Robot industrial. Robotët në prodhim. Automat-robotët

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Këto pajisje janë veçanërisht të kërkuara sot në ekonominë kombëtare. Një robot industrial, i cili ka pak ngjashmëri me prototipin e tij në librin Rise of the Robots nga K. Chapek, nuk ushqen aspak ide revolucionare. Përkundrazi, ai kryen me ndërgjegje dhe me saktësi të madhe, si proceset kryesore të prodhimit (montim, saldim, lyerje) ashtu edhe ato ndihmëse (ngarkimin dhe shkarkimin, fiksimin e produktit gjatë prodhimit, lëvizjen).

Përdorimi i makinave të tilla "të zgjuara" kontribuon në zgjidhjen efektive të tre problemeve kryesore të prodhimit:

• përmirësimi i produktivitetit të punës;
• përmirësoni kushtet e punës së njerëzve;
• optimizo përdorimin e burimeve njerëzore.

Robotët industrialë janë ideja e prodhimit në shkallë të gjerë

Robotët në prodhim u përhapën masivisht në fund të shekullit të 20-të për shkak të një rritje të konsiderueshme të prodhimit industrial. Seritë e mëdha të produkteve kanë sjellë nevojën për intensitetin dhe cilësinë e një pune të tillë, kryerja e së cilës tejkalon aftësitë objektive njerëzore. Në vend që të punësojnë mijëra punëtorë të kualifikuar, funksionojnë fabrikat moderne teknologjikelinja të shumta automatike me performancë të lartë që veprojnë në cikle të ndërprera ose të vazhdueshme.

Liderët në zhvillimin e teknologjive të tilla, duke deklaruar përdorimin e gjerë të robotëve industrialë, janë Japonia, SHBA, Gjermania, Suedia dhe Zvicra. Robotët industrialë modernë të prodhuar në vendet e mësipërme ndahen në dy grupe të mëdha. Llojet e tyre përcaktohen duke u përkatur dy metodave thelbësisht të ndryshme të menaxhimit:

• manipulatorë automatikë;
• pajisje të kontrolluara në distancë nga një njeri.

Për çfarë përdoren?

Nevoja për krijimin e tyre filloi të diskutohej në fillim të shekullit të 20-të. Megjithatë, në atë kohë nuk kishte bazë elementare për zbatimin e planit. Sot, duke ndjekur diktatet e kohës, makinat robotike përdoren në shumicën e industrive më të avancuara teknologjikisht.

Fatkeqësisht, ripajisja e industrive të tëra me makina të tilla "të zgjuara" pengohet nga mungesa e investimeve. Megjithëse përfitimet e përdorimit të tyre tejkalojnë qartë kostot fillestare monetare, sepse ato na lejojnë të flasim jo vetëm dhe jo aq shumë për automatizimin, por për ndryshime të thella në sferën e prodhimit dhe punës.

Përdorimi i robotëve industrialë ka bërë të mundur kryerjen në mënyrë më efektive të punës që është përtej fuqisë njerëzore për sa i përket intensitetit dhe saktësisë së punës: ngarkim/shkarkim, grumbullim, renditje, orientim i pjesëve; zhvendosja e boshllëqeve nga një robot në tjetrin dhe produktet e gatshme në një depo; saldimi në vend dhe saldimi me tegel; montimi i pjesëve mekanike dhe elektronike; vendosja e kabllove; prerjeboshllëqe përgjatë një konture komplekse.

Manipulator si pjesë e një roboti industrial

Funksionalisht, një makinë e tillë "e zgjuar" përbëhet nga një ACS i riprogramueshëm (sistemi i kontrollit automatik) dhe një trup pune (sistemi udhëtimi dhe një manipulues mekanik). Nëse ACS është zakonisht mjaft kompakt, i fshehur vizualisht dhe nuk bie menjëherë në sy, atëherë trupi i punës ka një pamje kaq karakteristike saqë një robot industrial shpesh quhet si më poshtë: "robot-manipulues".

Sipas përkufizimit, një manipulues është një pajisje që lëviz sipërfaqet e punës dhe objektet e punës në hapësirë. Këto pajisje përbëhen nga dy lloje lidhjesh. Të parët ofrojnë një lëvizje progresive. E dyta është zhvendosja këndore. Lidhje të tilla standarde përdorin makinë pneumatike ose hidraulike (më të fuqishme) për lëvizjen e tyre.

Manipulatori, i krijuar në analogji me dorën e njeriut, është i pajisur me një pajisje kapëse teknologjike për të punuar me pjesë. Në pajisje të ndryshme të këtij lloji, mbërthimi i drejtpërdrejtë më së shpeshti kryhej nga gishtat mekanikë. Kur punoni me sipërfaqe të sheshta, objektet kapeshin duke përdorur gota thithëse mekanike.

Nëse manipuluesi duhej të punonte njëkohësisht me shumë pjesë të ngjashme të punës, atëherë kapja u krye falë një dizajni të veçantë të gjerë.

Në vend të një kapëse, një manipulues shpesh pajiset me pajisje të lëvizshme saldimi, një armë speciale teknologjike spërkatës ose thjeshtkaçavidë.

Si lëviz roboti

Robotët automatikë zakonisht përshtaten me dy lloje lëvizjesh në hapësirë (edhe pse disa prej tyre mund të quhen të palëvizshëm). Kjo varet nga kushtet e një prodhimi të veçantë. Nëse është e nevojshme të sigurohet lëvizja në një sipërfaqe të lëmuar, atëherë ajo zbatohet duke përdorur një shina me një shirit të drejtuar. Nëse kërkohet të punohet në nivele të ndryshme, përdoren sisteme "shëtitëse" me thithje pneumatike. Një robot në lëvizje është i orientuar në mënyrë të përkryer si në koordinatat hapësinore ashtu edhe në këndore. Pajisjet moderne të pozicionimit të pajisjeve të tilla janë të unifikuara, ato përbëhen nga blloqe teknologjike dhe lejojnë lëvizjen me saktësi të lartë të pjesëve të punës që peshojnë nga 250 në 4000 kg.

Dizajn

Përdorimi i makinerive të automatizuara në fjalë pikërisht në industritë multidisiplinare çoi në një unifikim të caktuar të blloqeve të tyre kryesore përbërëse. Manipuluesit modernë robotikë industrialë kanë në dizajnin e tyre:

• korniza e përdorur për të fiksuar pajisjen për kapjen e pjesëve - një lloj "dore" që në të vërtetë kryen përpunimin;
• kap me një udhëzues (kjo e fundit përcakton pozicionin e "dorës" në hapësirë);
• mbështet pajisje që drejtojnë, konvertojnë dhe transmetojnë energji në formën e çift rrotullues në bosht (në sajë të tyre, roboti industrial merr potencialin për lëvizje);
• sistemi i monitorimit dhe menaxhimit për zbatimin e programeve që i janë caktuar; pranimi i programeve të reja; analiza e informacionit që vjen nga sensorët, dhe, në përputhje me rrethanat,transferimi i tij te pajisjet ofruese;
• sistemi i pozicionimit të pjesës së punës, matjes së pozicioneve dhe lëvizjeve përgjatë akseve të manipulimit.

Agimi i robotëve industrial

Le të kthehemi në të kaluarën e afërt dhe të kujtojmë se si filloi historia e krijimit të makinave automatike industriale. Robotët e parë u shfaqën në SHBA në vitin 1962, dhe ata u prodhuan nga Union Incorporated dhe Versatran. Edhe pse, për të qenë të saktë, ata megjithatë lëshuan robotin industrial Unimate, krijuar nga inxhinieri amerikan D. Devol, i cili patentoi armët e tij vetëlëvizëse të programuara duke përdorur karta me grushta. Ishte një përparim i dukshëm teknik: makinat "inteligjente" mbanin mend koordinatat e pikave të rrugës në rrugën e tyre dhe kryenin punën sipas programit.

Roboti i parë industrial i Unimate ishte i pajisur me një kapëse me dy gishta të aktivizuar në mënyrë pneumatike dhe një krah të aktivizuar hidraulikisht me pesë shkallë lirie. Karakteristikat e tij bënë të mundur lëvizjen e një pjese 12 kg me një saktësi prej 1,25 mm.

Një tjetër krah robotik Versatran, i prodhuar nga kompania me të njëjtin emër, ngarkonte dhe shkarkonte 1200 tulla në orë në një furrë. Ai zëvendësoi me sukses punën e njerëzve në një mjedis të dëmshëm për shëndetin e tyre me një temperaturë të lartë. Ideja e krijimit të saj doli të ishte shumë e suksesshme, dhe dizajni është aq i besueshëm sa disa makina të kësaj marke vazhdojnë të punojnë në kohën tonë. Dhe kjo pavarësisht nga fakti se burimi i tyre i kalonte qindra mijëra orë.

Vini re se gjenerata e parë e robotëve industrialë nëpër sa i përket vlerës, ai supozoi 75% mekanikë dhe 25% elektronikë. Rirregullimi i pajisjeve të tilla kërkonte kohë dhe shkaktoi ndërprerje të pajisjeve. Për t'i ripërdorur ato për të kryer punë të reja, programi i kontrollit u zëvendësua.

Makinat robotike të gjeneratës së dytë

Shpejt u bë e qartë: pavarësisht nga të gjitha avantazhet, makinat e gjeneratës së parë doli të ishin të papërsosura … Gjenerata e dytë mori një kontroll më delikate të robotëve industrialë - adaptues. Pajisjet e para kërkonin renditjen e mjedisit në të cilin punonin. Rrethana e fundit shpesh nënkuptonte kosto të larta shtesë. Kjo po bëhej kritike për zhvillimin e prodhimit masiv.

Faza e re e progresit u karakterizua nga zhvillimi i shumë sensorëve. Me ndihmën e tyre, roboti mori një cilësi të quajtur "ndjenjë". Ai filloi të merrte informacione për mjedisin e jashtëm dhe, në përputhje me të, të zgjidhte rrugën më të mirë të veprimit. Për shembull, ai fitoi aftësi që i lejojnë të marrë pjesë dhe të anashkalojë një pengesë me të. Ky veprim ndodh për shkak të përpunimit me mikroprocesor të informacionit të marrë, i cili më tej, i futur në variablat e programeve të kontrollit, në fakt udhëhiqet nga robotët.

Llojet e operacioneve bazë të prodhimit (saldim, lyerje, montim, lloje të ndryshme të përpunimit) janë gjithashtu subjekt i përshtatjes. Domethënë, gjatë kryerjes së secilës prej tyre, inicohet multivarianca për të përmirësuar cilësinë e çdo lloj pune të mësipërme.

Manipulatorët industrialë kontrollohen kryesisht nga softueri. Pajisjet e kontrollitfunksionet janë mini-kompjuterë industrialë PC/104 ose MicroPC. Vini re se kontrolli adaptiv bazohet në softuer me shumë variante. Për më tepër, vendimi për zgjedhjen e llojit të funksionimit të programit merret nga roboti bazuar në informacionin rreth mjedisit të përshkruar nga detektorët.

Një tipar karakteristik i funksionimit të robotit të gjeneratës së dytë është prania paraprake e mënyrave të vendosura të funksionimit, secila prej të cilave aktivizohet në disa tregues të marrë nga mjedisi i jashtëm.

Gjenerata e tretë e robotëve

Robotët automatikë të gjeneratës së tretë janë në gjendje të gjenerojnë në mënyrë të pavarur një program të veprimeve të tyre, në varësi të detyrës dhe rrethanave të mjedisit të jashtëm. Ata nuk kanë "fletë mashtrimi", d.m.th., veprime teknologjike të pikturuara për variante të caktuara të mjedisit të jashtëm. Ata kanë aftësinë për të ndërtuar në mënyrë të pavarur në mënyrë optimale algoritmin e punës së tyre, si dhe ta zbatojnë shpejt atë në praktikë. Kostoja e elektronikës së një roboti të tillë industrial është dhjetë herë më e lartë se pjesa e tij mekanike.

Roboti më i ri, që kap një pjesë falë sensorëve, "e di" sa mirë ia ka dalë. Përveç kësaj, vetë forca e kapjes (feedback i forcës) rregullohet në varësi të brishtësisë së materialit të pjesës. Ndoshta kjo është arsyeja pse pajisja e gjeneratës së re të robotëve industrialë quhet inteligjente.

Siç e kuptoni, "truri" i një pajisjeje të tillë është sistemi i tij i kontrollit. Më premtuesja është rregullimi i kryer sipas metodave artificialeinteligjencë.

Inteligjenca këtyre makinave u jepet nga paketat e aplikacioneve, kontrollorët logjikë të programueshëm, mjetet e modelimit. Në prodhim, robotët industrialë janë të lidhur në rrjet, duke siguruar nivelin e duhur të ndërveprimit midis sistemit njeri-makinë. Gjithashtu, janë zhvilluar mjete për të parashikuar funksionimin e pajisjeve të tilla në të ardhmen falë simulimit të softuerit të implementuar, i cili ju lejon të zgjidhni opsionet më të mira për konfigurimin e veprimit dhe lidhjes në rrjet.

Kompanitë kryesore robotike në botë

Sot, përdorimi i robotëve industrialë ofrohet nga kompani lider, duke përfshirë japoneze (Fanuc, Kawasaki, Motoman, OTC Daihen, Panasonic), Amerikane (KC Robots, Triton Manufacturing, Kaman Corporation), gjermane (Kuka).

Për çfarë janë këto firma të famshme në botë? Asetet e Fanuc përfshijnë robotin delta më të shpejtë M-1iA deri më sot (makina të tilla zakonisht përdoren për paketim), më të fortët nga robotët serialë - M-2000iA, robotët saldues ArcMate të njohur në mbarë botën.

Robotët industrialë të prodhuar nga Kuka nuk janë më pak të kërkuar. Këto makina kryejnë përpunim, saldim, montim, paketim, paletizim, ngarkim me saktësi gjermane.

Gjithashtu impresionuese është gama e produkteve të kompanisë japonezo-amerikane Motoman (Yaskawa), që operon në tregun amerikan: 175 modele robotësh industrialë, si dhe më shumë se 40 zgjidhje të integruara. Robotët industrialë të përdorur në prodhim në SHBA prodhohen kryesisht nga kjo industri liderkompani.

Shumica e firmave të tjera që përfaqësojmë plotësojnë vendin e tyre duke prodhuar një gamë më të ngushtë instrumentesh të specializuara. Për shembull, Daihen dhe Panasonic prodhojnë robotë saldimi.

Metodat e organizimit të prodhimit të automatizuar

Nëse flasim për organizimin e prodhimit të automatizuar, atëherë në fillim u zbatua një parim i ngurtë linear. Sidoqoftë, me një shpejtësi mjaft të lartë të ciklit të prodhimit, ai ka një pengesë të konsiderueshme - kohën e ndërprerjes për shkak të dështimeve. Si një alternativë, u shpik teknologjia rrotulluese. Me një organizim të tillë të prodhimit, si pjesa e punës ashtu edhe vetë linja e automatizuar (robotët) lëvizin në një rreth. Makineritë në këtë rast mund të kopjojnë funksionet, dhe dështimet praktikisht përjashtohen. Sidoqoftë, në këtë rast, shpejtësia humbet. Organizimi ideal i procesit është një hibrid i dy të mësipërmeve. Quhet transportues rrotullues.

Roboti industrial si element i prodhimit fleksibël automatik

Pajisjet moderne "të zgjuara" rikonfigurohen shpejt, shumë produktive dhe kryejnë punën në mënyrë të pavarur duke përdorur pajisjet e tyre, materialet e përpunimit dhe pjesët e punës. Në varësi të specifikave të përdorimit, ato mund të funksionojnë si brenda kornizës së një programi, ashtu edhe duke ndryshuar punën e tyre, pra duke zgjedhur atë të duhurin nga një numër fiks programesh të ofruara.

Roboti industrial është një element përbërës i prodhimit të automatizuar fleksibël (shkurtesa e pranuar përgjithësisht - GAP). E funditpërfshin gjithashtu:

• sistem projektimi me ndihmën e kompjuterit;
• kompleksi i kontrollit të automatizuar të pajisjeve teknologjike të prodhimit;
• krahë robotikë industrialë;
• Transporti automatik i prodhimit;
• pajisje ngarkimi/shkarkimi dhe vendosja;
• sistemet e kontrollit të procesit të prodhimit;
• kontroll automatik i prodhimit.

Më shumë rreth praktikës së përdorimit të robotëve

Aplikacionet e vërteta industriale janë robotë modernë. Llojet e tyre janë të ndryshme dhe ato ofrojnë produktivitet të lartë në fusha të rëndësishme strategjike të industrisë. Në veçanti, ekonomia moderne gjermane i detyrohet një pjesë të madhe të potencialit të saj në rritje aplikimit të tyre. Në cilat industri punojnë këta “hekurpunues”? Në përpunimin e metaleve, ato funksionojnë pothuajse në të gjitha proceset: derdhje, saldim, falsifikim, duke siguruar nivelin më të lartë të cilësisë së punës.

Si një industri me kushte ekstreme për punën njerëzore (që do të thotë temperatura të larta dhe ndotje), derdhja është kryesisht e robotizuar. Makineritë nga Kuka montohen edhe në fonderi.

Industria ushqimore mori edhe pajisje për qëllime prodhimi nga Kuka. "Robotët e ushqimit" (fotot janë paraqitur në artikull) në pjesën më të madhe zëvendësojnë njerëzit në zona me kushte të veçanta. Shpërndarë në prodhimin e makinerive që ofrojnë një mikroklimë në dhoma me ngrohje metemperatura jo më shumë se 30 gradë Celsius. Robotët prej çeliku inox përpunojnë me mjeshtëri mishin, marrin pjesë në prodhimin e produkteve të qumështit dhe, sigurisht, grumbullojnë dhe paketojnë produktet në një mënyrë optimale.

Është e vështirë të mbivlerësohet kontributi i pajisjeve të tilla në industrinë e automobilave. Sipas ekspertëve, makinat më të fuqishme dhe produktive sot janë pikërisht robotët “Cook”. Fotografitë e pajisjeve të tilla që kryejnë të gjithë gamën e operacioneve të montimit automatik janë mbresëlënëse. Në të njëjtën kohë, është vërtet koha për të folur për prodhimin e automatizuar.

Përpunimi i plastikës, prodhimi i plastikës, prodhimi i pjesëve më komplekse nga materiale të ndryshme sigurohet nga robotët në prodhim në një mjedis të ndotur që është vërtet i dëmshëm për shëndetin e njeriut.

Një fushë tjetër e rëndësishme e aplikimit për agregatet "Cook" është përpunimi i drurit. Për më tepër, pajisjet e përshkruara ofrojnë si përmbushjen e porosive individuale, ashtu edhe krijimin e prodhimit masiv në shkallë të gjerë në të gjitha fazat - nga përpunimi parësor dhe sharrimi deri te bluarja, shpimi, bluarja.

Çmimet

Aktualisht, robotët e prodhuar nga Kuka dhe Fanuc janë të kërkuar në tregjet ruse dhe CIS. Çmimet e tyre variojnë nga 25,000 në 800,000 rubla. Një ndryshim kaq mbresëlënës shpjegohet me ekzistencën e modeleve të ndryshme: standarde me kapacitet të ulët (5-15 kg), speciale (zgjidhja e detyrave speciale), të specializuara (duke punuar në një mjedis jo standard), me kapacitet të madh (deri në 4000 ton).

Përfundime

Duhet pranuar se potenciali i robotëve industrialë ende nuk është shfrytëzuar plotësisht. Në të njëjtën kohë, falë përpjekjeve të specialistëve, teknologjitë moderne bëjnë të mundur zbatimin e ideve gjithnjë e më të guximshme.

Nevoja për të rritur produktivitetin e ekonomisë botërore dhe për të maksimizuar pjesën e punës intelektuale njerëzore shërbejnë si stimuj të fuqishëm për zhvillimin e gjithnjë e më shumë llojeve dhe modifikimeve të reja të robotëve industrialë.