Robot industriale. Robot in produzione. Robot automatici

Oggi questi dispositivi sono particolarmente richiesti nell'economia nazionale. Il robot industriale, un po 'come il suo prototipo nel libro K.Chapek, "La salita dei robot", non alimenta affatto delle idee rivoluzionarie. Al contrario, svolge coscienziosamente, con grande precisione, sia i principali processi di produzione (assemblaggio, saldatura, verniciatura), sia ausiliari (carico-scarico, fissaggio del prodotto durante la fabbricazione, movimento).

L'utilizzo di tali macchine "intelligenti" contribuisce alla soluzione efficace di tre principali problemi di produzione:

• Aumento della produttività del lavoro;
• Miglioramento delle condizioni di lavoro delle persone;
• Ottimizzazione dell'uso delle risorse umane.

I robot industriali sono il frutto di una produzione su larga scala

I robot in produzione si diffondono massicciamente verso la fine del XX secolo a causa di un significativo aumento della produzione industriale. Grande serie di prodotti hanno richiesto l'intensità e la qualità di tali lavori, la cui realizzazione supera le capacità umane oggettive. Invece di impiegare migliaia di lavoratori specializzati, numerose linee automatiche altamente efficienti operano in impianti tecnologici moderni, operanti in un ciclo continuo o continuo.

I leader nello sviluppo di tali tecnologie, dichiarando l'uso diffuso dei robot industriali, sono il Giappone, gli Stati Uniti, la Germania, la Svezia e la Svizzera. I robot industriali moderni fabbricati nei suddetti paesi sono divisi in due grandi gruppi. I loro tipi sono determinati dalla loro appartenenza a due modi fondamentali di gestione:

• Manipolatori automatici;
• Dispositivi controllati a distanza dagli esseri umani.

Per quali sono stati usati?

La necessità della loro creazione cominciò a essere parlata all'inizio del XX secolo. Tuttavia, a quel tempo, non esisteva ancora una base elementare per l'attuazione del piano. Oggi, seguendo i dettami dei tempi, i robot vengono utilizzati nella maggior parte delle industrie più tecnologicamente avanzate.

Purtroppo, la ri-equipaggiamento di intere industrie con tali macchine "intelligenti" è ostacolata da un deficit di investimento. Anche se i vantaggi derivanti dal loro uso superano chiaramente i costi iniziali di cassa, poiché permettono di parlare non solo e non tanto dell'automazione, ma anche dei profondi cambiamenti nella produzione e nel lavoro.

L'utilizzo di robot industriali ha consentito di eseguire in modo più efficiente e in modo insopportabile in termini di manodopera e precisione: carico / scarico, impilamento, ordinamento, orientamento delle parti; Spostare spazi da un robot all'altro e prodotti finiti – al magazzino; Saldatura a punti e saldatura di cuciture; Assemblaggio di parti meccaniche ed elettroniche; Posa di cavi; Taglio di sbavature lungo un contorno complesso.

Manipolatore come componente del robot industriale

Funzionalmente, questa macchina "intelligente" è costituita da un sistema di controllo automatico riprogrammabile (ACS) e da un corpo di lavoro (un sistema di viaggio e un manipolatore meccanico). Se l'ACS è di solito abbastanza compatto, visivamente nascosto e non colpisce immediatamente l'occhio, il corpo di lavoro è così caratteristico che il robot industriale è spesso definito come il robot manipolatore.

Per definizione, un manipolatore è un dispositivo che si muove nello spazio delle superfici di lavoro e degli oggetti di lavoro. Questi dispositivi sono costituiti da collegamenti di due tipi. I primi forniscono un movimento progressivo. Il secondo spostamento angolare. Tali collegamenti standard per il loro movimento utilizzano sia l'azionamento pneumatico che idraulico (più potente).

Il manipolatore, creato per analogia con la mano umana, è dotato di un dispositivo di presa tecnologico per lavorare con parti. In vari dispositivi di questo tipo, la presa è stata spesso eseguita da dita meccaniche. Durante la lavorazione con superfici piane, gli oggetti sono stati afferrati con le tazze di aspirazione meccaniche.

Se il manipolatore dovesse lavorare simultaneamente con molte billette simili, la pinza è stata eseguita grazie ad un particolare disegno estensivo.

Invece del dispositivo di presa, il manipolatore è spesso dotato di dispositivi mobili di saldatura, di un atomizzatore tecnologico speciale o semplicemente di un cacciavite.

Come si muove il robot

Le macchine robot automatiche sono generalmente adattate a due tipi di spostamento nello spazio (anche se alcuni di essi possono essere chiamati stazionari). Dipende dalle condizioni della produzione specifica. Se è necessario garantire il movimento su una superficie liscia, allora è realizzato con l'aiuto di una monorotaia direzionale. Se si desidera lavorare a diversi livelli, utilizzare i sistemi "a piedi" con le ventose pneumatiche. Il robot mobile è perfettamente orientato sia in coordinate spaziali che angolari. I moderni dispositivi di posizionamento di dispositivi simili sono unificati, costituiti da blocchi tecnologici e consentono di fornire movimenti altamente precisi di pezzi da 250 a 4000 kg.

disegno

L'utilizzo delle macchine automatizzate in questione in strutture multidisciplinari ha portato ad una certa unificazione delle loro principali unità costitutive. I moderni robot manipolatori industriali hanno nel loro design:

• Il telaio utilizzato per fissare il dispositivo di presa (grapple) è una sorta di "mano" che effettua effettivamente l'elaborazione;
• Grapple con una guida (quest'ultimo determina la posizione della "mano" nello spazio);
• Forniscono dispositivi che guidano, trasformano e trasmettono energia sotto forma di coppia sull'asse (grazie a loro, il robot industriale riceve il potenziale di movimento);
• Sistema di controllo e gestione dell'attuazione dei programmi ad esso assegnati; Ricezione di nuovi programmi; Analisi delle informazioni provenienti dai sensori e, di conseguenza, trasferimento ai dispositivi di fornitura;
• Sistema di posizionamento della parte di lavoro, posizioni di misura e movimenti lungo gli assi di manipolazione.

Alba della creazione di robot industriali

Torniamo al passato recente e ricordiamo come è iniziata la storia della creazione di macchine automatiche industriali. I primi robot appaiono negli Stati Uniti nel 1962 e sono stati prodotti dalle aziende "Unimission Incorporated" e "Versatran". Anche se, precisamente, il robot industriale "Unimeite" creato dall'ingegnere americano D. Devol, brevettato il proprio sistema di controllo automatico, programmato con carte punzonate, è stato rilasciato prima di tutto. Questa è stata un'importante scoperta tecnica: le macchine "intelligenti" hanno memorizzato le coordinate dei punti sul loro percorso e hanno eseguito il lavoro secondo il programma.

Il primo robot industriale "Unimeite" è stato dotato di un dispositivo a due dita per la presa sull'azionamento pneumatico e "mano" su un azionamento idraulico con cinque gradi di libertà. Le sue caratteristiche consentono di spostare un pezzo di 12 kg con una precisione di 1,25 mm.

Un altro manipolatore di robot "Versatran", creato dalla società dello stesso nome, ha caricato e scaricato 1200 mattoni all'ora in un forno da forno. Ha sostituito con successo il lavoro delle persone in un ambiente nocivo per la loro salute con una temperatura elevata. L'idea della sua creazione si è rivelata molto efficace e il design è così affidabile che le singole macchine di questa marca continuano a lavorare nel nostro tempo. E questo nonostante il fatto che la loro risorsa superasse centinaia di migliaia di ore.

Si noti che il dispositivo di robot industriali della prima generazione in termini di valore ha assunto il 75% della meccanica e il 25% dell'elettronica. La nuova regolazione di tali dispositivi richiede tempo e ha causato tempi di inattività dell'apparecchiatura. Per riorientarli per eseguire un nuovo lavoro, il programma di gestione è stato sostituito.

La seconda generazione di macchine robot

Presto fu scoperto: nonostante tutti i vantaggi, le macchine di prima generazione si dimostrarono imperfette … La seconda generazione ha assunto una gestione più sottile dei robot industriali – adattivi. I primi dispositivi richiedevano l'ordinazione dell'ambiente in cui lavoravano. Quest'ultima circostanza spesso ha indicato elevati costi aggiuntivi. Questo è diventato critico per lo sviluppo della produzione di massa.

Un nuovo stadio di progresso è stato caratterizzato dallo sviluppo di una moltitudine di sensori. Con il loro aiuto, il robot ha ricevuto una qualità chiamata "sensazione". Cominciò a ricevere informazioni sull'ambiente esterno e, in conformità con essa, sceglie l'opzione migliore per l'azione. Per esempio, ho acquisito le competenze per prendere parte e per aggirarlo con un ostacolo. C'è una tale azione a causa dell'elaborazione del microprocessore delle informazioni ricevute, che ulteriormente entrato nelle variabili dei programmi di controllo sono realmente guidati dai robot.

I tipi di operazioni di produzione di base (saldatura, verniciatura, montaggio, vari tipi di lavorazione) sono anche soggette ad adattamento. Cioè, quando si esegue ciascuno di essi, viene avviata una multivarianza per migliorare la qualità di una delle opere di cui sopra.

La gestione di manipolatori industriali viene eseguita principalmente in modo programmato. L'hardware della funzione di controllo è il mini PC / 104 o MicroPC industriale. Si noti che il controllo adattivo si basa su un software multivariato. E la decisione di scegliere il tipo di lavoro di programma è accettata dal robot sulla base di informazioni sull'ambiente descritto dai rivelatori.

Una caratteristica caratteristica del funzionamento del robot di seconda generazione è la disponibilità preliminare di modalità operative stabilite, ognuna delle quali attivata a determinati indicatori ottenuti dall'ambiente esterno.

La terza generazione di robot

I robot automatici della terza generazione sono in grado di generare in modo indipendente un programma delle loro azioni a seconda dell'attività e delle circostanze dell'ambiente. Non dispongono di "culle", vale a dire, azioni tecnologiche scritte in alcune varianti dell'ambiente esterno. Hanno la capacità di costruire in modo indipendente un algoritmo per il proprio lavoro, nonché di implementarlo rapidamente in pratica. Il costo dell'elettronica di un tale robot industriale è decina di volte superiore alla sua parte meccanica.

Il nuovo robot, capace di acquisire il dettaglio grazie ai sensori, "sa" con successo. Inoltre, la forza di presa stessa (forza di retroazione) è regolata, a seconda della fragilità del materiale della parte. Forse è per questo che il dispositivo dei robot industriali della nuova generazione è chiamato intellettuale.

Come si capisce, il "cervello" di un tale dispositivo è il suo sistema di controllo. Il più promettente è la regolazione, effettuata secondo i metodi dell'intelligenza artificiale.

L'intelligenza di queste macchine è impostata da pacchetti applicativi, controllori logici programmabili, strumenti di modellazione. Nella produzione, i robot industriali si combinano in una rete, garantendo il giusto livello di interazione tra il sistema "uomo-macchina". Inoltre, sono stati sviluppati strumenti per prevedere il funzionamento di tali dispositivi in futuro, grazie alla modellazione software implementata, che consente di scegliere le varianti ottimali dell'azione e della configurazione della connessione alla rete.

Leader di aziende globali che producono robot

Oggi l'uso di robot industriali è fornito da aziende leader tra cui giapponesi (Fanuc, Kawasaki, Motoman, OTC Daihen, Panasonic), americani (KC Robots, Triton Manufacturing, Kaman Corporation), tedeschi (Kuka).

Che cosa sono conosciute nel mondo di queste aziende? Nell'attivo Fanuc – il robot delta del M-1iA più veloce (tali macchine sono di solito usate per l'imballaggio), il più forte di seriali robotici – M-2000iA, riconosciuto in tutto il mondo da robot-saldatori ArcMate.

I robot industriali fabbricati da Kuka non sono meno richiesti. Queste macchine con precisione tedesca eseguono la lavorazione, la saldatura, l'assemblaggio, l'imballaggio, la pallettizzazione, il carico.

Anche impressionante è la gamma di modelli della società giapponese-americana Motoman (Yaskawa) che lavora sul mercato americano: 175 modelli di robot industriali e oltre 40 soluzioni integrate. I robot industriali, utilizzati negli Stati Uniti per la produzione, sono in gran parte fabbricati da questa azienda leader nel settore.

La maggior parte delle altre aziende rappresentate da noi occupano la loro nicchia facendo una più stretta gamma di dispositivi specializzati. Ad esempio, Daihen e Panasonic producono robot di saldatura.

Modi per organizzare la produzione automatizzata

Se si parla dell'organizzazione della produzione automatizzata, in un primo momento è stato implementato un rigido principio lineare. Tuttavia, ad una velocità sufficientemente elevata del ciclo di produzione, vi è un significativo inconveniente – tempi di inattività dovuti a guasti. In alternativa, è stata inventata una tecnologia rotativa. Con questa organizzazione di produzione, il pezzo e la linea automatizzata (robot) si muovono in un cerchio. Le macchine in questo caso possono duplicare funzioni e gli errori vengono praticamente eliminati. Tuttavia, in questo caso, la velocità viene persa. L'opzione ideale per organizzare il processo è un ibrido dei due precedenti. Si chiama rotativo-convogliatore.

Robot industriale come elemento di produzione flessibile automatica

I moderni dispositivi "intelligenti" sono rapidamente riconfigurati, estremamente produttivi e indipendenti lavorano con l'aiuto delle loro attrezzature, materiali di elaborazione e spazi vuoti. A seconda delle specificità dell'utilizzo, possono funzionare sia nell'ambito di un programma, sia variando il loro lavoro, cioè scegliendo da un numero fisso di programmi forniti quello giusto.

Il robot industriale è un elemento costitutivo della produzione automatizzata flessibile (abbreviazione generalmente accettata – GAP). Quest'ultimo comprende anche:

• Sistema che esegue il design informatico;
• Un complesso di gestione automatizzata delle attrezzature tecnologiche di produzione;
• Manipolatori di robot industriali;
• Funzionamento automatico del trasporto di produzione;
• Dispositivi che effettuano il carico / scarico e il posizionamento;
• Sistema di controllo sui processi tecnologici di produzione;
• Controllo automatico della produzione.

Maggiori informazioni sulla pratica dell'utilizzo dei robot

Le applicazioni industriali reali sono robot moderni. I loro tipi sono diversi e garantiscono un'elevata produttività di settori strategicamente importanti. In particolare, per molti aspetti, l'economia della Germania moderna deve il suo potenziale crescente alla sua applicazione. In quali settori funzionano questi "lavoratori di ferro"? Nella lavorazione del metallo funzionano praticamente in tutti i processi: fusione, saldatura, forgiatura, fornendo il massimo livello di qualità del lavoro.

La fusione come industria con condizioni estreme per il lavoro umano (che significa elevate temperature e inquinamento) è in gran parte robotizzata. Le macchine di Kuka sono montate anche in fonderie.

Anche l'industria alimentare ha ricevuto attrezzature da Kuka per scopi produttivi. "Robot alimentari" (foto presentate nell'articolo) sostituiscono per lo più persone in aree con condizioni particolari. Distribuito nella produzione di macchine che forniscono un ambiente microclima caldo con una temperatura non superiore a 30 gradi Celsius. I robot realizzati in acciaio inox mescolano la carne di processo, partecipano alla produzione di prodotti lattiero-caseari e, naturalmente, pila e confezionano i prodotti nel modo migliore.

È difficile sovrastimare il contributo di tali dispositivi nel settore automobilistico. Gli esperti ammettono che le macchine più potenti e produttive oggi sono appunto i robot del "cuoco". Foto di dispositivi che offrono una gamma completa di operazioni di assemblaggio automobilistico, impressionante. In questo caso, è il momento di parlare veramente di produzione automatizzata.

plastiche lavorazione, rilascio di materia plastica, la fabbricazione di pezzi di forma complessa di materiali diversi forniscono robot in produzione veramente dannoso per la salute umana inquinamento.

Un'altra importante area di applicazione di unità "di Cook" è il legno. E descritti come dispositivi offrono prestazioni dei singoli ordini e lo stabilimento di produzione grandi serie in tutte le fasi – dalla lavorazione primaria e taglio di fresatura, foratura, rettifica.

prezzi

Attualmente, la domanda russa e del mercato CSI generati dalle società Kuka e Fanuc robot. I prezzi li vanno da 25 000 a 800 000 rubli. Questo imponente estensione spiega con l'esistenza di diversi modelli: leggeri standard (5-15 kg), speciale (speciale problem solving), specializzata (lavora in un ambiente insolito), veicoli pesanti (fino a 4000 m).

risultati

Va riconosciuto che il potenziale per l'uso di robot industriali non sono ancora coinvolti in pieno. Allo stesso tempo, gli sforzi dei professionisti, le moderne tecnologie consentono di realizzare le idee sempre più audaci.

La necessità di aumentare la produttività dell'economia globale e massimizzare la quota del lavoro umano intellettuale sono forti incentivi di sempre più nuovi tipi e modifiche di robot industriali.