Роботы в производстве: Роботы в промышленности — их типы и разновидности / Блог компании Top 3D Shop / Хабр — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

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.

<div id="yandex_rtb_3" class="lazy lazy-hidden yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-744188-3";} else{var rtbBlockID="R-A-744188-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_3",blockId:rtbBlockID,pageNumber:3,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_3").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_3");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script>

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

Применение роботов в энергетике. Разновидности и принцип работы

Здравствуйте, дорогие читатели. В этой статье мы вам расскажем, про применение роботов в энергетике. А так же, рассмотрим несколько современных решений, позволяющих не только облегчить человеку труд и высвободить его время, но и служащих для экономии затрат на обслуживание объектов промышленной энергетики.

На сегодняшний день можно уже уверенно говорить о том, что такие задачи как:

диагностика линий электропередач, их очистка ото льда
инспекция ветряных турбин
уход за солнечными панелями
диагностика и обслуживание атомных реакторов

В ближайшем будущем смогут решать именно мобильные полностью автономные роботы, или роботы с дистанционным управлением.

Применение роботов особенно целесообразно там, где жизнь человека может оказаться подверженной риску. Например для диагностики вышедших из строя атомных реакторов или для профилактики высоковольтных ЛЭП, расположенных на высоте в десятки метров над землей, лучше всего подойдут именно роботы. Они должны быть грамотно сконструированные и должным образом настроенные.

Роботы для диагностики и обслуживания высоковольтных ЛЭП

Применение роботов в энергетике, робот для диагностики ЛЭП

Японская фирма HiBot, по просьбе энергетической компании Kansai Electric Power Company (KEPCO), разработала, и в 2011 году запустила в эксплуатацию, робота Expliner, предназначенного для диагностики и обслуживания высоковольтных ЛЭП. Робот просто подвешивается к проводам линии, а оператору остается с экрана компьютера удаленно осуществлять визуальный контроль.

Движение робота вдоль линии похоже на движение поезда по рельсам, с той лишь разницей, что робот движется снизу, под проводами. Медленно передвигаясь вдоль линии, робот Expliner использует лазерные датчики для выявления мест коррозии на проводах. По каналу GPS робот принимает данные о своем местоположении, и передает их оператору, а восемь видеокамер высокого разрешения, расположенных на борту робота, позволяют оператору полностью рассмотреть механические повреждения, будь то оплавленный провод или трещина на нем.

Так, после прохода роботом вдоль всей линии, ремонтники уже будут знать точно, где и какая неисправность имеет место, что необходимо исправить, что и как отремонтировать. Доступна диагностика одновременно четырех параллельно идущих проводов. Такие препятствия, как зажимы и прокладки робот преодолевает самостоятельно, обходя их, маневрируя, благодаря подвижному центру тяжести. Робот просто переносит колеса через препятствие и движется дальше. Если препятствии более сложное, то робота переносят вручную.

Применение робота дает возможность службам своевременно выявлять повреждения линий, такие как ржавчина, внутренняя коррозия (измененный диаметр провода) или механическое повреждение. Это сильно экономит время и расходы на обследование линий традиционным путем, когда бригада экипированных рабочих должна своими силами обойти всю линию электропередач.

Применение роботов в энергетике, робот для диагностики и обслуживания высоковольтных ЛЭП

Канадцы шагнули дальше. Разработчики из института Hydro-Québec еще в 1998 году задумались о создании более сложного робота для диагностики и обслуживания высоковольтных линий электропередач. И вот, спустя 11 лет, робот LineScout был успешно представлен на презентации, и даже удостоился в 2009 году премии от Электротехнического института Эдисона.

Идея пришла разработчикам не с пустого места. В конце 90-х в северных штатах прошел такой мощный снежный шторм, что провода одной из значимых линий электропередач были просто оборваны под грузом намерзшего на них льда.

Робот LineScout, для диагностики и ремонта ЛЭП

Результатом десятилетней работы инженеров стал робот, который способен не просто катиться по проводам, но также умеющий манипулировать с различным оборудованием. Робот, конечно, оснащен камерами и GPS, но плюс к этому он может счищать снег с проводов, раскручивать и закручивать болты и гайки, снимать с проводов инородные предметы. Благодаря наличию тепловизоров, робот способен оценивать температуру проводов.

Управление роботом LineScout

Оператор просто управляет роботом с компьютера при помощи специального джойстика. Робот LineScout показал себя достаточно эффективным во время многократных испытаниях в 2010 году на линиях с током до 2 кА, под напряжением 735 кВ.

Робот для очистки солнечных панелей

Для возведения солнечных электростанций лучше всего подходят залитые солнечным светом пустыни. Но как решить проблему песка, ведь солнечные панели, засыпанные песком после песчаных бурь оказываются на 60% менее эффективными. Если бы панели мыли водой вручную, то это потребовало бы огромных трудовых затрат, причем довольно частых, к тому же температура воздуха в пустыне достигает 50°C. На помощь снова приходит роботизированная техника.

Применение роботов в энергетике, робот для очистки солнечных панелей

Для решения проблемы, в Саудовской Аравии был создан робот NOMADD (NO-water Mechanical Automated Dusting Device — «Механическое автоматизированное устройство по удалению пыли без использования воды»). Несколько таких роботов достаточно установить по одному на каждый ряд солнечных панелей, и они раз в день будут очищать фоточувствительное покрытие без всякой воды, просто при помощи специальных щеток.

Так солнечные панели всегда будут оставаться чистыми, и энергоэффективность солнечных электростанций возрастет. Представить только, робот NOMADD в одиночку может расчистить от 182 до 274 метров панелей — это огромный объем работ, неподъемный по меркам ручного обслуживания. Роботы работают параллельно на каждом ряде панелей, и быстро и оперативно проводят регулярную очистку. Окупаемость системы роботов составляет три года, и самим роботам не требуется частое обслуживание.

Разработчики отмечают: «Эта система спроектирована, разработана и испытана в Саудовской Аравии в самых суровых условиях пустыни. Для таких условий невозможно быть должным образом подготовленным без того, чтобы испытать их на себе на протяжении всего процесса разработки. Вот в чем заключается наше преимущество».

Робот для инспекции ветряков

Энергия ветра в качестве экологически чистого источника электроэнергии является сегодня одним из очень быстро развивающихся направлений альтернативной энергетики. Изобретатели разрабатывают новые проекты для ветряных генераторов, но одно остается неизменным — промышленные ветрогенераторы — это очень большие по размеру и, как правило, всегда очень высокие сооружения.

Робот RIWEA для инспекции ветряков

Поскольку число установленных ветряных турбин по всему миру растет, совсем не удивительно, что часть из них уже успела обрести дефекты за время своей работы. Решить задачу своевременной диагностики лопастей турбин опять же призваны роботы. Которые смогут бесстрашно взбираться на острые лезвия, вращающиеся на большой высоте. Один из таких роботов — разработанный немецким институтом Фраунгофера, робот RIWEA, способный работать даже на вращающейся турбине.

Применение роботов в энергетике, робот RIWEA

Робот перемещается по канату, взбираясь все выше и выше, будь то наземная или береговая турбина. Проверка на наличие дефектов осуществляется посредством инфракрасного излучателя и тепловизора высокого разрешения. Оператор просто получает изображение и анализирует его. Для диагностики прочных металлических элементов, робот RIWEA оснащен интегрированными ультразвуковым излучателем и детектором, обладающими высоким потенциалом в плане точности.

На сегодняшний день, в частности — в США, около 60% ветряных турбин, находящихся в эксплуатации, требуют ремонта. Именно благодаря таким решениям как робот RIWEA, становится возможной диагностика без преждевременного вывода турбины из эксплуатации. Поскольку робот легко взберется даже на вращающиеся лопасти.

Оперативная диагностика выявит турбины, нуждающиеся в срочном капитальном ремонте, и их можно будет отключить для проведения ремонта. А те турбины, что пребывают в приемлемом состоянии — останутся работать, и потребитель не испытает неудобств.

Роботы для работы на объектах атомной энергетики

Начиная с 1999 года стала активно обсуждаться тема внедрения робототехники на атомные объекты для их инспекции и диагностики. Так, компания AREVA, специализирующаяся на обслуживании АЭС, первой начала использовать передовое решение для проверки первичных контуров реакторов. Робот SUSI помог провести осмотр и исследовать ультразвуком важные компоненты одного из американских реакторов. Реактор оказался полностью работоспособным, и было принято решение о продлении срока его эксплуатации. Позже роботы SUSI появились в Европе.

Применение роботов в энергетике, iRobot

Фирма iRobot, в свою очередь, для ликвидации последствий аварии на японской АЭС «Фукусима — 1», предоставила четырех роботов PackBot, при помощи которых брали радиационные пробы. Позже к этой работе присоединился более мощный робот Warrior 710.

Так же читайте статью «Бытовые роботы, меняют нашу жизнь уже сегодня»