ربات صنعتی. ربات در حال تولید ربات های خودکار

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

این دستگاه ها امروزه در اقتصاد ملی مورد تقاضا هستند. یک ربات صنعتی که شباهت کمی به نمونه اولیه خود در کتاب ظهور ربات ها نوشته کی چاپک دارد، به هیچ وجه ایده های انقلابی را تغذیه نمی کند. برعکس، او با وجدان و با دقت زیاد، هم فرآیندهای اصلی تولید (مونتاژ، جوشکاری، رنگ آمیزی) و هم فرآیندهای کمکی (بارگیری و تخلیه، تعمیر محصول در حین ساخت، جابجایی) را انجام می دهد.

استفاده از چنین ماشین های "هوشمند" به حل موثر سه مشکل عمده تولید کمک می کند:

• بهبود بهره وری نیروی کار؛
• بهبود شرایط کاری مردم؛
• استفاده از منابع انسانی را بهینه کنید.

ربات های صنعتی زاییده تولید در مقیاس بزرگ هستند

روبات ها در پایان قرن بیستم به دلیل افزایش قابل توجه تولید صنعتی گسترش زیادی یافتند. سری بزرگ محصولات باعث شده است تا به شدت و کیفیت چنین کارهایی نیاز باشد که عملکرد آنها فراتر از توانایی های عینی انسان است. به جای به کارگیری هزاران کارگر ماهر، کارخانجات فناوری مدرن کار می کنندتعداد زیادی خطوط خودکار با کارایی بالا که در چرخه های متناوب یا پیوسته کار می کنند.

پیشروان در توسعه چنین فناوری هایی که استفاده گسترده از روبات های صنعتی را اعلام می کنند، ژاپن، ایالات متحده آمریکا، آلمان، سوئد و سوئیس هستند. ربات های صنعتی مدرن تولید شده در کشورهای فوق به دو گروه بزرگ تقسیم می شوند. انواع آنها با تعلق به دو روش اساسی مدیریت متفاوت تعیین می شود:

• دستکاری‌کننده خودکار؛
• دستگاه هایی که از راه دور توسط انسان کنترل می شوند.

برای چه استفاده می شوند؟

نیاز به ایجاد آنها در آغاز قرن بیستم مورد بحث قرار گرفت. اما در آن زمان هیچ پایه عنصری برای اجرای طرح وجود نداشت. امروزه به پیروی از دستورات زمانه، ماشین‌های روباتیک در بیشتر صنایع پیشرفته از نظر فناوری استفاده می‌شوند.

متاسفانه، تجهیز مجدد کل صنایع به چنین ماشین‌های "هوشمندی" به دلیل عدم سرمایه گذاری با مشکل مواجه شده است. اگرچه مزایای استفاده از آنها به وضوح بیش از هزینه های اولیه پولی است، زیرا آنها به ما اجازه می دهند نه تنها و نه چندان در مورد اتوماسیون، بلکه در مورد تغییرات عمیق در حوزه تولید و کار صحبت کنیم.

استفاده از ربات های صنعتی این امکان را به وجود آورده است که کارهایی را که از نظر شدت و دقت کار فراتر از توان انسان است به طور مؤثرتری انجام دهیم: بارگیری / تخلیه، انباشته کردن، مرتب سازی، جهت گیری قطعات. جابجایی جاهای خالی از یک ربات به روبات دیگر و محصولات نهایی به انبار. جوش نقطه ای و جوشکاری درز؛ مونتاژ قطعات مکانیکی و الکترونیکی؛ کابل کشی؛ برش دادننقاط خالی در امتداد یک کانتور پیچیده.

Manipulator به عنوان بخشی از یک ربات صنعتی

از نظر عملکردی، چنین ماشین "هوشمندی" از یک ACS قابل برنامه ریزی مجدد (سیستم کنترل خودکار) و یک بدنه کار (سیستم سفر و یک دستکاری مکانیکی) تشکیل شده است. اگر ACS معمولاً کاملاً جمع و جور است، از نظر بصری پنهان است و فوراً چشم را جلب نمی کند، بدنه کار دارای ظاهر مشخصی است که یک ربات صنعتی اغلب به صورت زیر نامیده می شود: "ربات-مانیپلاتور".

طبق تعریف، مانیپولاتور وسیله‌ای است که سطوح کار و اجسام کار را در فضا حرکت می‌دهد. این دستگاه ها از دو نوع لینک تشکیل شده اند. اولی یک حرکت مترقی را فراهم می کند. دوم جابجایی زاویه ای است. چنین پیوندهای استانداردی از درایو پنوماتیک یا هیدرولیک (قوی تر) برای حرکت خود استفاده می کنند.

دستکاری‌کننده که بر اساس قیاس با دست انسان ایجاد شده است، مجهز به یک دستگاه گیره فناوری برای کار با قطعات است. در دستگاه های مختلف از این نوع، گرفتن مستقیم اغلب توسط انگشتان مکانیکی انجام می شد. هنگام کار با سطوح صاف، اشیاء با استفاده از مکنده مکانیکی گرفته می‌شوند.

اگر دستکاری کننده مجبور بود به طور همزمان با بسیاری از قطعات کار مشابه کار کند، به لطف یک طراحی گسترده خاص، ضبط انجام می شد.

به جای یک گیره، یک دستکاری اغلب به تجهیزات جوشکاری متحرک، یک تفنگ اسپری تکنولوژیکی ویژه یا به سادگی مجهز می شود.پیچ گوشتی.

روبات چگونه حرکت می کند

روبات‌های خودکار معمولاً با دو نوع حرکت در فضا سازگار می‌شوند (اگرچه برخی از آنها را می‌توان ثابت نامید). این بستگی به شرایط یک تولید خاص دارد. اگر لازم است از حرکت بر روی سطح صاف اطمینان حاصل شود، با استفاده از یک ریل جهت دار اجرا می شود. در صورت نیاز به کار در سطوح مختلف، از سیستم های "راهپیمایی" با مکنده پنوماتیک استفاده می شود. یک ربات متحرک هم در مختصات مکانی و هم از نظر زاویه ای کاملاً جهت گیری دارد. دستگاه های موقعیت یابی مدرن چنین دستگاه هایی یکپارچه هستند، آنها از بلوک های تکنولوژیکی تشکیل شده اند و امکان حرکت با دقت بالا قطعات کار با وزن 250 تا 4000 کیلوگرم را فراهم می کنند.

طراحی

استفاده از ماشین های خودکار مورد بحث دقیقاً در صنایع چند رشته ای منجر به یکپارچگی خاصی از بلوک های اصلی تشکیل دهنده آنها شد. دستکاری‌های روباتیک صنعتی مدرن در طراحی خود دارند:

• قاب مورد استفاده برای بستن دستگاه قطعه گیر (گرفتن) - نوعی "دست" که در واقع پردازش را انجام می دهد؛
• با یک راهنما بگیرید (دسته دوم موقعیت "دست" را در فضا تعیین می کند)؛
• پشتیبانی از دستگاه هایی که انرژی را به شکل گشتاور روی محور هدایت می کنند، تبدیل و انتقال می دهند (به لطف آنها، ربات صنعتی پتانسیل حرکت را دریافت می کند)؛
• سیستم نظارت و مدیریت برای اجرای برنامه های محوله؛ پذیرش برنامه های جدید؛ تجزیه و تحلیل اطلاعات حاصل از حسگرها، و بر این اساس،انتقال آن به دستگاه های ارائه دهنده؛
• سیستم موقعیت یابی قسمت کار، اندازه گیری موقعیت ها و حرکات در امتداد محورهای دستکاری.

طلوع روبات های صنعتی

بیایید به گذشته نزدیک برگردیم و به یاد بیاوریم که تاریخچه ایجاد ماشین های اتوماتیک صنعتی چگونه آغاز شد. اولین روبات ها در سال 1962 در ایالات متحده ظاهر شدند و توسط Union Incorporated و Versatran تولید شدند. اگر چه، به طور دقیق، آنها با این حال ربات صنعتی Unimate را که توسط مهندس آمریکایی D. Devol ساخته شده بود، منتشر کردند، که اسلحه های خودکششی خود را با استفاده از کارت های پانچ برنامه ریزی کرد. این یک پیشرفت فنی آشکار بود: ماشین‌های "هوشمند" مختصات ایستگاه‌های بین راه را در مسیر خود به یاد می‌آوردند و کار را طبق برنامه انجام می‌دادند.

اولین ربات صنعتی Unimate مجهز به یک گیره دو انگشتی با حرکت پنوماتیک و یک بازوی هیدرولیکی پنج درجه آزادی بود. ویژگی های آن امکان جابجایی قطعه 12 کیلوگرمی را با دقت 1.25 میلی متر فراهم کرد.

یکی دیگر از بازوی روباتیک Versatran که توسط شرکتی به همین نام ساخته شده است، ۱۲۰۰ آجر را در ساعت در یک کوره بارگیری و تخلیه می کند. او با موفقیت کار افراد را در محیطی که برای سلامتی آنها مضر است با درجه حرارت بالا جایگزین کرد. ایده ایجاد آن بسیار موفق بود و طراحی آن چنان قابل اعتماد است که برخی از ماشین های این برند در زمان ما به کار خود ادامه می دهند. و این در حالی است که منابع آنها از صدها هزار ساعت فراتر رفته است.

توجه داشته باشید که نسل اول ربات های صنعتی دراز نظر ارزش، 75 درصد مکانیک و 25 درصد الکترونیک فرض شده است. تنظیم مجدد چنین وسایلی به زمان نیاز داشت و باعث از کار افتادن تجهیزات شد. برای تغییر کاربری آنها برای انجام کار جدید، برنامه کنترل جایگزین شد.

نسل دوم ماشین های روبات

به زودی مشخص شد: با وجود تمام مزایا، ماشین‌های نسل اول ناقص بودند… نسل دوم کنترل ظریف‌تری ربات‌های صنعتی را در نظر گرفت - تطبیقی. اولین دستگاه ها نیاز به سفارش محیطی داشتند که در آن کار می کردند. شرایط اخیر اغلب به معنای هزینه های اضافی بالا بود. این برای توسعه تولید انبوه بسیار مهم بود.

مرحله جدید پیشرفت با توسعه بسیاری از حسگرها مشخص شد. با کمک آنها، ربات کیفیتی به نام "احساس" دریافت کرد. او شروع به دریافت اطلاعات در مورد محیط بیرونی کرد و مطابق با آن، بهترین روش را انتخاب کرد. به عنوان مثال، او مهارت هایی را به دست آورد که به او اجازه می دهد نقشی داشته باشد و با آن مانعی را دور بزند. این عمل به دلیل پردازش ریزپردازنده اطلاعات دریافتی صورت می گیرد که در ادامه با وارد شدن به متغیرهای برنامه های کنترلی، در واقع توسط روبات ها هدایت می شود.

انواع عملیات تولید اولیه (جوشکاری، رنگ آمیزی، مونتاژ، انواع ماشینکاری) نیز مشمول انطباق هستند. یعنی هنگام اجرای هر یک از آنها، چند واریانس برای بهبود کیفیت هر نوع کار فوق آغاز می شود.

دستکاری‌های صنعتی عمدتاً توسط نرم‌افزار کنترل می‌شوند. کنترل سخت افزارعملکردها مینی کامپیوترهای صنعتی PC/104 یا MicroPC هستند. توجه داشته باشید که کنترل تطبیقی مبتنی بر نرم افزار چند متغیره است. علاوه بر این، تصمیم گیری در مورد انتخاب نوع عملیات برنامه توسط ربات بر اساس اطلاعات مربوط به محیط توصیف شده توسط آشکارسازها انجام می شود.

یک ویژگی بارز عملکرد ربات نسل دوم، حضور اولیه حالت‌های کارکردی است که هر کدام با شاخص‌های خاصی که از محیط خارجی به دست می‌آیند فعال می‌شوند.

نسل سوم روبات

ربات های خودکار نسل سوم قادرند به طور مستقل برنامه ای از اقدامات خود را بسته به وظیفه و شرایط محیط خارجی تولید کنند. آنها "برگ های تقلب" ندارند، یعنی اقدامات تکنولوژیکی رنگ شده برای انواع خاصی از محیط خارجی. آنها این توانایی را دارند که به طور مستقل الگوریتم کار خود را بسازند و همچنین به سرعت آن را در عمل پیاده سازی کنند. هزینه الکترونیک چنین ربات صنعتی ده برابر بیشتر از قسمت مکانیکی آن است.

جدیدترین ربات که به لطف حسگرها بخشی را ثبت می کند، "می داند" چقدر خوب این کار را انجام داده است. علاوه بر این، خود نیروی گرفتن (بازخورد نیرو) بسته به شکنندگی مواد قطعه تنظیم می شود. شاید به همین دلیل است که دستگاه نسل جدید ربات های صنعتی را هوشمند می نامند.

همانطور که می دانید، "مغز" چنین دستگاهی سیستم کنترل آن است. امیدوار کننده ترین تنظیمی است که با توجه به روش های مصنوعی انجام می شودهوش.

هوش این ماشین ها توسط بسته های کاربردی، کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی، ابزارهای مدل سازی داده می شود. در تولید، ربات‌های صنعتی شبکه‌ای هستند و سطح مناسبی از تعامل بین سیستم انسان و ماشین را فراهم می‌کنند. همچنین، به لطف شبیه‌سازی نرم‌افزاری پیاده‌سازی‌شده، ابزارهایی برای پیش‌بینی عملکرد چنین دستگاه‌هایی در آینده توسعه یافته‌اند که به شما امکان می‌دهد بهترین گزینه‌ها را برای تنظیمات عمل و اتصال شبکه انتخاب کنید.

شرکت های پیشرو روباتی در جهان

امروزه استفاده از ربات های صنعتی توسط شرکت های پیشرو از جمله ژاپنی (Fanuc، Kawasaki، Motoman، OTC Daihen، Panasonic)، آمریکایی (KC Robots، Triton Manufacturing، Kaman Corporation)، آلمانی (Kuka) ارائه می شود.

این شرکت ها به چه چیزی در جهان معروف هستند؟ دارایی‌های Fanuc شامل سریع‌ترین ربات دلتا M-1iA تا به امروز (از چنین ماشین‌هایی معمولاً برای بسته‌بندی استفاده می‌شود)، قوی‌ترین ربات‌های سریال - M-2000iA، روبات‌های جوشکاری ArcMate که در سراسر جهان شناخته شده‌اند.

روبات‌های صنعتی تولید شده توسط Kuka کمتر از این تقاضا ندارند. این ماشین‌ها پردازش، جوشکاری، مونتاژ، بسته‌بندی، پالت‌سازی، بارگیری را با دقت آلمانی انجام می‌دهند.

همچنین چشمگیر است طیف محصولات شرکت ژاپنی-آمریکایی موتومان (Yaskawa) که در بازار ایالات متحده فعالیت می کند: 175 مدل ربات صنعتی و همچنین بیش از 40 راه حل یکپارچه. ربات های صنعتی مورد استفاده در تولید در ایالات متحده بیشتر توسط این صنعت پیشرو ساخته می شوندشرکت.

اکثر شرکت‌های دیگری که ما نمایندگی می‌کنیم جایگاه خود را با تولید طیف محدودتری از ابزارهای تخصصی پر می‌کنند. برای مثال، دایهن و پاناسونیک ربات‌های جوشکاری تولید می‌کنند.

روشهای سازماندهی تولید خودکار

اگر در مورد سازماندهی تولید خودکار صحبت کنیم، در ابتدا یک اصل خطی سفت و سخت اجرا شد. با این حال، با سرعت کافی چرخه تولید، دارای یک اشکال قابل توجه است - خرابی به دلیل خرابی. به عنوان یک جایگزین، فناوری چرخشی اختراع شد. با چنین سازماندهی تولید، هم قطعه کار و هم خود خط خودکار (ربات ها) در یک دایره حرکت می کنند. ماشین‌ها در این مورد می‌توانند عملکردها را تکرار کنند و خرابی‌ها عملاً حذف می‌شوند. با این حال، در این مورد، سرعت از دست می رود. سازماندهی فرآیند ایده آل ترکیبی از دو مورد فوق است. به آن نوار نقاله دوار می گویند.

ربات صنعتی به عنوان عنصری از تولید خودکار انعطاف پذیر

دستگاه های "هوشمند" مدرن به سرعت پیکربندی مجدد، بسیار پربازده و به طور مستقل کار را با استفاده از تجهیزات، مواد پردازش و قطعات کار خود انجام می دهند. بسته به ویژگی های استفاده، آنها می توانند هم در چارچوب یک برنامه عمل کنند و هم با تغییر کارشان، یعنی انتخاب مناسب از بین تعداد ثابتی از برنامه های ارائه شده.

ربات صنعتی یک عنصر تشکیل دهنده تولید خودکار انعطاف پذیر است (مخفف پذیرفته شده عمومی - GAP). آخرهمچنین شامل:

• سیستم طراحی به کمک رایانه؛
• مجتمع کنترل خودکار تجهیزات تکنولوژیکی تولید؛
• بازوهای رباتیک صنعتی؛
• حمل و نقل تولید خودکار؛
• بارگیری/تخلیه و قرار دادن دستگاه ها؛
• سیستم های کنترل فرآیند تولید؛
• کنترل تولید خودکار.

بیشتر در مورد تمرین استفاده از ربات

کاربردهای صنعتی واقعی روبات های مدرن هستند. انواع آنها متفاوت است و بهره وری بالایی را در زمینه های استراتژیک مهم صنعت ارائه می دهند. به طور خاص، اقتصاد مدرن آلمان بیشتر پتانسیل رو به رشد خود را مدیون کاربرد آنهاست. این «آهن کاران» در چه صنایعی کار می کنند؟ در فلزکاری، آنها تقریباً در تمام فرآیندها عمل می کنند: ریخته گری، جوشکاری، آهنگری، ارائه بالاترین سطح کیفیت کار.

به عنوان صنعتی با شرایط شدید برای نیروی کار انسانی (به معنی دما و آلودگی بالا)، ریخته‌گری عمدتاً رباتیک است. ماشین آلات کوکا حتی در ریخته گری مونتاژ می شوند.

صنایع غذایی نیز تجهیزاتی را برای اهداف تولید از Kuka دریافت کردند. "ربات های غذایی" (عکس ها در مقاله ارائه شده است) در اکثر موارد جایگزین افراد در مناطق با شرایط خاص می شود. توزیع شده در تولید ماشین آلات که یک میکروکلیم را در اتاق های گرم بادمای بیش از 30 درجه سانتیگراد. ربات‌های فولاد ضد زنگ به طرز ماهرانه‌ای گوشت را پردازش می‌کنند، در تولید محصولات لبنی مشارکت می‌کنند و البته محصولات را به بهترین نحو روی هم چیده و بسته‌بندی می‌کنند.

دشوار است که سهم چنین دستگاه هایی در صنعت خودرو را بیش از حد برآورد کنیم. به گفته کارشناسان، قدرتمندترین و پربازده ترین ماشین های امروزی دقیقا ربات های "کوک" هستند. عکس های چنین دستگاه هایی که طیف وسیعی از عملیات مونتاژ خودکار را انجام می دهند چشمگیر هستند. در عین حال، واقعا وقت آن است که در مورد تولید خودکار صحبت کنیم.

فرآوری پلاستیک، تولید پلاستیک، ساخت پیچیده‌ترین قطعات از مواد مختلف توسط روبات‌ها در حال تولید در محیطی آلوده است که واقعاً برای سلامتی انسان مضر است.

یکی دیگر از زمینه های مهم کاربرد مصالح "کوک"، نجاری است. علاوه بر این، دستگاه های توصیف شده هم انجام سفارشات فردی و هم ایجاد تولید انبوه در مقیاس بزرگ را در تمام مراحل - از پردازش اولیه و اره کردن تا آسیاب، حفاری، سنگ زنی فراهم می کنند.

قیمت

در حال حاضر، روبات‌های تولید شده توسط Kuka و Fanuc در بازارهای روسیه و CIS مورد تقاضا هستند. قیمت آنها از 25000 تا 800000 روبل متغیر است. چنین تفاوت چشمگیری با وجود مدل های مختلف توضیح داده می شود: ظرفیت کم استاندارد (5-15 کیلوگرم)، ویژه (حل کارهای ویژه)، تخصصی (کار در یک محیط غیر استاندارد)، ظرفیت بزرگ (تا 4000 تن).).

نتیجه گیری

باید اذعان کرد که هنوز از پتانسیل روبات های صنعتی به طور کامل استفاده نشده است. در عین حال، به لطف تلاش متخصصان، فناوری های مدرن امکان اجرای ایده های جسورانه تر را فراهم می کند.

نیاز به افزایش بهره وری اقتصاد جهانی و به حداکثر رساندن سهم نیروی انسانی فکری به عنوان انگیزه های قدرتمندی برای توسعه هرچه بیشتر انواع و اصلاحات جدید ربات های صنعتی است.