Всё чаще заводы и другие производственные предприятия используют в работе промышленных роботов. Это удобно и экономично, ведь с каждым годом стоимость человеческой работы возрастает, а промышленные роботы, наоборот, падают в цене. И это не главное преимущество роботов.
Их уникальность и важная выгода в том, что производственный процесс перестаёт длиться стандартный рабочий день — роботы способны работать круглые сутки. При этом их результативность, эффективность и качество выполняемых операций остаётся на одном уровне. Да, они могут выполнять лишь определенные, запрограммированные действия. Но этого достаточно, особенно если роботы становятся частью автоматизированной производственной системы.
Третье важное преимущество использования роботов — они исключают ошибки и брак, которые возникают из-за человеческого фактора.
Когда появились роботы
Роботизация стала популярной в 60-х годах XX в. Именно тогда был изобретён и создан первый промышленный робот и запущено их серийное производство. Первооткрывателем в этом деле стал японский концерн Kawasaki Heavy Industries, и именно благодаря этому Японию во всём мире признали первой по робототехнике.
Перспективы применения
Сейчас роботы — это не просто инновация, поднимающая статус компании. Во многих отраслях использование промышленных роботов — эксплуатационная необходимость.
Роботы заменяют человека там, где работа опасна для жизни или здоровья и при этом требует максимальной точности. Роботы могут заменить десятки рабочих и в сферах, не связанных с риском для жизни.
А удешевление робототехники позволяет многим предприятиям использовать их в работе. Так, с 1990 года стоимость роботов постепенно снижается, за последние 10 лет она снизилась практически на 30%, и прогнозы по снижению только позитивные.
Источник: https://www.youtube.com/watch?v=g_rL96JSofk&t=680s
Всё это говорит о том, что роботы доступны теперь не только большим корпорациям, но и предприятиям среднего и даже малого бизнеса.
Немаловажно и то, что вложение в робототехнику способно окупить себя за несколько лет, при этом повысив доходы предприятия. Вот зарубежный пример расчета выгоды установки и использования робота.
Источник: politsturm.com
Основные преимущества
В начале статьи мы упомянули основные преимущества. Сейчас давайте раскроем подробнее этот момент. Использование промышленных роботов:
- снижает затраты на рабочую силу;
- ускоряет производственные процессы;
- позволяет экономить материал и энергию;
- снижает стоимость обработки и инвентаря;
- повышает точность обработки;
- уменьшает брак;
- совершенствует управление;
- обеспечивает гибкость перехода на другой проект.
Как видите, плюсы от использования робототехники очевидны. Теперь предлагаем кратко ознакомиться с типами роботов, чтобы определить, какой из них наиболее подходит для вашего предприятия.
Типы роботов
Так как робототехника используется в различных отраслях промышленности, для каждого вида задач есть свой тип роботов. Каждый из них отличается по своей конструкции и выполняет определённые функции.
Таких типов насчитывается всего шесть. Они различаются по тому, как соединяются звенья робота и какая у него механическая конструкция. Чтобы разобраться в этих различиях, давайте поговорим о том, как устроены роботы.
Оси робота
Робот имеет вращательные и линейные оси. Количество этих осей или степеней свободы (DOF) обуславливает, сколько у роботов соединений. Именно этот показатель — количество и типы соединений — основной фактор, определяющий тип робота.
Соединения частей роботов похожи на человеческие суставы. Только суставы робота вращают не мышцы, а двигатели. Однако у робота есть преимущество: он может двигать сустав линейно. То есть — вперёд-назад или вверх-вниз.
Каждый промышленный робот владеет инструментом, крепящимся на его запястье. Вид инструмента зависит от назначения робота. И чтобы перемещать любой инструмент, роботу нужно двигаться по трём осям координат. То есть ему нужно три сустава. А чтобы сустав ориентировался с инструментом, нужно ещё три оси.
Сферический робот, с полярной системой координат. (POLAR COORDINATE ROBOT)
Это, по сути, рука с запястьем, которое может двигаться сферически.
У этого робота три сустава: два вращающихся и один линейный. Их может быть и больше, но эти — основные. С их помощью робот может достигать любых точек в сферической рабочей оболочке, рассчитывая их в полярной системе координат. Если суставов будет больше, добавится гибкость, но достижимая область кардинально не изменится.
Такие роботы были популярны в начале развития робототехники в промышленной сфере. Одним из таких роботов был манипулятор Unimate. Его использовали в 60-е годы XX в. в компании General Motors. Он выполнял функции сварщика и литейщика. Можно сказать, это был первый промышленный робот, который стал образцом для создания всех других роботов-манипуляторов.
Цилиндрический робот (CYLINDRICAL COORDINATE ROBOT)
Если у предыдущего типа робота вращение сферическое, то этот движется по цилиндрическому маршруту. У него так же, как и у предыдущего вида, есть три оси: две линейные и одна круговая.
В истории робототехники цилиндрический робот занимает отдельное место: его использовали для схватывания и транспортировки предметов ещё до изобретения шестиосевых роботов.
Сейчас этот тип робота практически не используется, так как есть более гибкие и быстрые роботы, для работы которых не нужно преобразовывать декартову систему координат в цилиндрическую.
Линейный робот (Декартов робот) (Cartesian robot)
Этот робот работает в прямоугольной системе координат. Его движения можно сравнить с игровым автоматом, где нужно достать игрушку.
У линейного робота есть только три перпендикулярные оси, его звенья не могут вращаться. Обычно декартовы роботы занимают много места, но при этом ими просто управлять и они работают очень точно.
Линейные роботы используются, чтобы перемещать тяжёлые предметы и инструменты. Их часто используют на производствах, которые занимаются литьём пластика под давлением. Линейные роботы-манипуляторы могут перемещать детали и материалы, опускать их в пресс-форму и вынимать готовое изделие. Их применение повышает скорость работы производства и позволяет снизить себестоимость готовых изделий.
Также декартовы роботы успешно используются, как дополнение к автоматическим конвейерным линиям. Например, роботы, обладающие техническим зрением, могут не только перемещать и захватывать детали на конвейере, но и заниматься сортировкой изделий. Таких роботов можно использовать на мусороперерабатывающих заводах — для сортировки мусора — и на любых других производственных предприятиях — для отбраковки изделий.
Как видите, функциональные возможности линейных роботов будут зависеть от того, какая технология и инструменты используются при их сборке.
Шарнирный робот (ARTICULATED ROBOT)
Этот робот сейчас наиболее распространённый и используемый. Его конструкция предусматривает последовательное соединение звеньев и 6 осей. Благодаря количеству осей, такой робот можно по подвижности сравнить с человеческой рукой.
Шарнирные роботы могут выполнять сложные задачи по перемещению объектов, потому что их траектория практически не ограничена, а радиус действия достигает нескольких метров. При этом шарнирные роботы могут переносить крупногабаритные и тяжёлые — более 1 тонны — грузы.
Этот вид роботов используют для точечной или дуговой сварки, фрезеровки, окрашивания сложных объектов, обслуживания станков, паллетирования и других задач.
Единственный минус — сложное программирование роботов такого типа. Но если использовать современные контроллеры и нанять на работу опытных программистов, можно без проблем создавать эффективные управляющие программы.
SCARA робот (SELECTIVE COMPLIANCE ASSEMBLY ROBOT ARM)
Основные звенья этого робота могут перемещаться лишь в горизонтальной плоскости. А главный инструмент двигается линейно. Особенность SCARA роботов — высокая точность, повторяемость и скорость работы. По степени повторяемости они считаются самыми лучшими. Но при этом у SCARA робота не так много степеней свободы, как у рычажных манипуляторов или дельта-роботов. И область работы тоже небольшая.
Такие роботы востребованы, в первую очередь, в производстве электроники. Их успешно используют для сборки печатных плат, размещения полупроводниковых пластин.
Также SCARA роботы применяются на разных производственных предприятиях для захвата и перемещения деталей, комплектации, контроля качества.
Эти роботы могут выполнять большой фронт работ, при этом не занимая много места и заменяя огромный штат работников.
Параллельный робот (Дельта робот)(Робот-паук)
Конструкция дельта-робота предусматривает крепление нескольких звеньев к общему основанию. Такое крепление сохраняет пространственную ориентацию инструмента.
Обычно, у дельта робота три рычага, которые могут поддерживать его захват на одинаковой высоте. Это высокоскоростной тип робота, который может сортировать или укладывать цельную продукцию.
В зависимости от особенностей, этот робот можно использовать на разных типах производства.
На видео можете оценить, как дельта робот YF03N справляется с сортировкой листиков базилика.
Помимо классификации по типу устройства роботов, интересно разобраться, как они различаются по функционалу и для чего могут использоваться на практике.
Давайте рассмотрим несколько самых популярных видов промышленных роботов:
Роботы для паллетирования
Они используются для того чтобы грузить, разгружать и укладывать изделия в паллеты. Всё зависит от схемы, которую задаёт специальная программа.
Роботы для сварки
Многие виды роботов могут использоваться для сварочных работ. Они выполняют лазерную, дуговую, точечную сварку и могут даже паять.
Роботы для покраски
Такие роботы используют распыляющие устройства, чтобы наносить лакокрасочные покрытия. Роботов для покраски применяют в разных сферах промышленности, с их помощью красят как потребительские товары, так и автомобили.
Роботы-манипуляторы
Обычно робот-манипулятор — это робо-рука, имеющая большое количество степеней свободы. Её движения ограничиваются размерами и расстоянием, которое может преодолеть закреплённый инструмент.
Роботы для обслуживания станков
Такие роботы обслуживают один или несколько станков. Они крепятся по-разному: к потолку, на линейную ось или к стене и могут перемещаться от одного станка к другому. В зависимости от необходимых функций, их инструменты могут различаться.
Обычно такие роботы используются, чтобы загружать материал в станки с ЧПУ, вынимать готовые детали, проводить техническое обслуживание станков.
Коллаборативные роботы
Таких роботов ещё называют «коботы». Они рассчитаны на работу рядом с человеком и даже совместно с ним. Благодаря системе обратной связи, которая построена на сенсорах и точных алгоритмах, они безопасны для человека и других объектов, работающих рядом с ними.
Применение промышленных роботов в различных отраслях промышленности
Промышленные роботы могут заменить несколько десятков сотрудников во многих отраслях. Благодаря тому, что робот не нуждается в отдыхе, не совершает ошибок и работает быстро, его использование на производстве приносит только положительные результаты.
Вот наиболее часто встречающиеся действия, которые могут выполнять промышленные роботы:
- Плазменная резка;
- Покраска;
- Нанесение лака;
- Контактная, дуговая сварка;
- Загрузочно-погрузочные работы;
- Транспортировка;
- Упаковка;
- Литьё металлов;
- Фрезерные операции;
- Раскрой материалов;
- Обработка крупногабаритных деталей;
- Контрольно-измерительные операции.
Благодаря многообразию функций, промышленные роботы широко распространились по миру. Наиболее востребованы они в автомобильной промышленности и электронике. 60% робототехники приходится на эти две отрасли.
Металлургия, химическая и пищевая промышленность сейчас лидируют по темпам внедрения роботов.
Подробные примеры использования промышленных роботов в разных отраслях рассмотрим далее.
Автомобильная промышленность
Как уже было упомянуто, большая часть роботов приходится на автомобильную промышленность. Многие крупные концерны используют промышленных роботов для сборки, сварки и покраски деталей автомобилей: AUDI, Porsche, Renault и другие.
Производство электроники
Основная функция роботов в этой сфере — точность позиционирования на всех этапах производства. Допустимая погрешность при производстве электротехники — от 0,1 до 0,2 мм. Человеческие руки не способны достичь такой погрешности, поэтому роботизированная техника — просто необходимость для производства этой сферы.
Благодаря использованию роботов можно добиться не только высокой точности, но и увеличения скорости производства в два раза.
Пищевая промышленность
Предприятия этой сферы используют роботов как для первичной, так и для вторичной обработки сырья. То есть роботы подготавливают пищевые продукты к дальнейшей переработке, а также сортируют готовую продукцию.
По прогнозам экспертов, пищевое автоматизированное производство в 2022 году будет стоить $2,5 млрд.
Сельское хозяйство
Роботы используются во многих областях сельского хозяйства: от земледелия и садоводства до животноводства.
Примером такого робота может служить сборщик клубники. Это машина, которая ездит между грядок и, используя сенсоры, обнаруживает спелую клубнику. А с помощью специальных высокочувствительных манипуляторов робот срывает ягоды
Как внедрить роботов на производство
Как видите, внедрение робототехники на производство помогает повысить конкурентоспособность предприятия, производительность, качество продукции и улучшить условия труда работников.
Чтобы выбрать подходящего для вашего предприятия робота и комплектующие, обращайтесь в компанию Kosmek.
У нас есть опыт работы с немецкими, японскими и российскими предприятиями и более 50 индивидуальных проектов автоматизации. Поэтому мы гарантируем, что внедрение роботов в ваши производственные процессы будет рентабельным и высокоэффективным.