии на аварийную кнопку, так и в случае, когда человек, управляющий роботом, нервничает и пережимает на оборотной стороне пульта клавишу управления, – KUKA прекратит работу, и возобновить её можно будет, только убрав сообщение об остановке. Для любой внештатной ситуации на каркасе предусмотрена аварийная кнопка. При ее нажатии загорается сигнальная лампа красного цвета, расположенная на учебной ячейке, и работа моментально останавливается.

«Подобные роботы-манипуляторы используются, к примеру, на машиностроительном заводе «ВАЗ», «КАМАЗ», на предприятиях пищевой промышленности. Робот может непосредственно работать со сваркой, обеспечивая высокую точность работ. Такой же робот используется и на питерском заводе НИИ ЭФА при создании магнитных нагнетателей для атомных заводов: там необходима роботизированная сварка с высоким качеством шва», – рассказал Ленар Шафиков, инженер производственного объединения «Зарница», обеспечившего поставку KUKA.

Обновление приборной базы Южного федерального университета осуществляется в рамках федерального проекта «Развитие передовой инфраструктуры для проведения исследований и разработок в Российской Федерации» национального проекта «Наука».

Что такое робот-манипулятор?

Промышленный робот состоит из робота-манипулятора, источника питания и контроллеров. Роботы-манипуляторы можно разделить на две секции, каждая из которых выполняет разные функции: рука робота и корпус

.

Рука и тело робота используются для перемещения и позиционирования деталей или инструментов в рабочей зоне. Они образованы из трех сочленений, соединенных крупными звеньями.

Запястье робота

Запястье используется для ориентации деталей или инструментов на рабочем месте.Он состоит из двух-трех компактных суставов.

Роботы-манипуляторы создаются из последовательности комбинаций звеньев и сочленений. Звенья — это жесткие элементы, соединяющие шарниры или оси. Оси — это подвижные компоненты робота-манипулятора, которые вызывают относительное движение между смежными звеньями. Механические соединения, используемые для создания манипулятора-манипулятора, состоят из пяти основных типов. Два соединения являются линейными, в которых относительное движение между соседними звеньями не вращается, и три являются вращательными типами, в которых относительное движение включает в себя вращение между звеньями.

Кронштейн роботов-манипуляторов имеет одну из четырех конфигураций. Каждая из этих анатомий обеспечивает разные рабочие условия и подходит для разных приложений.

Портальные роботы

Эти роботы имеют линейные шарниры и устанавливаются над головой. Их еще называют декартовыми и прямолинейными роботами.

Цилиндрические роботы

Цилиндрические анатомические роботы, названные в честь формы рабочей оболочки, состоят из линейных шарниров, которые соединяются с шарниром поворотного основания.

Полярные роботы

Базовый шарнир полярного робота допускает скручивание, а шарниры представляют собой комбинацию вращательного и линейного типов. Рабочее пространство, создаваемое этой конфигурацией, имеет сферическую форму.

Роботы с шарнирно-сочлененной рамой

Это самая популярная конфигурация промышленных роботов. Плечо соединяется поворотным шарниром, а звенья внутри него соединяются поворотными шарнирами. Его еще называют шарнирным роботом.

RobotWorx является авторизованным интегратором промышленных роботов FANUC, Motoman, ABB и Kuka.Чтобы узнать больше о манипуляторах-манипуляторах или о том, как купить промышленного робота, ознакомьтесь с нашими списками продуктов или свяжитесь с нами по телефону 740-251-4312.

Робот-манипулятор

— обзор

2 Обзор литературы

Роботизированные манипуляторы находят все большее применение в промышленности со временем. В результате значительное внимание было уделено разработке практичных контроллеров, которые легко реализовать и обеспечить оптимальную управляемую производительность (Azar et al., 2017e; Azar and Zhu, 2015; Zhu and Azar, 2015; Azar and Vaidyanathan, 2015a). ,до н.э).Хатиб (1987) представил метод формулирования динамических моделей суставного пространства с использованием кинематических характеристик матрицы Якоби и уравнения Лагранжа для прогнозирования движения концевого эффектора. Простые уравнения, полученные из относительного расположения концевого эффектора, были предложены для проектирования как линейных, так и очень сложных нелинейных систем без использования каких-либо инструментов, требующих большого количества компьютеров (Khatib, 1987). Kim et al. (2017) использовали метод камеры с точечным отверстием, реализованный с использованием системы захвата движения Kinect от M / S Microsoft, чтобы обработать изображение манипулятора и вычислить желаемые углы трехзвенного робота, которые будут подаваться в контроллер PD.Однако этот метод применим только к известной системе отсчета и должен повторяться каждый раз, когда используется другая траектория (Kim et al., 2017). Слотин и Ли (1987) разработали схему прогнозирующего управления для двухзвенного робота-манипулятора, в котором в контуре обратной связи использовался адаптивный ЧР-контроллер, чтобы исключить необходимость в вычислении обратной матрицы инерции для конструкции контроллера системы (Слотин и Ли, 1987). ).

Модели для роботов-манипуляторов представляют собой очень сложную нелинейную систему MIMO, позволяющую проводить обширные исследования по проектированию контроллеров.Поскольку PID является популярной схемой, она применялась во многих исследованиях (Azar and Serrano, 2014, 2015c, d, 2016b). Багли и др. (2014) предложили систему MIMO PID вместо обычного PID с одним входом и одним выходом (SISO), который применяется к каждому отдельному соединению независимо для системы двухзвенного манипулятора. Затем кумулятивная ошибка в системе была минимизирована путем настройки трех коэффициентов усиления MIMO PID по сравнению с распространенным методом использования двух SISO PID на каждом канале и корректировки шести коэффициентов усиления для ошибок в каждом канале.MIMO PID продемонстрировал лучшие характеристики отслеживания и повышенную точность. Азар и Серрано (2015d) разработали схему ПИД-регулирования для управления механическими системами с люфтом, который является основным источником разрывов в исполнительных механизмах любой системы. Азар и Серрано (2015c) разработали антивибрационные архитектуры ПИД-регулирования для систем SISO и MIMO на основе аппроксимации модели насыщения. Альварес-Рамирес и др. (2000) разработали схему ПИД-регулирования для двухзвенного манипулятора с использованием методов компенсации модели.Они также разработали схему настройки, основанную на их исследовании стабильности предложенной схемы управления (Alvarez-Ramirez et al., 2000). Айала и дос Сантос Коэльо (2012) использовали многокритериальную оптимизацию с использованием GA для определения коэффициентов усиления ПИД-регулятора при применении к двухзвенному манипулятору, чтобы получить набор оптимальных решений, соответствующих различным целевым функциям. Затем из полученного набора было выбрано лучшее решение. Sharma et al. (2014b) завершили сравнительное исследование настройки ПИД-регулятора, применяемого к двухзвенному роботу-манипулятору, с использованием эвристических методов, таких как оптимизация роя частиц (PSO) и имитация отжига с помощью GA.PSO дал лучшие результаты при моделировании. Дальнейшие исследования этих моделей показали необходимость в более совершенных и надежных схемах управления, таких как контроллеры дробного порядка.

Исчисление дробного порядка существует уже 300 лет; однако его приложения, в том числе в управлении и моделировании, все еще изучаются. Моделирование дробного порядка позволяет модели быть ближе к реальной динамике системы, поскольку увеличивает степени свободы (Azar et al., 2017c; Ouannas et al., 2016, 2017а, б, в, г, д). Применение дробного исчисления при проектировании систем управления было вызвано совершенствованием технологии исполнительных механизмов. После этого FO-PID был впервые представлен Подлубным (1999). По своей сути FO-PID является обобщением распространенного обычного PID, где производная и интегральная часть контроллера имеют дополнительные параметры дробного порядка, которые увеличивают степень свободы контроллера. Контроллеры дробного порядка оказались более надежными по сравнению с их аналогами целочисленного порядка.Вот некоторые из потенциальных работ по управлению дробным порядком: In Pan and Das (2012), Ramezanian et al. (2013), Tang et al. (2012) и Zamani et al. (2009), автоматический регулятор напряжения отлично управлялся с помощью контроллера FO-PID; он успешно продемонстрировал свою надежность по сравнению с контроллером IO-PID в различных аспектах исследований. Monje et al. (2007) представили схему управления, использующую производную дробного порядка для управления однорычажным гибким манипулятором, регулирующим изменения полезной нагрузки и отклонение более высоких форм колебаний.Shahri et al. (2014) реализовали FO-PID для управления системой задержки времени, оптимизированной с использованием алгоритма DE. Ferreira et al. представили исследование PI + PD-контроллера дробного порядка в сравнении с простым PI + PD-контроллером в применении к двухзвенной системе манипулятора для компенсации динамического люфта и гибкости в суставах. Контроллер дробного порядка дает лучшие результаты (Ferreira et al., 2004). Delavari et al. (2012) применили адаптивный ПИД-регулятор дробного порядка, настроенный с использованием ГА, для управления двухзвенным планарным роботом и сравнили его характеристики отслеживания с адаптивным ПИД-регулятором целочисленного порядка.Sharma et al. (2014a) представили анализ производительности нечетких ПИД-регуляторов дробного порядка, применяемых в роботизированном манипуляторе.

Недавно было сообщено о некоторых дополнительных работах по управлению частичным порядком. Agarwal et al. (2015) успешно продемонстрировали онлайн-настройку ПИ-регулятора дробного порядка с помощью PSO. Вырабатываемая ветровая энергия была оптимизирована с использованием контроллера FO-PID для максимизации мощности, генерируемой ветряной турбиной, в исследовании, проведенном Ghoudelbourk et al. (2016). Rana et al.(2016) систематически представили реализацию интегратора / дифференциатора дробного порядка на программируемой вентильной матрице. Кумар и Рана (2017a) представили сравнительное исследование контроллеров FO-PID и IO-PID по подавлению шума для жесткого манипулятора двухзвенного планировщика для управления отслеживанием траектории и показали превосходство контроллера FO-PID над контроллером IO-PID. . Кроме того, использование схемы управления дробным порядком было предложено в некоторых других областях, таких как неопределенная и нелинейная система активной подвески (Kumar et al., 2016a), регулирование скорости гибридного электромобиля (Kumar et al., 2016b), колонна бинарной дистилляции (Mishra et al., 2015), робот-манипулятор (Kumar, Rana, 2017a, b; Kumar et al., 2017) и перевернутый маятник движущейся тележки (Sidana et al., 2017). Кроме того, в литературе было указано несколько работ, которые эффективно демонстрируют функцию устойчивости FO-PID-регулятора (Azar et al., 2017c). Обзор литературы, представленный ранее, ясно показал, что операторы дробного порядка значительно повышают надежность алгоритма управления дробным порядком.

Краткий обзор литературы, представленный ранее, показывает, что, хотя многие изучали управление двухзвенным планарным манипулятором, управление трехзвенным манипулятором все еще требует внимания. Из-за увеличенного количества звеньев модель намного нелинейнее и сложнее. Влияние шума и помех также усиливается из-за связи между звеньями. Следовательно, для управления требуется надежный контроллер. Было показано, что контроллер FO-PID дает лучшие результаты, как следует из обзора литературы, и, следовательно, используется для управления.Он имеет простоту ПИД-регулятора с увеличенной глубиной резкости и должен давать лучшие результаты.

О создании движения промышленных роботов-манипуляторов

https://doi.org/10.1016/j.rcim.2014.10.002Получить права и контент

Основные моменты

•

Интеллектуальный алгоритм поиска по сетке для создания движения промышленные роботы-манипуляторы.

•

Путь робота создается в результате объединения значений суставов.Большое пространство поиска сокращается за счет применения набора параметров.

•

Альтернативные конфигурации робота создаются с упором на суставы робота, которые в основном влияют на желаемую цель.

•

Множественные критерии принимаются во внимание для оценки сгенерированного пути робота к желаемому положению и ориентации.

Abstract

В этом исследовании предлагается алгоритм интеллектуального поиска для определения пути, ведущего к желаемому положению и ориентации рабочего органа манипулятора промышленного робота.Алгоритм поиска постепенно приближается к желаемой конфигурации, выбирая и оценивая ряд альтернативных конфигураций робота. Сетка альтернативных конфигураций робота строится с использованием набора параметров, которые сокращают пространство поиска, чтобы минимизировать время вычислений. При оценке альтернатив используются несколько критериев для выполнения различных требований. Альтернативные конфигурации создаются с упором на суставы робота, которые в основном влияют на положение рабочего органа.Параметры разрешения и размера сетки устанавливаются на основе желаемого результата. Высокое разрешение используется для плавной траектории, а более низкое — для приблизительной оценки за счет предоставления только нескольких промежуточных точек для положения цели. Полученный путь представляет собой серию конфигураций робота. Этот метод предоставляет неопытному программисту роботов гибкость для автоматического создания роботизированного пути, который будет соответствовать желаемым критериям, без необходимости записывать промежуточные точки в положение цели.

Ключевые слова

Планирование пути

Движение промышленного робота

Поиск по сетке

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

Copyright © 2014 Elsevier Ltd. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Манипуляции: ключевая функциональность и передовые возможности

Манипуляция — это расширенная возможность, которая отличает роботов от большинства других компьютеризированных или автоматизированных систем.Способность робота физически взаимодействовать с окружающей средой и изменять ее, то есть манипулировать ею, предоставляет возможности для огромного количества приложений. Тем не менее, манипуляция — это область, которая все еще находится на ранних стадиях развития. Хотя лабораторные исследования привели к впечатляющим улучшениям в маневренности и скорости роботов-манипуляторов — многие из которых в некоторых отношениях превосходят возможности человеческой руки — их адаптация в промышленности до сих пор была ограничена. У компаний, желающих и способных производить и коммерциализировать роботов-манипуляторов, есть много возможностей, которые помогут открыть новые приложения для робототехнической отрасли в целом.

Технология манипуляции
Роботы-манипуляторы бывают разных форм и размеров. Сами манипуляционные системы обычно состоят из роботизированной руки и концевого эффектора. Самый простой пример концевого эффектора — присоска. С присоединением к источнику вакуума присоска может позволить роботизированной руке поднимать и перемещать самые разные объекты. Однако возможности присоски ограничены подъемом и перемещением — или, как это обычно называют, «сбором и размещением».Такой манипулятор может требовать, чтобы объекты обладали определенными свойствами — например, плоской поверхностью — и может потребовать, чтобы объекты были ориентированы определенным образом, прежде чем он сможет с ними взаимодействовать. Присоски также не могут выполнять дополнительные действия, такие как изменение ориентации объекта или взаимодействие с функцией управления, такой как ручка или кнопка.

Когда конструкция выходит за рамки простой присоски и включает движущиеся части, сложность и возможности манипуляционной технологии измеряются степенями свободы (DOF) или количеством осей, по которым может перемещаться захват.Примером 1-DOF является захват, чьи открывающие и закрывающие губки могут захватывать объект в различных неконтролируемых ориентациях; добавление второй степени свободы, такой как вращающееся «запястье», позволяет захвату переориентировать объект до того, как он будет установлен. Подобная система с 2 степенями свободы также может управлять ручками или другими функциями, требующими вращательного движения.

Помимо простого захвата / запястья с двумя степенями свободы, роботы-манипуляторы быстро становятся более сложными и могут выполнять более сложные действия, такие как толкание или бросание.По мере добавления пальцев, степеней свободы запястий и суставов рук количество степеней свободы может достигать 20. Повышенные степени свободы начинают коррелировать с повышенной ловкостью до такой степени, что конечные эффекторы могут соответствовать или даже превосходить возможности руки человека с 24 степенями свободы.
Не всем роботизированным системам нужны ручные концевые эффекторы или манипуляторы с несколькими степенями свободы. Приложения, не требующие человеческой адаптации, такие как специализированная производственная линия, производящая только один продукт, часто будут использовать преимущества простых рычагов и индивидуальных концевых эффекторов, разработанных специально для ограниченного набора целей.Meat Gripper от Applied Robotics Inc., например, представляет собой концевой эффектор, используемый особенно для сырых мясных продуктов. Meat Gripper работает с мягкими, нежесткими, часто скользкими пищевыми продуктами, что было бы непросто для более традиционной руки робота.

При разработке системы манипуляции инженеры могут выбрать усложнение руки или конечного эффектора для достижения желаемой маневренности. Человеческая рука относительно проста, тогда как человеческая рука обладает гораздо большей чувствительностью и гораздо большим количеством степеней свободы.Некоторые конструкции роботов имитируют это. В других системах используется противоположный подход.

Например, простой концевой эффектор, такой как Meat Gripper, обычно используется на относительно сложном треугольном плече, который отличается высокой скоростью, точностью и лучшими чувствительностью. Фактически, усложнение рычагов может иметь много преимуществ, поскольку оно удерживает часто тяжелое и громоздкое исполнительное оборудование в руке, позволяя использовать легкий захват с 1 степенью резкости в качестве концевого эффектора, тем самым улучшая управляемость системы.Этот подход успешно используется в роботе PR2 компании Willow Garage Inc. PR2 достигает впечатляющих результатов с помощью простого захвата с 1 степенью резкости, который может открывать двери, подключать шнуры питания, складывать белье и извлекать различные предметы на кухне.

Соответствие требованиям безопасности, затраты
Разработчики начали вводить «соответствие» в роботизированные руки и руки для решения двух проблем. Во-первых, увеличение активных степеней свободы увеличивает количество деталей, что увеличивает стоимость системы и снижает надежность.Манипуляторы могут использовать совместимые материалы и конструктивные решения, такие как биомиметические конструкции с использованием эффекта плавникового луча. Эти структуры имитируют скелет плавников рыб. В качестве приводимой в действие структуры, подобной пальцу, он формируется вокруг объекта, не поддерживая потенциально опасный приводимый в действие захват вдоль всего «пальца», а также уменьшает количество двигателей и приводных элементов, необходимых для приведения в действие руки робота.

Безопасность системы — вторая серьезная проблема для роботов-манипуляторов.Приводные механизмы могут быть очень сильными и могут случайно травмировать людей, если система не может распознать, что захват слишком силен, или если рука прижала человека к другому объекту. Введение соответствия в руку или руку робота не позволяет этим системам сохранять прочный захват или положение, снижая многие риски для безопасности. Если исполнительные механизмы, управляющие пальцами, могут иметь обратный привод, например, человек может вырвать руку или руку из захвата, потянув назад пальцы или захваты.Податливые суставы также можно использовать для определения силы, прилагаемой суставом. Эта обратная связь может помочь контролировать хрупкие предметы и поддерживать безопасный уровень срабатывания.

Добавление датчиков в компоненты манипулятора может сделать роботов-манипуляторов более безопасными и функциональными. Датчики силы и давления, встроенные в захваты или «пальцы», могут измерять силу или качество захвата или помогать контуру управления с обратной связью определять наилучший способ манипулирования объектом неправильной формы.У других могут быть энкодеры на каждом суставе для точного позиционирования манипулятора определенным образом. Системы технического зрения, которые взаимодействуют с контроллером манипулятора, также могут помочь переориентировать или изменить положение манипулятора, чтобы лучше взаимодействовать с объектом.

Текущие приложения
Манипуляторы, которые в настоящее время используются в промышленности или даже в академических исследовательских лабораториях, в основном все еще используются на немобильных платформах. Роботизированные манипуляторы со специализированными концевыми эффекторами широко распространены в обрабатывающей промышленности, но эти манипуляторы крепятся к креплениям на сборочной линии.Эти стационарные платформы также являются одними из немногих автономных приложений для манипуляции; мобильные приложения, как правило, управляются дистанционно.

Одним из самых популярных приложений для мобильных манипуляций является обезвреживание боеприпасов (EOD). Относительно простые захваты прикреплены к роботизированным манипуляторам, установленным на мобильных беспилотных платформах, таких как iRobot Corp. PackBot и QinetiQ North America Talon, и эти дистанционно управляемые руки и захваты используются для обезвреживания самодельных взрывных устройств (СВУ) в Ираке и Афганистане.Внутренние силы безопасности также внедрили этих роботов, что позволяет подразделениям по разминированию и полицейским отделениям безопасно расследовать подозрительные посылки. Возможность манипулирования представляла собой улучшение по сравнению с исходными платформами наземных транспортных средств, которые ранее были ограничены разведкой и наблюдением, поскольку они не могли взаимодействовать с окружающей средой.

Подобно наземным транспортным средствам, подводные аппараты с дистанционным управлением (ROV) используют роботизированные манипуляторы и захваты, которые позволяют пилоту на поверхности манипулировать объектами на морском дне.

Первоначально известные своим использованием в морской науке и подводной археологии — например, при раскопках «Титаника», манипуляторы ROV недавно получили широкую известность благодаря своей роли в установке заглушек и запорной арматуре на утечках из нефтяной скважины BP в Мексиканском заливе. Автономные подводные аппараты (AUV) — еще одна область, в которой исследователи стремятся использовать возможности манипулирования для исследований и приложений EOD.

Робонавт-гуманоид, разработанный в лаборатории робототехники НАСА в Космическом центре Джонсона, представляет собой дистанционно управляемый робот со сложными роботизированными руками, ловкость которых приближается к человеческой.НАСА недавно объявило, что Робонавт будет запущен с будущей командой астронавтов, которая будет размещена на Международной космической станции. На МКС он будет продолжать проходить испытания на предмет его работоспособности в условиях микрогравитации, но, что более важно, он будет оценен на предмет его потенциала в качестве робота для выхода в открытый космос, которым можно дистанционно управлять для обслуживания космической станции или шаттла, используя те же инструменты. и интерфейсы, которые будут использовать астронавты-люди.

Двоюродные братья

Робонавта, марсоходы для исследования Марса под названием Spirit и Opportunity, также являются примерами успешно применяемых технологий манипулирования роботами.У обоих марсоходов есть специальные концевые эффекторы, которые содержат захваты, сверла и другие инструменты, которые позволяют марсоходам исследовать марсианскую среду под поверхностью и внутри скал. Эта возможность позволила выявить огромное количество информации о Марсе, которую невозможно было собрать с помощью спутников, или которую можно было бы отложить на десятилетия в ожидании пилотируемой миссии на планету.

Хирургические роботы представили на рынке здравоохранения передовые возможности манипуляции. Такие системы, как робот да Винчи от Intuitive Surgical Inc.передать эти возможности в дистанционные руки хирургов. Роботизированная хирургия, по большей части, менее инвазивна, чем традиционная хирургия, сокращая время восстановления и сводя к минимуму образование рубцов на пациентах. Концевые эффекторы и руки, используемые в роботизированной хирургии, используют усовершенствованные тактильные датчики для передачи ситуационной осведомленности хирургу, а несколько различных типов настраиваемых конечных эффекторов могут помочь в прижигании, наложении швов и других конкретных задачах, выполняемых во время операции. Однако, несмотря на успех этих приложений, каждый из этих роботов стоит сотни тысяч или даже миллионы долларов.В настоящее время манипуляции не являются распространенной возможностью в бытовой или персональной робототехнике.

Новые приложения и проблемы
Роботизированные манипуляции находятся на самых ранних стадиях коммерциализации. Для производителей и разработчиков в поисках новых приложений существует множество возможностей.

Одна очевидная возможность заключается в расширении функциональности существующих приложений за счет новых типов технологий манипулирования. PackBot, у которого есть ловкий конечный эффектор, например, может открыть дверь и войти в здание с потенциальным IED, а также взаимодействовать с IED способами, которые не могут существующие системы.Те же самые платформы с поддержкой манипуляций могли бы тогда оказаться более полезными в невоенных приложениях, таких как пожаротушение и безопасность. Точно так же роботы-производители с более сложными концевыми эффекторами — более ловкими или с большим количеством датчиков — могут выполнять более широкий спектр задач на производственных линиях, ранее непригодных для робототехники.

Еще одна возможность — мобилизация существующих манипуляционных платформ, таких как производственные и производственные линии. Такие роботы могут перемещать продукт по складу или фабрике, работать в менее структурированной производственной среде или легче адаптироваться к новым производственным линиям.

Однако более привлекательные возможности существуют там, где роботизированные манипуляции в настоящее время вообще не используются. Домашние роботы, такие как пылесосы и роботы телеприсутствия, по-прежнему не имеют возможности напрямую взаимодействовать со своей средой. Телеприсутствие, в частности, является ключевой возможностью, так как оно будет основываться на истории успешно задействованных дистанционно управляемых роботов, которые включают манипуляции. Для новых домашних роботов, которые могут мыть душ, загружать посуду в посудомоечную машину или складывать белье, потребуется роботизированная рука или какой-нибудь захват, а цены должны быть низкими.

Коммерциализированная технология манипуляции также сделает возможными усовершенствованные роботы для личной гигиены и личной помощи. По мере расширения рынка ухода за пожилыми людьми в течение следующих нескольких десятилетий роботы, которые могут помогать поднимать пациентов, помогать при ходьбе, дотягиваться до предметов на полках или в шкафах и выполнять другие полезные задачи, будут иметь решающее значение для поддержки стареющего населения. Это конкретное приложение также будет иметь большую потребность в конструкции безопасных механизмов и мощных систем контроля и управления для предотвращения травм пациентов или повреждения имущества.Если эти виды роботов в конечном итоге будут субсидироваться страховкой, они также, вероятно, должны будут соответствовать требованиям FDA или другим санитарным нормам — серьезная техническая и административная проблема для новых участников рынка.

Еще одно медицинское применение, требующее рассмотрения FDA, — протезы конечностей. Традиционно протезные конечности вообще не приводятся в действие, но достижения в области сенсоров и нейронных интерфейсов в сочетании с легкими материалами и исполнительными механизмами позволили некоторым исследователям разработать чрезвычайно эффективные протезы рук и кистей для людей с ампутированными конечностями.Одна конкретная программа, финансируемая DARPA и выполняемая DEKA Research and Development Corp. из Нью-Гэмпшира, продемонстрировала особенно потрясающие результаты — но могут пройти десятилетия, прежде чем эта технология станет коммерчески доступной.

В данной области установление стандартов для механических, электрических и программных интерфейсов между платформами роботов и настраиваемыми конечными эффекторами позволит более широко применять манипуляции. Промышленные системы часто используют CANbus или EtherCAT в качестве стандартного электрического и программного интерфейса, но потребительские системы и другие рынки могут потребовать других, более дешевых решений.Кроме того, если потребителям или другим непрофессионалам когда-либо потребуется установить новый конечный эффектор на своего робота для выполнения желаемой задачи, стандартные интерфейсы должны быть достаточно простыми для установки без специальных технических знаний.

Также необходимо рассмотреть вопрос о специализации в сравнении с общностью. Человеческие руки очень способны, и широкий спектр манипуляций может выполняться рукой, демонстрирующей человеческую ловкость. Однако есть и другие случаи — например, при тонкой сборке — где более специализированные концевые эффекторы могут быть предпочтительнее для большей эффективности и точности.Можно представить себе гипотетического робота-помощника по дому, который может открывать двери, снимать предметы с высоких полок и управлять такими приборами, как пылесосы и посудомоечные машины. Должны ли руки этого робота быть универсальными и похожими на человеческие? Или владелец робота должен установить более специализированные рабочие органы в зависимости от задачи, которую должен выполнять робот?

Ключевые игроки
Рынок манипуляций в настоящее время фрагментирован. Мощные роботизированные манипуляторы от традиционных компаний, занимающихся промышленной робототехникой, таких как Kuka или ABB, популярны, но слишком мощны, тяжелы и дороги для многих приложений.Другие компании предоставляют специализированные концевые эффекторы для конкретных применений и решают только проблемы четко определенных ниш — например, концевой эффектор Meat Gripper, одобренный DA США, используемый на роботах для обработки пищевых продуктов на производственных линиях, или водонепроницаемые, устойчивые к давлению захваты. и оружие, используемое на подводных ROV. В отрасли нет ни одного крупного игрока.

Помимо компаний, поставляющих рабочие органы для сектора промышленной робототехники, несколько компаний в исследовательском сообществе производят свои руки и руки, хотя они часто продаются по очень высокой цене.Компания Barrett Technologies из Кембриджа, штат Массачусетс, разработала передовые технологии для рук и кистей с использованием тросовых механизмов, обеспечивающих плавное и точное движение. Рука, в частности, впечатляет, но при цене 30 000 долларов это невозможно для многих недорогих приложений.

Британская компания Shadow Robot Company может похвастаться тем, что производит «самую ловкую в мире роботизированную руку» — руку с 24 степенями свободы, использующую либо моторизованный, либо пневматический привод. И Shadow Robot, и Barrett демонстрируют свои роботизированные руки в мягких приложениях, таких как захват яиц или лампочек, чтобы показать чувствительность манипуляторов.Тем не менее, «Рука Тени» в основном продается исследователям — таким как команда Робонавтов НАСА — для экспериментов с ловкостью роботов.

Другие исследовательские лаборатории, включая Массачусетский технологический институт, Гарвард, Германский DLR, Японскую лабораторию Ишикава-Комуро и многие другие, исследовали различные механизмы, датчики и уровни автономности для роботов-манипуляторов, и были достигнуты невероятные успехи. Но до сих пор эти впечатляющие демонстрации ограничивались лабораторией и не доступны для коммерческого использования.

Практически каждая ниша индустрии робототехники предназначена для использования коммерческих технологий манипуляции.Без единого доминирующего игрока даже малые предприятия имеют возможность извлечь выгоду из этого растущего рынка. Если они смогут решить технические проблемы, связанные с размером, весом, надежностью и стоимостью, а также задачи высокого уровня, такие как утверждение регулирующих органов и установление стандартов интерфейсов, многие предприятия сразу же обнаружат потребность в манипуляторах для очень большого и разнообразного набора приложений.

Итог Технология манипуляции позволяет роботам напрямую взаимодействовать со своей средой. Роботы-манипуляторы могут быть самыми разными: от простых присосок до захватов с ограничением свободы на одну степень свободы, до рук, способных соперничать с человеческой ловкостью. Манипуляторы в основном коммерциализированы или используются на стационарных производственных платформах или на мобильных платформах с дистанционным управлением, таких как подводные ROV, роботы EOD или космические роботы. Они также успешно использовались на хирургических роботах. Немногие потребительские или персональные робототехнические системы обеспечивают возможность манипулирования. Если технология может быть надлежащим образом коммерциализирована, существует множество возможностей для добавления возможности манипулирования роботами телеприсутствия или для включения новых классов приложений, таких как роботы для личной гигиены. Мобилизация стационарных манипуляционных платформ, таких как те, что используются в обрабатывающей промышленности, является ключевой возможностью. Не существует единственной доминирующей компании, производящей коммерческие манипуляторы, а компании, предлагающие решения, фрагментированы по конкретным отраслям и приложениям. Впечатляющая скорость, маневренность и автономность манипулятора были продемонстрированы в исследовательских лабораториях, но эти возможности потребуют многих лет непрерывной разработки, прежде чем станет возможной коммерциализация.

ISO — 25.040.30 — Промышленные роботы. Манипуляторы

ISO 8373: 1994 Управление промышленными роботами — Словарь	95.99	ISO / TC 184
ISO / TR 8373: 1988 Управление промышленными роботами — Словарь	95,99	ISO / TC 184
ISO 8373: 1994 / Amd 1: 1996 Управление промышленными роботами — Словарь — Поправка 1: Приложение B — Многоязычное приложение	95.99	ISO / TC 184
ISO 8373: 1994 / Cor 1: 1996 Управление промышленными роботами — Словарь — Техническое исправление 1	95,99	ISO / TC 184
ISO / TR 8373: 1988 / Add 1: 1990 Управление промышленными роботами — Словарь — Приложение 1	95.99	ISO / TC 184
ISO 8373: 2012 Роботы и робототехнические устройства — Словарь	90,92	ISO / TC 299
ISO 8373 Робототехника — Словарь	60.00	ISO / TC 299
ISO 9283: 1990 Управление промышленными роботами — критерии эффективности и соответствующие методы испытаний	95,99	ISO / TC 184
ISO 9283: 1990 / Amd 1: 1991 Управление промышленными роботами. Критерии эффективности и соответствующие методы испытаний. Поправка 1. Руководство по выбору критериев производительности для типичных приложений.	95.99	ISO / TC 184
ISO 9283: 1998 Управление промышленными роботами — критерии эффективности и соответствующие методы испытаний	90,93	ISO / TC 299
ISO 9409-1: 1988 Управление промышленными роботами — Механические интерфейсы — Часть 1: Циркуляр (форма A)	95.99	ISO / TC 184
ISO 9409-1: 1996 Управление промышленными роботами — Механические интерфейсы — Часть 1: Пластины (форма A)	95,99	ISO / TC 184
ISO 9409-1: 1996 / Cor 1: 1998 Управление промышленными роботами — Механические интерфейсы — Часть 1: Пластины (форма A) — Техническое исправление 1	95.99	ISO / TC 184
ISO 9409-1: 2004 Управление промышленными роботами. Механические интерфейсы. Часть 1. Пластины.	90,92	ISO / TC 299
ISO 9409-2: 1996 Управление промышленными роботами — Механические интерфейсы — Часть 2: Валы (форма A)	95.99	ISO / TC 184
ISO 9409-2: 2002 Управление промышленными роботами — Механические интерфейсы — Часть 2: Валы	90,93	ISO / TC 299
ИСО / МЭК 9506-3: 1991 Системы промышленной автоматизации. Спецификация производственных сообщений. Часть 3: Дополнительный стандарт для робототехники.	95.99	ISO / TC 184 / SC 5
ИСО / МЭК 9506-3: 1991 / Кор 1: 1993 Системы промышленной автоматизации — Спецификация производственных сообщений — Часть 3: Дополнительный стандарт для робототехники — Техническое исправление 1	95.99	ISO / TC 184
ISO / IEC 9506-3: 1991 / Amd 2: 1997 Системы промышленной автоматизации — Спецификация производственного сообщения — Часть 3: Дополнительный стандарт для робототехники — Поправка 2: соответствие	95.99	ISO / TC 184
ISO 9787: 1990 Управление промышленными роботами — Системы координат и движения	95,99	ISO / TC 184
ISO 9787: 1999 Управление промышленными роботами — системы координат и номенклатура движения	95.99	ISO / TC 184
ISO 9787: 2013 Роботы и робототехнические устройства. Системы координат и номенклатура движения.	90,93	ISO / TC 299
ISO 9946: 1991 Управление промышленными роботами — Представление характеристик	95.99	ISO / TC 184
ISO 9946: 1999 Управление промышленными роботами — Представление характеристик	90,93	ISO / TC 299
ISO 10218-1: 2006 Роботы для промышленных сред — Требования безопасности — Часть 1: Робот	95.99	ISO / TC 184
ISO 10218-1: 2006 / Кор 1: 2007 Роботы для промышленных сред. Требования безопасности. Часть 1. Робот. Техническое исправление.	95,99	ISO / TC 184
ISO 10218-1: 2011 Роботы и робототехнические устройства. Требования безопасности для промышленных роботов. Часть 1. Роботы.	90.92	ISO / TC 299
ISO / DIS 10218-1.2 Робототехника. Требования безопасности. Часть 1. Промышленные роботы.	40,60	ISO / TC 299
ISO 10218-2: 2011 Роботы и робототехнические устройства. Требования безопасности для промышленных роботов. Часть 2. Роботизированные системы и их интеграция.	90.92	ISO / TC 299
ISO / DIS 10218-2 Робототехника — Требования безопасности — Часть 2: Промышленные робототехнические системы, приложения для роботов и роботизированные ячейки	40,99	ISO / TC 299
ISO 10218: 1992 Управление промышленными роботами — Безопасность	95.99	ISO / TC 184
ISO 10218: 1992 / Cor 1: 1994 Управление промышленными роботами — Безопасность — Техническое исправление 1	95,99	ISO / TC 184
ISO / TR 10562: 1995 Управление промышленными роботами — Промежуточный код для роботов (ICR)	95.99	ISO / TC 184
ISO / TR 11032: 1994 Управление промышленными роботами — Испытания, ориентированные на применение — Точечная сварка	95,99	ISO / TC 184
ISO / TR 11062: 1994 Управление промышленными роботами. Методы испытаний на ЭМС и критерии оценки производительности.	95.99	ISO / TC 184
ISO 11593: 1996 Управление промышленными роботами. Системы автоматической смены рабочих органов. Словарь и представление характеристик.	90.92	ISO / TC 299
ISO / FDIS 11593 Роботы для промышленных предприятий. Системы автоматической смены рабочих органов. Словарь и представление характеристик.	50.00	ISO / TC 299
ISO / TR 13309: 1995 Управление промышленными роботами — Информативное руководство по испытательному оборудованию и метрологическим методам работы для оценки производительности роботов в соответствии с ISO 9283	60.60	ISO / TC 299
ISO 13482: 2014 Роботы и роботизированные устройства — Требования безопасности для роботов для личной гигиены	90,92	ISO / TC 299
ISO 14539: 2000 Управление промышленными роботами. Работа с объектами с помощью захватных захватов. Словарь и представление характеристик.	90.93	ISO / TC 299
ISO / TS 15066: 2016 Роботы и робототехнические устройства — Коллаборативные роботы	90,93	ISO / TC 299
ISO 15187: 2000 Управление промышленными роботами — Графические пользовательские интерфейсы для программирования и управления роботами (GUI-R)	95.99	ISO / TC 184
ISO 18646-1: 2016 Робототехника. Критерии эффективности и соответствующие методы испытаний для сервисных роботов. Часть 1. Передвижение колесных роботов.	90,20	ISO / TC 299
ISO 18646-2: 2019 Робототехника. Критерии эффективности и соответствующие методы испытаний для сервисных роботов. Часть 2. Навигация.	90.92	ISO / TC 299
ISO 18646-3: 2021 Робототехника. Критерии эффективности и соответствующие методы испытаний для сервисных роботов. Часть 3. Манипуляции.	60,60	ISO / TC 299
ISO 18646-4: 2021 Робототехника. Критерии эффективности и соответствующие методы испытаний для сервисных роботов. Часть 4. Роботы для поддержки поясницы.	60.60	ISO / TC 299
ISO 19649: 2017 Мобильные роботы — Словарь	60,60	ISO / TC 299
ISO / TR 20218-1: 2018 Робототехника. Проектирование систем безопасности промышленных роботов. Часть 1. Рабочие органы.	60.60	ISO / TC 299
ISO / TR 20218-2: 2017 Робототехника. Проектирование безопасности для промышленных робототехнических систем. Часть 2. Станции ручной загрузки / разгрузки.	60,60	ISO / TC 299
ISO 22166-1: 2021 Робототехника. Модульность для сервисных роботов. Часть 1. Общие требования.	60.60	ISO / TC 299
ISO / TR 23482-1: 2020 Робототехника — Применение ISO 13482 — Часть 1: Методы испытаний, связанных с безопасностью	60,60	ISO / TC 299
ISO / TR 23482-2: 2019 Робототехника — Применение ISO 13482 — Часть 2: Руководство по применению	60.60	ISO / TC 299
ISO / CD 31101 Робототехника. Услуги сервисных роботов. Требования к системам управления безопасностью.	30,60	ISO / TC 299

Производство роботизированных манипуляторов нового поколения — SRI International

Каждый апрель Национальная неделя робототехники способствует повышению осведомленности о робототехнике, ее влиянии на общество и ее растущем значении в самых разных областях и приложениях.Робототехника, однако, кажется, никогда не реализует свой разрекламированный потенциал с самого начала в промышленных приложениях, когда преимущества быстрых, точных, повторяющихся манипуляций в производстве были значительным стимулом для принятия ранних робототехнических решений. В то время как роботизированные манипуляторы в производстве продемонстрировали преимущества робототехники для промышленности, манипуляторы были помещены в клетки, и они в основном оставались в этих условиях.

Сегодня, напротив, в то время как продажи манипуляторов роботов для производства и других промышленных целей находятся на рекордно высоком уровне, в новых роботизированных решениях за пределами производства в значительной степени доминируют мобильные роботы: большие и маленькие беспилотные самолеты, беспилотные летательные аппараты, роботы телеприсутствия, роботы-доставщики (подумайте Aethon и Savioke), и, конечно же, мобильные пылесосы — бессменный лидер продаж роботов на сегодняшний день.

Манипуляция по-прежнему является основной частью производства, и несколько проблем с занятостью и демографическими проблемами развиваются в глобальном масштабе, включая рост тарифов на рабочую силу, хроническую текучесть кадров, выражающуюся двузначными числами, смену культуры поколений и сокращение численности квалифицированной рабочей силы из-за демографического старения общества. которые вызывают потребность в новых инновациях для производственных компаний, что, как я думаю, будет иметь интересные последствия для робототехники. Эти инновации сосредоточены на трех основных областях: низкая стоимость, рабочие характеристики, а также маневренность и маневренность сборки.

Низкая стоимость

Стоимость роботов-манипуляторов значительно упала за последнее десятилетие, до 50 процентов или более для некоторых приложений. За последние несколько недель были представлены два новых промышленных робота-манипулятора, которые представляют текущую планку в гонке более дешевых роботов: UR3 от Universal Robotics за 23 000 долларов США и Sawyer от Rethink Robotics за 29 000 долларов США. Однако история с более дешевыми роботами-манипуляторами для производства не так проста, поскольку более низкая цена означает большее количество применений.Сосредоточение внимания только на цене отвлекает от практических реалий производства роботов. Да, при каждом падении цены будет проводиться анализ затрат и выгод, который оправдает более широкое использование роботов, но это незначительно. Наше взаимодействие с производителями подтверждает, что стоимость робота для большинства современных применений не является ограничивающим фактором. Более важными факторами являются затраты на проект и интеграцию, связанные с проектированием, программированием и установкой системы, которые составляют до 80 или более процентов от общих затрат на развертывание.

Итак, когда я говорю о низкой стоимости, я говорю о новой цели — роботизированном манипуляторе промышленного класса по цене 5000 долларов США или меньше. Для производителей это та цена, которая откроет широкий спектр новых приложений. Наша команда в SRI в течение последних нескольких лет разрабатывала недорогие ловкие руки. Мы досконально понимаем, как быстро затраты на компоненты могут увеличиться для любого ловкого робота. Мы продемонстрировали ловкую руку с 12 степенями свободы с товарным запасом около 500 долларов США, и теперь мы нацелены на разработку руки, которая могла бы выйти по целевой цене в 5000 долларов.Однако найти это решение сложно, учитывая большой перечень запчастей и требования к характеристикам трансмиссий и двигателей.

Рабочие органы

Функциональность манипулятора робота определяется его рабочим органом. Интересным аспектом коммерческих компаний-производителей роботов-манипуляторов является то, что, учитывая этот факт, очень немногие из них действительно предлагают свои собственные конечные эффекторы. Это имеет смысл, если учесть широкий спектр рабочих органов, необходимых для обработки всех возможных вариантов использования оружия.

В целях расширения возможностей нынешних манипуляторов-роботов в последнее время наблюдается рост числа новых компаний, разрабатывающих более совершенные рабочие органы. SRI вносит свой вклад в этот всплеск через свое дочернее предприятие Grabit. Компания Grabit использует электроадгезию как новый подход к захвату предметов, включая сложные предметы, такие как пакеты с картофельными чипсами, текстиль, свежие фрукты и овощи, что обеспечивает новые возможности экономичным способом при минимальном потреблении энергии. Тонкий форм-фактор захватов Grabit также может повысить эффективность хранения за счет более тесной укладки предметов друг на друга, и теперь, когда EA интегрирована в конвейерные системы, пакеты можно транспортировать между уровнями механически более простым способом.Среди других компаний — Robotiq, которая в течение последних нескольких лет расширяла линейку захватов для промышленного применения, а также Soft Robotics, Inc. и Empire Robotics, обе из которых основывались на различных базах работы над мягкими роботами из Гарварда и iRobot.

Нам еще предстоит увидеть появление полностью ловкой руки робота по цене, которая может быть использована на массовом рынке, но я считаю, что это в пределах досягаемости. Мы должны ожидать увидеть больше инноваций в области рабочих органов роботов.

Ловкость и маневренность

Производители нацелены на следующий набор возможностей роботов, связанных с ловкой сборкой и другими задачами, которые теперь возможны только с помощью человеческой руки.Хорошим примером этого является задача каждого выбора, то есть возможность добраться до корзины с неструктурированными деталями, идентифицировать один элемент, захватить один элемент, удалить один элемент и затем переместить его для сборки в детали. Хотя сегодня не существует универсального решения этой проблемы, в университетах, начинающих компаниях и в промышленности проводятся значительные исследования и разработки, чтобы предложить это решение.

Для каждой комплектации пока что ограниченный успех был достигнут за счет подходов, которые используют несколько роботов для поэтапной сортировки, которые в конечном итоге представляют детали единообразным образом на станцию ​​сборки.Вероятно, что окончательное решение для каждого выбора каким-то образом будет сочетать физическую ловкость и восприятие новых конечных эффектов с восприятием и планированием.

Ближайшее будущее

Я описал текущую цель НИОКР в области робототехники, определяемую производственным рынком: недорогие высокопроизводительные роботы с рабочими органами, способными к ловкому манипулированию и быстрой сборкой. Значительные инвестиции вкладываются в создание надежных решений, оправдываемых реальными факторами бизнеса, влияющими на обрабатывающую промышленность, которые, я думаю, будут доступны в течение пяти лет или около того.

Это удачный момент, основанный на другой важной тенденции, которая, как я вижу, появляется. Как независимая научно-исследовательская организация, SRI Robotics Program работает на передовых рубежах робототехники на развивающихся рынках сервисной робототехники, таких как сельское хозяйство, уход за пожилыми людьми и товары для дома. В то время как решения для роботов-манипуляторов в производстве 40 лет назад в основном использовались в этой отрасли, этот новый набор решений, нацеленных на обрабатывающую промышленность, предоставит набор инструментов, которые ускорят развертывание решений для роботизированных манипуляторов для этих и других приложений сервисных роботов.Например, сельскохозяйственная отрасль может обратиться к робототехнике, чтобы облегчить фермерам проблемы с поиском рабочей силы, которую они традиционно использовали для сбора урожая. В сфере обслуживания есть потенциальные приложения для выполнения ручных задач в ресторанах, таких как уборка и даже приготовление пищи. А в области здравоохранения появление недорогой робототехники может также привести к решениям для терапии, реабилитации и личной гигиены. Будет интересно посмотреть, будет ли это так.

В SRI мы с нетерпением ждем возможности представить новое поколение недорогих и гибких решений для манипуляции, которые будут стимулировать внедрение за пределы мобильности и за пределы производства. Кроме того, в этом году мы снова сотрудничаем с Xconomy, чтобы провести Robo Madness West. Присоединяйтесь к нам вместе с некоторыми из национальных лидеров в области робототехники и бизнеса, чтобы глубже взглянуть на реальный прогресс, которого достигают роботы сегодня.

Десять популярных промышленных роботов

«Принудительный труд.«Это буквальное определение чешского слова, означающего« робот », которое впервые появилось в 1920-х годах. Но только в 1960-х годах промышленные роботы были введены в производство автомобилей на сборочном заводе.

С научной точки зрения, ISO 8373: 2012 определяет промышленного робота как «автоматически управляемый, перепрограммируемый, многоцелевой манипулятор, программируемый по трем или более осям, который может быть стационарным или мобильным для использования в приложениях промышленной автоматизации.«Однако в обрабатывающей промышленности мы рассматриваем промышленных роботов как рабочих, которые могут выполнять опасные или повторяющиеся задачи, необходимые для производственной операции с высокой степенью точности.

Первый промышленный робот Unimate присоединился к сборочной линии на заводе General Motors в городке Юинг, штат Нью-Джерси, в 1961 году. Это была автоматизированная форма для литья под давлением, которая выпускала горячие дверные ручки и другие автомобильные детали в чаны охлаждения. жидкость на производственной линии, которая перемещала их к рабочим для окончательной отделки и полировки.

Программируемость промышленных роботов в значительной степени была инструментом, позволяющим использовать их для множества различных задач, но на самом деле это не давало им интеллекта. Они выполняли монотонные и небезопасные задачи и использовались для их точности и повторяемости. В результате, по данным Международной федерации робототехники, автомобильная промышленность с 2010 года является самым важным потребителем промышленных роботов.

Промышленные роботы произвели революцию в промышленных рабочих местах во всех отраслях с момента их появления в производственной среде.На самом деле рост рынка промышленных роботов невероятен. По прогнозам, к 2027 году он будет стоить более 66 миллиардов долларов, при этом среднегодовой темп роста в прогнозируемый период составит 15,1%.

Вот конкретные задачи, для которых предназначены традиционные промышленные роботы:

10 исторически распространенных промышленных роботов

1. Дуговая сварка

Дуговая сварка, или роботизированная сварка, стала обычным явлением в 1980-х годах. Одной из движущих сил перехода на роботизированную сварку является повышение безопасности рабочих от дугового ожога и вдыхания опасных паров.

2. Точечная сварка

Точечная сварка соединяет две соприкасающиеся металлические поверхности, пропуская через точку большой ток, который плавит металл и формирует сварной шов, доставляемый в точку за очень короткое время (примерно десять миллисекунд).

3. Погрузочно-разгрузочные работы

Роботы-манипуляторы используются для перемещения, упаковки и отбора продуктов. Они также могут автоматизировать функции, связанные с перемещением деталей с одного оборудования на другое. Снижаются прямые затраты на рабочую силу и устраняется большая часть утомительных и опасных видов деятельности, традиционно выполняемых человеческим трудом.

4. Уход за станком

Роботизированная автоматизация для ухода за машинами — это процесс загрузки и выгрузки сырья в машины для обработки и наблюдения за машиной, пока она выполняет свою работу.

5. Живопись

Роботизированная покраска используется в автомобилестроении и многих других отраслях, так как повышает качество и стабильность продукта. Снижение затрат также достигается за счет меньшего количества переделок.

6. Сбор, упаковка и паллетирование

Большинство продуктов обрабатываются несколько раз перед окончательной отгрузкой.Роботизированный сбор и упаковка увеличивает скорость и точность, а также снижает производственные затраты.

7. Сборка

Роботы обычно собирают продукты, избавляя от утомительных и утомительных задач. Роботы увеличивают производительность и снижают эксплуатационные расходы.

8. Механическая резка, шлифование, удаление заусенцев и полировка

Повышение маневренности роботов дает возможность производства, которую иначе очень трудно автоматизировать. Примером этого является изготовление ортопедических имплантатов, например, коленных и тазобедренных суставов.Полировка и полировка тазобедренного сустава вручную обычно занимает 45-90 минут, в то время как робот может выполнить ту же функцию всего за несколько минут.

9. Материалы для склеивания, герметизации и напыления

Роботы

Sealer построены с многочисленными конфигурациями роботизированных манипуляторов, которые позволяют роботу наносить клей на любой тип продукта. Основное преимущество этого приложения — повышение качества, скорости и стабильности конечного продукта.

10. Прочие процессы

Сюда входят роботы для инспекции, гидроабразивной резки и пайки.

Пять основных типов промышленных роботов

Существует более пяти типов промышленных роботов, но самые распространенные из них могут (и должны быть) классифицированы по их механической конструкции, согласно Международной федерации робототехники.

Декартовы роботы

Они работают по трем линейным осям с использованием декартовой системы координат (X, Y и Z), что означает, что они используют три скользящих шарнира для перемещения вверх и вниз, внутрь и наружу и из стороны в сторону. Декартовы роботы — это наиболее часто используемые промышленные роботы, обычно для станков с ЧПУ или 3D-печати.

Роботы SCARA

Роботы с шарнирно-сочлененной манипуляцией (SCARA) избирательного соответствия имеют два параллельных шарнирных соединения, которые обеспечивают податливость в плоскости. Робот SCARA обычно используется для сборки и специализируется на боковых перемещениях.

Шарнирно-сочлененный робот

Имея от двух до 10 (или более) шарниров, шарнирные роботы соединяются с основанием с помощью скручивающего шарнира. Напоминающие человеческую руку, они обычно используются в упаковке, окраске, литье металлов и других промышленных применениях.

Дельта Роботы

Эти паукообразные роботы, широко используемые в производстве в пищевой, фармацевтической и электронной промышленности, связаны общей базой. Дельта-робот обычно используется для быстрого захвата и размещения из-за его точности на высокой скорости.

Цилиндрические роботы

Считается, что этот компактный робот хорошо подходит для ограниченного пространства, имеет по крайней мере одно поворотное соединение для вращательного движения и призматическое соединение для линейного движения. Распространенные применения цилиндрических роботов включают простую сборку, литье под давлением, а также загрузку и разгрузку машин.

Будущее промышленных роботов и приложений

Хотя исторически они могли быть наиболее распространенными приложениями и типами промышленных роботов, сегодняшние роботы меньше связаны с их механической структурой. Они сборщики данных. Ранние поколения роботов нужно было разделить в своем собственном мире, а сегодня их можно интегрировать в рабочую силу.

Раньше роботов просили выполнять очень специфические задачи, обычно в фиксированном месте. Но сегодня совместное применение промышленных роботов стремительно развивается благодаря экологически безопасным датчикам, которые влияют на их форм-фактор и функциональность.Теперь эти совместные промышленные роботы, или коботы, работают вместе с операторами фабрик, выполняя лишь малую часть того, что делают люди. Распространение датчиков позволило им работать в среде с людьми и записывать информацию об окружающей их среде. В результате мы можем собирать данные на каждом этапе производственного процесса для полной прослеживаемости и подробного анализа данных, чтобы принимать лучшие решения на будущее.

Достижения в области робототехники также позволяют нам брать роботов с завода и делать их мобильными и автономными для совершенно новых приложений, например, в розничной торговле.Автономные роботы штурмом захватили продуктовые магазины в 2019 году, когда компания Ahold Delhaize представила робота Badger Technologies, который разработан для улучшения работы магазинов. Оборудованный многочисленными датчиками, навигационными системами и камерами, робот вместе с сотрудниками и покупателями перемещается по проходам в магазинах, чтобы сканировать полы на предмет опасных условий, таких как разливы. Одновременно робот хранит запасы недостающих, неправильно оцененных или неуместных запасов. Но в будущем автономные роботы будут работать во всех аспектах розничной торговли, от склада до доставки.

В других отраслях, например в сельском хозяйстве, дроны-роботы могут обследовать поле, чтобы найти недостатки в сельскохозяйственных культурах. Они могут анализировать уровень воды и сухости при определении спелости продукта. Мобильные роботы и дроны контролируют нефте- и газопроводы и системы электропередачи, выполняя регулярные проверки и выявляя признаки необходимости технического обслуживания, чтобы эффективно направлять бригады технического обслуживания.

По своей сути, роботы по-прежнему выполняют рутинные, монотонные и трудоемкие задачи, которые не нравятся сотрудникам, предоставляя при этом бесценные данные для улучшения работы.Без датчиков и других последних достижений это было бы невозможно. Искусственный интеллект (ИИ), конечно же, является ключевой частью разговора. Искусственный интеллект изменит возможности робототехники, но это еще как минимум десятилетие. Тем временем ИИ может помочь компаниям собрать группу роботов, которые выполняют ту же задачу, и предоставить все данные в централизованное место, которое, в свою очередь, может быть использовано для того, чтобы сделать всю эту сеть роботов умнее и эффективнее.

В промышленной робототехнике успех зависит от экспонент.Он использует экспоненциальные технологические кривые в смежных с роботами отраслях, чтобы стимулировать их внедрение. Трудно продвигать технологические инновации в отрасли, но когда вы перенимаете технологии из «внешних» отраслей, возможности безграничны.