Развитие робототехники ускорило процесс автоматизации промышленности. Разнообразие роботов-манипуляторов способствовало их внедрению на разные участки производственной цепи. Итогом стало увеличение производительности, улучшение качества продукции.
Что представляют собой роботы-манипуляторы
Робот-манипулятор — это промышленное устройство, в котором исполнительный механизм производит действия, аналогичные движениям руки. Выпускается как самостоятельный агрегат или в составе роботизированного комплекса. Предназначен для выполнения однообразных повторяющихся операций разного типа, например, сварки, сборки.
Основные составные части робота — манипулятор и устройство управления, которые могут размещаться на расстоянии друг от друга или быть объединены в одной установке. Исполнительный механизм, напоминающий механизированную руку, включает звенья, соединенные разными связями (их ещё называют «суставы», оси). В зависимости от вида соединения движения бывают вращательными или поступательными, например, вперед/назад.
Обычно звенья состоят из твердых тел, однако выпускаются агрегаты, где применяют гибкие материалы. К таким относятся, например, мягкие манипуляторы и кабельные системы.
Виды роботов-манипуляторов
Классификацию проводят по разным критериям. Рассмотрим основные из них.
Способ управления:
программные устройства: действуют согласно установленному алгоритму;
адаптивные: оснащены датчиками для считывания информации из окружающей среды и программным обеспечением, которое на основе этих данных корректирует ход работы;
интеллектуальные: способны принимать решения самостоятельно, используя элементы искусственного интеллекта, машинное зрение и другие технологии.
В отдельную категорию выделяют коллаборативные роботы, разработанные для взаимодействия с человеком в рамках единого пространства. Коботы безопасны для оператора, так как оснащены системой, останавливающей движения в опасной ситуации.
По маневренности:
стационарные: устанавливаются на фиксированном месте (потолок, пол, стену);
мобильные: перемещаются с помощью колес в любом направлении или по рельсовому пути. Это расширяет их функциональные возможности и область применения.
Виды промышленного робота-манипулятора по конструкции (по типу первых трех соединений звеньев):
Декартовый или линейный (Catesia obot) с рабочей зоной в форме параллелепипеда. Движения осуществляются по трем перпендикулярным друг другу осям и являются поступательными. Обычно это крупный по размеру агрегат с простым управлением;
цилиндрический. Имеет одно сочленение (как правило, центральный вал), вращательное и двое других поступательных, позволяющих механической руке двигаться по горизонтали и вертикали. Радиус действия инструмента напоминает форму цилиндра или его части;
сферический с полярной системой координат. Состоит из двух вращательных кинематических пар и одной поступательной. Характеризуется высокой жесткостью, большой площадью рабочего пространства;
шарнирный (антропоморфный), в котором каждое звено фиксируется на конце предыдущего. По форме, подвижности походит на руку человека. Его можно использовать в стесненной зоне;
SCARA. Впервые был выпущен в Японии в 1981 году. Особенность состоит в том, что движения основных звеньев происходят только в горизонтальной плоскости, а конечного звена — в линейном направлении. Имеет высокую скорость, точность выполнения заданий;
дельта-робот или параллельный («паук»). Конструкция включает основание, к которому прикреплены несколько рычагов (звеньев), действующих одновременно для захвата деталей. Отличается скоростью. Часто применяется для сортировки или укладки элементов.
Промышленные автоматические устройства классифицируют также по грузоподъемности, точности и другим параметрам.
Из чего состоит робот-манипулятор
Робот-манипулятор состоит из двух основных частей: управляемой машины (манипулятора) и устройства управления.
Устройство управления включает блок управления, передающий сигнал для начала или завершения движения, компьютер с нужным ПО, системами связи и информационно-измерительной системой.
К элементам манипулятора относятся исполнительное устройство с механизмом, реализующим действия, а также рабочий орган (размещается на конце механической руки, «запястье») и привод.
Исполнительный механизм представляет собой открытую кинематическую цепь, состоящую из соединенных между собой звеньев. Если сравнивать его структуру с тремя сочленениями с рукой человека, то можно условно выделить:
Корпус: основа, к которой крепятся компоненты.
Плечо: первое звено.
Локоть: определяет положение механизма в пространстве и обеспечивает возможность изменения угла между плечом и предплечьем.
Предплечье: второе звено.
Запястье: отвечает за точность выполнения работы, позволяя изменять ориентацию инструмента.
Кисть: взаимодействует с объектами. В качестве рабочего органа может выступать захватное устройство, сварочная головка для сварки, фреза и другие инструменты.
Выбор конструкции определяется тем, для каких задач роботы-манипуляторы нужны и применяются.
Перемещения звеньев обеспечивают приводы разных типов. Наиболее распространенными являются электрические, поскольку надежны, просты в монтаже и позволяют добиться высокой точности. Для операций, требующих значительное усилие, устанавливают гидравлические приводы. Пневматические подходят для осуществления высокоскоростных операций с небольшой нагрузкой.
Области применения
Сферы применения роботов манипуляторов включают:
Автомобильная промышленность. В автомобилестроении они используются на всех этапах производства. С их помощью выполняют сварку кузовов, покраску деталей, сборку. Устанавливают двери, стекла, сиденья и прочие компоненты. В качестве примера приведем представленное на нашем сайте автоматическое устройство QJRP6-2700P для покраски.
Электроника. Технологический процесс в электронике требует высокой точности, с чем отлично справляется робототехника. Ее применяют для сборки мелких деталей, пайки микросхем, тестирования приборов и проч. Например, для сборки жестких дисков для компьютера используют Yaskawa Motoma MH12.
Металлургия. В металлургии роботы устанавливают для работы в условиях высокой температуры и запыленности. К примеру, на сталелитейных заводах их применяют для разливки металла, снятия огнеупорного покрытия, обработки поверхности отливок.
Логистическая сфера. Робототехника для автоматизации логистических цепочек активно внедряется на склады, почтовые терминалы, в торговые центры. Интегрируется в зоны отгрузки продукции на промышленных предприятиях. Она выполняет разные задачи: сортирует товары, упаковывает посылки, загружает грузы на конвейеры и т.д. Пример — робот Yaskawa GP12, с помощью которого можно упаковывать грузы. Он также представлен в нашем интернет-каталоге.
Космическая отрасль. Автоматические устройства используются для сборки, сварки разных компонентов. Более совершенные модели выполняют ремонтные работы на орбите и участвуют в исследовательских миссиях. Например, Канадарм (Caadam), установленный на МКС, используется для захвата грузовых кораблей и проведения ремонта.
Робототехника применяется в строительстве для сварки, монтажа элементов. Эксплуатируется в медицине для проведения операций, в сельском хозяйстве для сбора урожая, ухода за растениями, животными.
Преимущества роботизированных манипуляторов
Преимущества применения роботизированных манипуляторов в промышленности:
повышают производительность. Выполняют задачи с постоянной высокой скоростью и точностью;
снижают расходы. Минимизируют количество ошибок, брака. Несмотря на значительный объем инвестиций при интеграции робототехники, впоследствии автоматизация процессов приводит к снижению затрат и удешевлению производства;
обеспечивают безопасность сотрудников. Выполняют опасные или тяжелые операции;
гибкость. Их легко перепрограммировать для адаптации под новые бизнес-цели.
Компания LT Robotics – эксперт в области подбора и интеграции роботизированных систем. Мы разрабатываем индивидуальные решения и обеспечиваем их плавное внедрение на предприятие. Наши специалисты помогают выбрать роботы-манипуляторы, провести настройку и обучить персонал.
Меню