Teollisuusrobotti

Vakaa versio kirjattiin ulos 12.6.2022 . Malleissa tai malleissa on vahvistamattomia muutoksia .

Teollisuusrobotti on manipulointirobotti , joka on suunniteltu suorittamaan moottori- ja ohjaustoimintoja  tuotantoprosessissa , eli automaattinen laite, joka koostuu manipulaattorista ja uudelleenohjelmoitavasta ohjauslaitteesta, joka tuottaa ohjaustoimenpiteitä, jotka asettavat manipulaattorin toimeenpanoelinten tarvittavat liikkeet. . Sitä käytetään tuotantotuotteiden siirtämiseen ja erilaisten teknisten toimintojen suorittamiseen [1] [2] .

Venäjänkielisessä kirjallisuudessa seuraava teollisuusrobotin määritelmä, joka on otettu [3] , on tullut laajalle levinneeksi : se on "automaattinen kone, kiinteä tai liikkuva, joka koostuu toimilaitteesta manipulaattorin muodossa, jolla on useita liikkuvuusasteita ja uudelleenohjelmoitava ohjelman ohjauslaite moottori- ja ohjaustoimintojen tuotantoprosessin suorittamiseksi. Teollisuudessa käytetään kuitenkin yleisimmin käytettyjen manipulointirobottien ohella myös liikkuvia (liikkuvia), informaatiota, informaatiota ja ohjausta, monimutkaisia ​​ja muun tyyppisiä teollisuusrobotteja [4] .

Teollisuusrobotit ovat yleensä yksi joustavassa automatisoidussa tuotannossa käytettävien automatisoitujen tuotantojärjestelmien komponentteja ( RTK , RTYa , RTU , RTL , RTS , GPL jne.), jotka jatkuvalla laatutasolla voivat lisätä työn tuottavuutta yleisesti.

Teollisuusrobottien käyttö yhdessä muiden tuotantoautomaatiotapojen (automaattiset linjat, lohkot ja kompleksit) kanssa on taloudellisesti edullista.

Teollisuusrobottien kehityksen alku

Teolliseen käyttöön tarkoitettujen manipulaattorien syntymisen sysäys oli ydinajan alku . Vuonna 1947 Yhdysvalloissa ryhmä Argonnen kansallisen laboratorion työntekijöitä, jota johti R. Görtz , kehitti ensimmäisen automaattisen sähkömekaanisen manipulaattorin, joka toistaa ihmisen liikkeet ja oli suunniteltu siirtämään radioaktiivisia aineita. Toimenpiteiden, kuten jakoavaimen kääntäminen tai esineiden sijoittaminen pinnalle, suorittaminen tällä manipulaattorilla oli vaikeaa, koska se ei antanut voimanpalautetta ; kuitenkin jo vuonna 1948 General Electric kehitti Handy  Man -kopiointimanipulaattorin , jossa tällainen palaute oli saatavilla ja käyttäjä pystyi havaitsemaan manipulaattorin otteeseen vaikuttavat voimat [5] [6] .

Ensimmäiset teollisuusrobotit näiden sanojen varsinaisessa merkityksessä alkoivat luoda 1950-luvun puolivälissä Yhdysvalloissa. Vuonna 1954 amerikkalainen insinööri George Devol kehitti tavan ohjata lastaus- ja purkumanipulaattoria vaihdettavilla reikäkorteilla ja jätti patenttihakemuksen suunnittelemansa "ohjelmoitavalle esineiden kuljettamislaitteelle" eli teollisuusrobotille (Devolin patentti). julkaistiin vuonna 1961 [7] ). Yhdessä J. Engelbergin kanssa hän perusti vuonna 1956 maailman ensimmäisen teollisuusrobotteja valmistavan yrityksen. Sen nimi "Unimation" ( englanniksi  Unimation ) on lyhenne termistä "Universal Automation" "universal automation" [8] [9] [10] .

Vuonna 1959 Consolidated Corporation (USA) julkaisi kuvauksen numeerisella ohjauksella (CNC) varustetusta manipulaattorista, ja vuosina 1960-1961 ilmestyivät ensimmäiset raportit amerikkalaisessa lehdistössä manipulaattoreista "Transferrobot" ja "Eleximan", joissa oli ohjelmaohjaus. automatisoi kokoonpano- ja muut työt.

Robottivalmistuksen tulo

1960-luvun alussa maailman ensimmäiset teollisuusrobotit Unimate (Unimation, 1961) ja Versatran ( American Machine and Foundry , 1962) luotiin Yhdysvalloissa. Niiden samankaltaisuus ihmisten kanssa rajoittui manipulaattorin läsnäoloon, joka muistuttaa epämääräisesti ihmisen kättä. Jotkut heistä työskentelevät edelleen yli 100 tuhatta työtuntia [11] [12] .

Unimate-robotin kokeellinen prototyyppi luotiin jo vuonna 1959, ja keväällä 1961 tämä teollisuusrobotti (nyt esillä Smithsonian Institutionissa ) otettiin käyttöön General Motorsin autoyhtiön yhden tehtaan valimossa . Ewingin kaupungissa  on Trentonin esikaupunki . Robotti vangitsi ovenkahvojen ja muiden auton osien kuumat valut, laski ne jäähdytysnestealtaaseen ja asensi ne kuljettimelle, minkä jälkeen ne menivät työntekijöille leikkaamaan ja kiillottamaan [13] [14] . 24 tuntia vuorokaudessa työskennellyt robotti korvasi kolme vuoroa raskaassa, likaisessa ja vaarallisessa työssä [15] . Tässä robotissa oli 5 vapausastetta hydraulikäytöllä ja kaksisormeinen tarttuja pneumaattisella käyttövoimalla. Enintään 12 kg painavien esineiden siirtäminen suoritettiin 1,25 mm :n tarkkuudella . Ohjausjärjestelmänä käytettiin ohjelmavälinettä nokkarummun muodossa, jossa oli askelmoottori , joka on suunniteltu 200 ohjauskäskylle, ja kooderin asentoanturit. Harjoittelutilassa käyttäjä asettaa sarjan pisteitä, joiden läpi manipulaattorilinkkien tulee kulkea työjakson aikana. Robotti muisti pisteiden koordinaatit ja pystyi automaattisesti liikkumaan pisteestä toiseen tietyssä järjestyksessä toistaen työsykliä toistuvasti. Unimate- ruiskupuristuskoneen purkamisessa se toimi nopeudella 135 osaa tunnissa 2 % romulla, kun taas manuaalinen purku oli 108 osaa tunnissa jopa 20 % romulla.

Teollisuusrobotti "Versatran", jolla oli kolme liikkuvuusastetta ja ohjaus magneettinauhalla, pystyi lataamaan ja purkamaan jopa 1200 kuumaa tiiliä tunnissa uunissa. Tuolloin elektroniikan ja mekaniikan kustannusten suhde robotin kustannuksiin oli 75% ja 25%, joten monet ohjaustehtävät ratkaistiin mekaniikan kustannuksella; nyt tämä suhde on kääntynyt päinvastaiseksi ja elektroniikan kustannukset laskevat edelleen .

Teollisuusrobottien jatkokehitys

Vuonna 1967 teollisuusrobottien käyttö aloitettiin eurooppalaisissa yrityksissä: ensimmäinen teollisuusrobotti (sama Unimate) asennettiin metallurgiselle tehtaalle -Väsbyn kaupungissa Ruotsissa [12] . Samana vuonna Japani astui myös robotiikan aikakauteen , joka ostiVersatran-robotin. Pian Japanissa ja Ruotsissa sekä Isossa-Britanniassa , Saksassa , Italiassa ja Norjassa aloitettiin oman tuotantonsa teollisuusrobottien valmistus (Japanissa Kawasaki Heavy Industries tuotti ensimmäisenä robotteja, joka osti vuonna 1968 Unionin lisenssi teollisuusrobottien tuotantoon [16] ). Japani nousi 1970-luvun loppuun mennessä maailman kärkeen sekä robottien vuosituotannossa että maan yrityksiin asennettujen teollisuusrobottien määrässä [17] .

Neuvostoliitossa ensimmäiset teollisuusrobotit ilmestyivät vuonna 1971; ne luotiin professori P. N. Belyaninin (robotti UM-1) ja Neuvostoliiton valtionpalkinnon saaneen B. N. Surninin (robotti "Universal-50") johdolla. Vuosina 1972-1975 luotiin koko joukko Neuvostoliiton teollisuusrobotteja (eri tutkimus- ja tuotantoorganisaatioiden ponnistelujen kautta) (mukaan lukien Universal-sarjan robotit, PR-5, Brig-10, IES-690, MP-9S, TUR -10 ja muut) [18] [19] .

Vuodesta 1960 lähtien Yhdysvalloissa on kehitetty robotteja, joiden ohjausjärjestelmät perustuvat takaisinkytkentäperiaatteeseen . Aluksi näiden järjestelmien käyttölaitteet muodostettiin kommutaattorikortille; Vuonna 1974 Cincinnati Milacron -yritys käytti ensimmäisenä tietokonetta robotin ohjausjärjestelmässä ja loi teollisuusrobotin T3 ( eng .  The Tomorrow Tool 'tulevaisuuden työkalu') [9] [20] .

Tarjolla on epätavallisia manipulaattoreiden kinemaattisia kaavioita. Tekniset robotit kehittyvät nopeasti ja ne suorittavat esimerkiksi nopeaa leikkausta , maalausta ja hitsausta . Mikroprosessoriohjausjärjestelmien ilmaantuminen 1970-luvulla ja erikoisohjauslaitteiden korvaaminen ohjelmoitavilla ohjaimilla mahdollistivat robottien kustannusten kolminkertaisuuden, jolloin niiden massakäyttöönotto teollisuudessa oli kannattavaa. Tätä mahdollistivat objektiiviset edellytykset teollisen tuotannon kehitykselle.

Teollisuusrobotin toimintakaavio

Teollisuusrobotti sisältää mekaanisen osan (mukaan lukien yksi tai useampi manipulaattori) ja ohjausjärjestelmän tätä mekaanista osaa varten. Lisäksi robotissa voi olla tunnistusvälineet (jotka yhdessä muodostavat tieto-anturijärjestelmän ), joiden signaalit lähetetään ohjausjärjestelmään [21] .

Manipulaattori

Manipulaattori  on ohjattu mekanismi (tai kone ), joka on suunniteltu suorittamaan samanlaisia ​​motorisia toimintoja kuin ihmiskäden toimintoja liikutettaessa esineitä avaruudessa ja joka on varustettu työkappaleella [22] . Joissakin tapauksissa teollisuusrobotissa voi olla kaksi (tai useampia) manipulaattoria [23] .

Toimilaite

Manipulaattorin käyttömekanismi on pääsääntöisesti avoin kinemaattinen ketju , jonka linkit on kytketty sarjaan toistensa kanssa erityyppisillä liitoksilla ; suurimmassa osassa tapauksia on kuitenkin V. luokan kinemaattisia pareja (joilla on yksi liikkuvuusaste), ja jälkimmäisten joukossa on translaatio- ja rotaationiveliä [24] [25] .

Linkkien ja liitosten yhdistelmä ja keskinäinen järjestely määrää liikkuvuusasteiden lukumäärän sekä robotin manipulointijärjestelmän laajuuden. Yleensä oletetaan, että manipulaattorin käyttömekanismin kolme ensimmäistä niveltä toteuttavat kuljetus- (tai kannettavat ) liikkuvuusasteita (jotka tuottavat työkappaleen ulostulon tiettyyn paikkaan), ja loput toteuttavat suuntaavia liikkuvuusasteita (vastaa työkappaleen haluttu suunta) [26] . Kolmen ensimmäisen nivelen tyypistä riippuen useimmat robotit kuuluvat johonkin neljästä kategoriasta [27] [28] :

  • suorakulmaisessa koordinaattijärjestelmässä toimivat  robotit - robotit, joissa kaikki kolme alkuniveltä ovat translaatioita (esimerkiksi IBM RS-1 -robotti );
  • sylinterimäisessä koordinaattijärjestelmässä toimivat  robotit - robotit, joissa on kaksi translaatio- ja yksi pyörivä nivel alkuliitosten joukossa (esimerkiksi Prab Versatran 600 -robotti);
  • pallomaisessa koordinaattijärjestelmässä toimivat  robotit - robotit, joissa on yksi translaatio- ja kaksi rotaationiveltä alkuliitosten joukossa (esimerkiksi Unionin Unimate 2000B robotti);
  • kulma- tai rotaatiokoordinaattijärjestelmässä toimivat robotit - robotit, joissa kaikki kolme alkuniveltä ovat pyöriviä (esimerkiksi Unionin PUMA -robotit tai Cincinnati Milacronin T3) .

Joidenkin manipulaattoreiden osalta vapausasteiden jakamista kannettavaan ja suuntautumiseen ei hyväksytä. Esimerkkinä ovat manipulaattorit, joilla on kinemaattinen redundanssi (eli vapausasteiden lukumäärä on suurempi kuin kuusi); tässä työkappaleen liikkeen ohjausta ja sen suunnan hallintaa ei "irrota" erillisille nivelryhmille [26] .

Joissakin tapauksissa teollisuusrobotin käsivarsi on asennettu liikkuvalle alustalle, mikä tarkoittaa, että se on varustettu lisäliikkuvuusasteilla. Joten manipulaattori asennetaan kiskoille tai liikkuvaan vaunuun, joka liikkuu lattiarataa tai ripustuskiskoja pitkin [29] .

On teollisuusrobotteja suljetuilla kinemaattisilla ketjuilla. Rinnakkaisrobotit voivat toimia esimerkkinä  - manipulointirobotit, joissa työkappale on yhdistetty alustaan ​​vähintään kahdella itsenäisellä kinemaattisella ketjulla. Tähän manipulatiivisten robottien luokkaan kuuluvat erityisesti Hugh-Stewart-alusta ja deltarobotit [30] [31] .

Työkappale

Manipulaattorin päässä (sen "ranteessa") on työkappale  - laite, joka on suunniteltu suorittamaan erityistehtävä. Työkappaleena voi toimia tartuntalaite tai tekninen työkalu [32] .

Monipuolisin tartuntalaitetyyppi on tarttuja  - laite, jossa kohteen sieppaus ja pitäminen suoritetaan tämän laitteen osien suhteellisella liikkeellä [33] . Pääsääntöisesti ote on rakenteeltaan samanlainen kuin ihmisen kädessä : esineen ote tapahtuu mekaanisten " sormien " avulla. Pneumaattisia imukuppitarttujaa käytetään litteisiin esineisiin tarttumiseen. Käytetään myös koukkuja (osien nostamiseen kuljettimista), kauhoja tai kauhoja (nestemäisille, irto- tai rakeisille aineille). Kaapatakseen saman sarjan samantyyppisiä osia käytetään erikoismalleja (esimerkiksi magneettitarttuja) [32] .

Kohteen pitotavan mukaan tartuntalaitteet jaetaan [34] :

  • tarttuminen (mekaaniset tarttujat ja laitteet, joissa on elastiset työkammiot, joihin ruiskutetaan nestettä tai paineilmaa);
  • tukevat (ne eivät purista esinettä, vaan käyttävät esineen alapintaa, ulkonevia osia tai reikiä sen pitämiseen);
  • pito (ne kohdistavat kohteeseen voimaa useiden fysikaalisten vaikutusten vuoksi: tyhjiö, magneettiset ja sähköstaattiset kahvat, tarttuvuus jne.).

Teollisuusrobottisovelluksia, joissa tarttujaa käytetään työvälineen pitämiseen, on suhteellisen vähän. Useimmissa tapauksissa teknologisen toimenpiteen suorittamiseen tarvittava työkalu kiinnitetään suoraan robotin ranteeseen, jolloin siitä tulee sen työkappale. Tämä voi olla ruiskupistooli , pistehitsauspistooli , kaarihitsauspää , pyöreä veitsi , pora , jyrsin , ruuvimeisseli , jakoavain jne. [32] [35]

Asemat

Manipulaattorin ja tartuntalaitteen linkkien saattamiseksi liikkeelle käytetään sähköisiä, hydraulisia tai pneumaattisia käyttöjä [36] . Hydrauliset käyttölaitteet ovat suositeltavia tapauksissa, joissa on tarpeen tarjota huomattava määrä kehitettyä voimaa tai suurta nopeutta; yleensä tällaiset taajuusmuuttajat toimitetaan suurilla roboteilla, joilla on suuri hyötykuorma. Sähkötoimilaitteilla ei ole yhtä paljon tehoa tai nopeutta, mutta niillä voidaan saavuttaa paremmat tarkkuusominaisuudet. Lopuksi pneumaattisia toimilaitteita käytetään yleensä pienissä roboteissa, jotka suorittavat yksinkertaisia ​​ja nopeita syklisiä toimintoja [37] .

On arvioitu, että noin 50 % nykypäivän teollisuusroboteista käyttää sähkökäyttöä, 30 % hydraulikäyttöä ja 20 % pneumaattista käyttövoimaa [38] .

Ohjausjärjestelmä

Teollisuusrobottien ohjausjärjestelmien kehittämisessä voidaan jäljittää kaksi suuntaa. Yksi niistä on peräisin työstökoneiden ohjelmistoohjausjärjestelmistä ja johti automaattisesti ohjattujen teollisten manipulaattorien luomiseen. Toinen johti puoliautomaattisten bioteknisten ja vuorovaikutteisten järjestelmien syntymiseen, joissa ihminen osallistuu teollisuusrobotin toiminnan ohjaamiseen [ 39] .

Siten teollisuusrobotit voidaan jakaa seuraaviin kolmeen tyyppiin (joista jokainen puolestaan ​​on jaettu useisiin lajikkeisiin [40] [41]) :

  • Automaattiset robotit :
  • Ohjelmistorobotit ( tietokoneohjatut robotit) ovat yksinkertaisin automaattiohjattujen teollisuusrobottien tyyppi, joita alhaisten kustannustensa vuoksi käytetään edelleen laajalti erilaisissa teollisuusyrityksissä yksinkertaisten teknisten prosessien palvelemiseen. Tällaisissa roboteissa ei ole sensorista osaa, ja kaikki toiminnot suoritetaan syklisesti tallennuslaitteen muistiin upotetun jäykän ohjelman mukaisesti.
  • Mukautuvat robotit ( adaptiivisella ohjauksella varustetut robotit) - robotit, jotka on varustettu sensorisella osalla (anturijärjestelmä) ja jotka on varustettu ohjelmilla. Sen avulla analysoidaan antureilta ohjausjärjestelmään tulevat signaalit ja tuloksista riippuen tehdään päätös robotin jatkotoimista, joihin liittyy siirtyminen ohjelmasta toiseen (teknologisen toiminnan muutos). Laitteisto ja ohjelmisto - periaatteessa samat kuin edellisessä tapauksessa, mutta sen ominaisuuksiin kohdistuu lisääntyneitä vaatimuksia.
  • Koulutettavat robotit  ovat robotteja, joiden toiminnot muodostuvat kokonaan koulutuksen aikana (henkilö asettaa erityisellä taululla robotin toimintojen järjestyksen ja tämä toimintojen järjestys tallennetaan muistilaitteen muistiin).
  • Älykkäät robotit (robotit, joissa on tekoälyn elementtejä ) ovat robotteja, jotka pystyvät itsenäisesti havaitsemaan ja tunnistamaan tilanteen anturilaitteiden avulla, rakentamaan ympäristömallin ja tekemään automaattisesti päätöksiä jatkotoimista sekä itseoppimaan niitä kertyessään. omasta toimintakokemuksestaan.
  • Biotekniset robotit :
  • Komentorobotit (komentoohjauksella varustetut robotit) ovat manipulaattoreita, joissa ihmisoperaattori etänä määrittää jokaisen nivelen liikkeen komentolaitteesta (tarkasti ottaen nämä eivät ole robotteja sanan täydessä merkityksessä, vaan "puolirobotteja").
  • Kopiointirobotit (kopioohjauksella varustetut robotit) ovat manipulaattoreita, jotka kopioivat käyttäjän liikkeelle paneman asetuslaitteen toimia, jotka ovat kinemaattisesti samanlaisia ​​kuin manipulaattorin toimilaite (kuten edellisessä tapauksessa, tällaisia ​​manipulaattoreita voidaan pitää "puoliroboteina").
  • Puoliautomaattiset robotit  ovat robotteja, joissa ihminen ohjaa vain manipulaattorin työkappaleen liikkeen ja koordinoitujen liikkeiden muodostumisen nivelissä suorittaa robotin ohjausjärjestelmä itsenäisesti.
  • Interaktiiviset robotit :
  • Automatisoidut robotit (automaattisella ohjauksella varustetut robotit) ovat robotteja, jotka vuorottelevat automaattisia ohjaustiloja bioteknisten kanssa.
  • Valvontarobotit (valvontaohjauksella varustetut robotit) ovat robotteja, jotka suorittavat automaattisesti tietyn toimintasyklin kaikki vaiheet, mutta suorittavat siirtymisen vaiheesta toiseen ihmisoperaattorin käskystä.
  • Vuoropuhelurobotit (dialogiohjauksella varustetut robotit) ovat automaattisia robotteja (kaikenlaisia ​​tahansa), jotka pystyvät olemaan vuorovaikutuksessa ihmisoperaattorin kanssa jollakin tasolla tai toisella kielellä (mukaan lukien teksti- tai äänikomentojen ja robotin vastausviestien antaminen).

Useimmat nykyaikaiset robotit toimivat takaisinkytkennän , alisteisen ohjauksen ja robotin ohjausjärjestelmän hierarkian periaatteiden perusteella [42] [43] .

Robotin ohjausjärjestelmän hierarkkinen rakenne sisältää ohjausjärjestelmän jakamisen vaakasuoraan kerrokseen (tasoihin): ylimmällä tasolla ohjataan robotin yleistä käyttäytymistä; liikesuunnittelun tasolla työskentelyn liikkeen tarvittava liikerata. runko lasketaan; runkoa ja lopuksi käyttötasolla ohjataan suoraan moottoria, joka on vastuussa manipulaattorin tietystä liikkuvuusasteesta [42] [43] .

Ensimmäiset ohjelmoidut robotit ohjelmoitiin yleensä käsin. Myöhemmin ilmestyi erityisiä ohjelmointikieliä roboteille (esimerkiksi Union PUMA -robotin VAL-kieli tai McDonnell Douglasin kehittämä MCL-kieli, joka perustuu ohjelmointikieleen APT ) [44] . Tällä hetkellä tällaisten robottien ohjelmointiin voidaan käyttää ohjelmointiympäristöjä , kuten VxWorks / Eclipse , tai ohjelmointikieliä, kuten Forth , Oberon , Component Pascal , C. Laitteina käytetään yleensä teollisia tietokoneita mobiiliversiossa PC/104 , harvemmin MicroPC:tä . Ohjaus voi tapahtua PC :llä tai ohjelmoitavalla logiikkaohjaimella .

Alisteinen ohjaus

Orjaohjausta käytetään taajuusmuuttajan ohjausjärjestelmän rakentamiseen. Jos on tarpeen rakentaa ajoohjausjärjestelmä asennon mukaan (esimerkiksi manipulaattorilenkin kiertokulman mukaan), ohjausjärjestelmä suljetaan asennon takaisinkytkennällä, ja asennonohjausjärjestelmän sisällä on nopeudensäätöjärjestelmä, jossa on oma nopeuspalaute, jonka sisällä on säätöpiirin virta - myös sen takaisinkytkennällä.

Nykyaikainen robotti on varustettu paitsi palautteen avulla linkkien sijainnista, nopeudesta ja kiihtyvyydestä. Osia kaappaaessaan robotin on tiedettävä, onko se onnistunut sieppaamaan osan. Jos osa on hauras tai sen pinnan puhtausaste on korkea, rakennetaan monimutkaisia ​​voiman takaisinkytkentäjärjestelmiä, joiden avulla robotti voi tarttua osaan vahingoittamatta sen pintaa tai tuhoamatta sitä.

Robottia ohjaa pääsääntöisesti teollisuusyritysten hallintajärjestelmä (ERP-järjestelmä), joka koordinoi robotin toiminnot numeerisella ohjauksella varustettujen työkappaleiden ja työstökoneiden valmiuden kanssa suorittaa teknisiä toimintoja.

  • Vierekkäin modernit ohjausjärjestelmät kahdelle FANUC R-2000iB teollisuusrobotille
  • Ohjaustelineen sisällä: yleisnäkymä
  • Ohjaustornin sisällä: CNC (keltaisessa muovikorissa)
  • Ohjausjärjestelmä KUKA KRC4

Tieto- ja aistijärjestelmä

1990-luvun puoliväliin mennessä markkinoille ilmestyi kosketuslaitteilla varustetut mukautuvat teollisuusrobotit . Nykyaikaiset robotiikassa käytettävät tieto-anturijärjestelmät ovat toiminnallisesti integroituja mittaus- ja laskentatyökaluja, joiden tehtävänä on hankkia tietoa eri antureilta ja käsitellä se myöhempään ohjausjärjestelmän käyttöön [45] .

Nykyaikaisissa robottijärjestelmissä käytettävät anturit ovat erilaisia ​​ja ne voidaan jakaa seuraaviin pääryhmiin [46] [47] [48] :

  • sisäiset tai kinesteetiset anturit, jotka antavat tietoa koordinaattien ja voimien arvoista manipulaattorin nivelissä;
  • ulkoiset anturit, jotka antavat tietoa ulkoisesta ympäristöstä:
    • Tuntoanturit määrittämään kosketuksen luonne ympäristön esineiden kanssa;
    • akustiset anturit, jotka pystyvät vastaanottamaan äänisignaaleja ulkopuolelta tai määrittämään materiaalien vikojen ja halkeamien olemassaolon;
    • visuaaliset anturit, jotka antavat tietoa ympäristön esineiden geometrisista ja fyysisistä ominaisuuksista (yleensä ne perustuvat digitaalisiin televisiokameroihin );
    • sijaintianturit , jotka on suunniteltu määrittämään ja mittaamaan ympäristön fyysisiä parametreja lähettämällä ja vastaanottamalla esineistä heijastuneita signaaleja - yleensä sähkömagneettisia aaltoja (erityisesti valoa) tai ääntä;
    • lämpötila -anturit;
    • kemialliset anturit.

Teollisuusrobottien sovellukset

Teollisuusrobottien käytön erilaisia ​​näkökohtia tarkastellaan pääsääntöisesti tavanomaisten teollisten tuotantoprojektien puitteissa: olemassa olevien vaatimusten perusteella valitaan paras vaihtoehto, joka määrittelee tähän tehtävään tarvittavien robottien tyypin, niiden lukumäärän, ja ratkaisee myös sähköinfrastruktuurin (virtaliitännät, syöttöjäähdytysneste - käytettäessä työkaluelementtien nestejäähdytystä) ja tuotantoprosessiin integroimiseen (aihioiden/puolivalmiiden tuotteiden toimittaminen ja valmiin tuotteen palauttaminen automaattiselle linjalle) siirtäminen seuraavaan tekniseen toimintoon).

Tuotantoprosessissa olevat teollisuusrobotit pystyvät suorittamaan teknologisia perus- ja aputoimintoja .

Tärkeimmät teknologiset toiminnot sisältävät suoran muotoilun, työkappaleen lineaaristen mittojen muuttamisen jne.

Teknologisia aputoimintoja ovat kuljetukset, mukaan lukien teknisten laitteiden lastaus- ja purkutyöt.

Teollisuusrobottien yleisimpiä toimintoja ovat seuraavat [49] [50] :

  • Siirto ja hitsaus
  • Suojakerroksen levittäminen
  • Piirustusrobotti
  • Puunjalostus
  • metallin leikkaus

2000-luvun alussa teollisuusrobotit ovat yleistyneet, liikkuvat putkistojen sisällä ja suunniteltu vikojen havaitsemiseen ja sisäpintojen puhdistamiseen [51] [52] . Tällaiset robotit kuuluvat liikkuvien robottien luokkaan ja ne on jaettu seuraaviin ryhmiin niiden liiketavan mukaan [52] [53] : ryömivät robotit käärmemäisellä liikeperiaatteella [54] ; ryömiviä robotteja, joissa on matomainen liikeperiaate [55] ; robotit liukupyörillä [56] [57] ; pyörillä varustetut robotit [58] ; toukkarobotit [59] ; tärinärobotit [51] ; robotit joustavilla ja joustavilla linkeillä [60] ; robotit, joiden runkomuoto vaihtelee [61] ; nesteen tai kaasun virtauksen liikuttamat robotit [62] .

_

Robottien käytöllä teollisessa tuotannossa on useita etuja, erityisesti [63] :

Tuotanto ja markkinarakenne

Markkinoiden rakenne

Vuonna 2004 Japanin osuus maailman teollisuusroboteista oli noin 45 %. Absoluuttisesti mitattuna: vuoden 2004 loppuun mennessä Japanissa oli käytössä 356 500 teollisuusrobottia, ja Yhdysvallat oli toisella sijalla (122 000 teollisuusrobottia) laajalla marginaalilla.

International Federation of Robotics mukaan vuonna 2013 teollisuusrobottien maailmanlaajuinen myynti oli 178 132 yksikköä (lisäystä 12 % edelliseen vuoteen verrattuna). Teollisuusrobottien suurin markkina oli Kiinan kansantasavalta , jossa yritykset ostivat 25 111 teollisuusrobottia. Sitä seuraavat Japani (25 110 yksikköä), USA (23 700 yksikköä), Korean tasavalta (21 307 yksikköä), Saksa (18 297 yksikköä) ja muut teollisuusmaat.

Eniten uusia teollisuusrobotteja asennetaan yrityksiin:

Valmistajat

Japani on maailman ensimmäisellä sijalla (2004) teollisuusrobottien viennissä . Joka vuosi tämä maa tuottaa yli 60 tuhatta robottia, joista lähes puolet viedään. Tämä on suuri ero muihin maihin verrattuna.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Spinu, 1985 , s. viisitoista.
  2. ↑ Teollisuusrobottien mekaniikka, kirja. 1, 1988 , s. neljä.
  3. ↑ GOST 25686-85. Manipulaattorit, autooperaattorit ja teollisuusrobotit. Termit ja määritelmät . // Liittovaltion teknisten määräysten ja metrologian viraston verkkosivusto . Haettu 11. kesäkuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 12. kesäkuuta 2015.
  4. ↑ Avtsynov, Bityukov, 2009 , s. 7-8.
  5. ↑ Springer Handbook of Automation / Toim. Kirjailija: S. Y. Nof. - Berliini: Springer Verlag , 2009. - lxxv + 1812 s. - ISBN 978-3-540-78830-0 .  - s. 450.
  6. ↑ Shahinpour, 1990 , s. 13.
  7. ↑ Angelo J.A. Robotiikka: Uuden teknologian viiteopas. - Westport, Conn.: Greenwood Press, 2007. - xiv + 417 s. — ISBN 1-57356-337-4 .  - s. 40.
  8. ↑ Teollisuusrobotiikan käsikirja. 2. painos / toim. Kirjailija: S. Y. Nof. - New York: John Wiley & Sons, 1999. - 1378 s. - ISBN 978-0-471-17783-8 .  - s. 3-5.
  9. ↑ 1 2 Makarov, Topcheev, 2003 , s. 176.
  10. ↑ Shahinpour, 1990 , s. 17.
  11. ↑ Barnaby J. Feder. Hän herätti robotin henkiin . Arkistoitu 8. syyskuuta 2017 Wayback Machinessa // The New York Times , 1982, 21. maaliskuuta.
  12. ↑ 1 2 Teollisuusrobottien historia: ensimmäisestä asennuksesta nykypäivään . // IFR, International Federation of Robotics. Käyttöpäivä: 1. tammikuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 24. joulukuuta 2012.
  13. ↑ Teollisuusrobotiikan käsikirja, kirja. 1, 1989 , s. 19.
  14. ↑ Paul Mickle. 1961: Kurkistus automatisoituun tulevaisuuteen . // Pääkaupunki Century - 100 tarinaa New Jerseyn historiasta. Haettu 24. tammikuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 25. joulukuuta 2018.
  15. ↑ How Robots Lost The Way Arkistoitu 11. syyskuuta 2011 Wayback Machinessa // Bloomberg Businessweek , 2003, 1. joulukuuta.
  16. ↑ Fu, Gonzalez, Lee, 1989 , s. kahdeksantoista.
  17. ↑ Spinu, 1985 , s. 20-21.
  18. ↑ Teollisuusrobottien mekaniikka, kirja. 1, 1988 , s. 5.
  19. ↑ Spinu, 1985 , s. 24-26.
  20. ↑ Fu, Gonzalez, Lee, 1989 , s. 19.
  21. ↑ Zenkevich, Juštšenko, 2004 , s. 19, 28-30.
  22. ↑ Avtsynov, Bityukov, 2009 , s. kahdeksan.
  23. ↑ Koretsky A.V. , Sozinova E.L. Kinematiikan käänteinen ongelma ja suora dynamiikan ongelma kuorman pystysuorassa nostossa nelitankoisella manipulaattorilla // Sovellettavan mekaniikka ja mekatroniikan suuntauksia. T. 1 / Ed. M.N. Kirsanova . - M. : INFRA-M, 2015. - 120 s. — (Tieteellinen ajatus). — ISBN 978-5-16-011287-9 .  - S. 90-99.
  24. ↑ Avtsynov, Bityukov, 2009 , s. kahdeksantoista.
  25. ↑ Ivanov, 2017 , s. 25-26.
  26. ↑ 1 2 Zenkevich, Juštšenko, 2004 , s. 22-25.
  27. ↑ Shahinpour, 1990 , s. 35-39.
  28. ↑ Fu, Gonzalez, Lee, 1989 , s. 14-16.
  29. ↑ Gruver, Zimmers 1987 , s. 262.
  30. ↑ Yleinen rinnakkaisiin mekanismeihin liittyvä terminologia . // Parallel MIC - Parallel Mechanisms Information Center. Käyttöpäivä: 24. tammikuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 15. helmikuuta 2015.
  31. ↑ Egorov I. N. . Robotti- ja mekatronisten laitteiden asentovoiman ohjaus . - Vladimir: Vladimirin osavaltion kustantamo . un-ta , 2010. - 192 s. - ISBN 978-5-9984-0116-9 .  - S. 13-22.
  32. ↑ 1 2 3 Gruver ja Zimmers 1987 , s. 274-276.
  33. ↑ Burdakov S. F., Djatšenko V. A., Timofejev A. N. . Manipulaattorien suunnittelu teollisuusroboteille ja robottikomplekseille. - M . : Korkeakoulu , 1986. - 264 s.  - S. 6, 21-22.
  34. ↑ Ivanov, 2017 , s. 46.
  35. ↑ Avtsynov, Bityukov, 2009 , s. 9.
  36. ↑ Makarov, Topcheev, 2003 , s. 183.
  37. ↑ Gruver, Zimmers 1987 , s. 267-268.
  38. ↑ Ivanov, 2017 , s. 94.
  39. ↑ Medvedev, Leskov, Juštšenko, 1978 , s. kahdeksan.
  40. ↑ Popov, Vereshchagin, Zenkevich, 1978 , s. 19-23.
  41. ↑ Makarov, Topcheev, 2003 , s. 205-206.
  42. ↑ 1 2 Zenkevich, Juštšenko, 2004 , s. 28-29.
  43. ↑ 1 2 Teollisuusrobotit. Toimintaperiaate (pääsemätön linkki) . // Sivusto www.robomatic.ru . Käyttöpäivä: 28. tammikuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 19. helmikuuta 2015. 
  44. ↑ Gruver, Zimmers 1987 , s. 269.
  45. ↑ Vorotnikov, 2005 , s. 11-12, 17-18.
  46. ↑ Shahinpour, 1990 , s. 384, 431-432.
  47. ↑ Vorotnikov, 2005 , s. 16-17.
  48. ↑ Avtsynov, Bityukov, 2009 , s. 20-25.
  49. ↑ Shahinpour, 1990 , s. 31-32.
  50. ↑ Gruver, Zimmers 1987 , s. 286-289, 293-298.
  51. ↑ 1 2 Yatsun S. F., Yatsun A. S., Vorochaeva L. Yu. Kaksimassavärähtelyn  liikkuvan robotin liikkeen matemaattinen mallintaminen  // Fundamental Research. - 2015. - Nro 12-4 . - S. 729-734 .
  52. ↑ 1 2 Molchanov D. A., Vorochaev A. V., Kazaryan K. G. . Liikkuvien robottien luokitus putkilinjan läpi liikkumiseen niiden liikkumisperiaatteen mukaan // Nuoriso ja XXI vuosisata - 2017: VII kansainvälisen nuorisotieteellisen konferenssin materiaalit (Kursk, 21.–22. helmikuuta 2017): 4 osassa. - Kursk: Yliopistokirja, 2017.  - S. 156-160.
  53. ↑ Gradetsky V. G., Knyazkov M. M., Fomin L. F., Chashchukhin V. G. . Pienoisrobottien mekaniikka. — M .: Nauka , 2010. — 264 s. - ISBN 978-5-02-036969-6 .  - S. 6, 155-158.
  54. ↑ Shin Hocheol, Jeong Kyung-Min, Kwon Jeong-Joo. . Halkaisijaltaan pienessä putkessa liikkuvan käärmerobotin kehittäminen // 2010 International Conference on Control Automation and Systems (ICCAS; Gyeonggi-do, 27.-30.10.2010). - IEEE, 2010. - doi : 10.1109/ICCAS.2010.5669881 .  - P. 1826-1829.
  55. ↑ Vorotnikov S. A., Nikitin N. I., Ceccarelli M.  Ohjausjärjestelmä pienoislinjarobotille  // Uutisia korkeakouluista. Tekniikka. - 2015. - Nro 8 . - S. 49-57 .
  56. ↑ Wang Zhelong, Appleton E.  Pipe Crawling Rescue Robotin käsite ja tutkimus // Advanced Robotics. - 2003. - Voi. 17, ei. 4. - s. 339-358. - doi : 10.1163/156855303765203038 .
  57. ↑ Osadchenko N. V. , Abdelrakhman A. M. Z.  Tietokonesimulaatio liikkuvan ryömivän robotin liikkeestä // Vestnik MPEI. - 2008. - Nro 5 . - S. 131-136 .
  58. ↑ Golubkin I. A., Antonov O. V. Kaasuputkien vikojen  havaitsemisprosessin tutkimus ja mallintaminen liikkuvalla pyörärobotilla  // Astrakhan State Universityn tiedote. tekniikka. yliopisto Sarjat: Johtaminen, tietokonetekniikka ja informatiikka. - 2014. - Nro 1 . - S. 18-27 .
  59. ↑ Moghaddam M. M., Hadi A. M. . Pipe Inspection Crawler (PIC) ohjaus ja ohjaus // 22. kansainvälinen symposium automaatiosta ja robotiikasta rakentamisessa (ISARC; Ferrara, 11.–14. syyskuuta 2005). - 2005.  - s. 1-5.
  60. ↑ Knyazkov M. M., Semjonov E. A., Rachkov M. Yu. Monilenkkirobotti erihalkaisijaisten  putkien sisällä liikkumiseen  // Konetekniikka ja tekniikan koulutus. - 2009. - Nro 1 . - S. 31-36 .
  61. ↑ Gradetsky V. G., Knyazkov M. M., Kravchuk L. N., Semjonov E. A. Pienoisohjattujen  in-line robottien liikemenetelmät // Nano- ja mikrosysteemitekniikka. - 2005. - Nro 9 . - S. 37-42 .
  62. ↑ Guo Shuxiang, Fu Qiang, Yamauchi Yasuhiro, Yue Chunfeng. . Characteristic Evaluation of a Wireless Capsule Microrobotic System // Proceedings of 2013 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (Takamatsu, 4.–7.8.2013). - IEEE, 2013.  - P. 831-836.
  63. ↑ Shahinpour, 1990 , s. 30-31.
  64. ↑ Tiivistelmä: World Robotics 2014. Industrial Robots . // IFR, International Federation of Robotics. Haettu: 28. tammikuuta 2015.  (linkki ei saatavilla)

Kirjallisuus

  • Belyanin P. N.  Teollisuusrobotit. - M . : Mashinostroenie , 1975. - 398 s.
  • Belyanin P. N.  Länsi-Euroopan maiden teollisuusrobotit (ulkomaisten kokemusten katsaus). - NIAT, 1976. - 171 s.
  • Belyanin P. N.  Japanin teollisuusrobotit (ulkomaisten kokemusten katsaus). - NIAT, 1977. - 456 s.
  • Kvint VL  Teollisuusrobotit: luokittelu, toteutus, tehokkuus. - Knowledge , 1978. - 32 s.
  • Belyanin P. N.  Yhdysvaltain teollisuusrobotit (ulkomaisten kokemusten katsaus). - NIAT, 1978. - 302 s.
  • Popov E. P., Vereshchagin A. F., Zenkevich S. L.  Manipulaatiorobotit: dynamiikka ja algoritmit. — M .: Nauka , 1978. — 400 s. — (Robotiikan tieteellinen perusta).
  • Medvedev V. S., Leskov A. G., Juštšenko A. S.  Ohjausjärjestelmät manipulointiroboteille. — M .: Nauka , 1978. — 416 s. — (Robotiikan tieteellinen perusta).
  • Spinu G. A.  Teollisuusrobotit: suunnittelu ja sovellus. - Kiova: Vishcha-koulu, 1985. - 176 s.
  • Gruver M., Zimmers E.  CAD ja tuotannon automatisointi. — M .: Mir , 1987. — 528 s.
  • Teollisuusrobottien mekaniikka. Kirja. 1. Kinematiikka ja dynamiikka / E. I. Vorobjov, S. A. Popov, G. I. Sheveleva. - M . : Korkeakoulu , 1988. - 304 s. — ISBN 5-06-001201-8 .
  • Fu K., Gonzalez R., Lee K.  Robotics / Per. englannista. — M .: Mir , 1989. — 624 s. — ISBN 5-03-000805-5 .
  • Teollisuuden robotiikan käsikirja: 2 kirjassa. Kirja. 1 / Ed. Sh. Nofa. - M . : Mashinostroenie , 1989. - 480 s. - ISBN 5-217-00614-5 .
  • Popov E. P., Pismenny G. V.  Robotiikan perusteet: Johdatus erikoisuuteen. - M . : Korkeakoulu , 1990. - 224 s. — ISBN 5-06-001644-7 .
  • Shahinpur M.  Robotiikan kurssi / Per. englannista. — M .: Mir , 1990. — 527 s. — ISBN 5-03-001375-X .
  • Makarov I.M. , Topcheev Yu.I.  Robotiikka: Historia ja tulevaisuudennäkymät. - M .: Nauka ; MAI Publishing House, 2003. - 349 s. — (Informatiikka: rajattomat mahdollisuudet ja mahdolliset rajoitukset). — ISBN 5-02-013159-8 .
  • Zenkevich S. L., Juštšenko A. S.  Manipulatiivisten robottien ohjauksen perusteet. 2. painos - M . : Kustantaja MSTU im. N. E. Bauman, 2004. - 480 s. — ISBN 5-7038-2567-9 .
  • Vorotnikov SA  Robottijärjestelmien tietolaitteet. - M . : Kustantaja MSTU im. N. E. Bauman, 2005. - 384 s. — ISBN 5-7038-2207-6 .
  • Tyagunov OA  Teollisuuden kuljetusrobottien matemaattiset mallit ja ohjausalgoritmit // Tietojen mittaus- ja ohjausjärjestelmät. - 2007. - V. 5 , nro 5 . - S. 63-69 .
  • Avtsynov I. A., Bityukov V. K. Robotisaation  perusteet, joustavat tuotantojärjestelmät, organisatorinen ja teknologinen hallinta sekä kuljetus- ja varastointijärjestelmät . - Voronež: Voronežin osavaltio. tekniikka. Akatemia , 2009. - 94 s. — ISBN 5-89448-196-1 .  (linkki ei saatavilla)
  • Ivanov A. A.  Robotiikan perusteet. 2. painos — M. : INFRA-M, 2017. — 223 s. - ISBN 978-5-16-012765-1 .
  • Noda K.  Käsikirja teollisuusrobottien käytöstä. - M .: Mir, 1975. - 450 s.

Linkit


 Robotiikka
Tärkeimmät artikkelit
Robottityypit
Merkittäviä robotteja
Aiheeseen liittyvät termit