Куда движется российский рынок промышленной робототехники? Промышленные роботы в современном производстве.

Широкое распространение в производственной деятельности человека получили сегодня промышленные роботы. Они служат одним из эффективнейших средств механизации и автоматизации транспортных и погрузочных работ, а также многих технологических процессов.

Положительный эффект от внедрения промышленных роботов обычно заметен одновременно с нескольких сторон: растет производительность труда, улучшается качество конечного продукта, снижаются затраты на производство, улучшаются условия труда для человека, и наконец, переход предприятия с выпуска одного вида продукции на другой значительно облегчается.

Однако для достижения столь обширного и многогранного положительного эффекта от внедрения промышленных роботов на уже работающие ручные производства, необходимо предварительно рассчитать планируемые затраты на сам процесс внедрения, на стоимость робота, а также взвесить, адекватна ли вообще сложность вашего производства и технологического процесса - плану модернизации при помощи установки промышленных роботов.

Ведь иногда производство настолько упрощено изначально, что установка роботов просто нецелесообразна и даже вредна. К тому же для наладки, обслуживания, программирования роботов - потребуются квалифицированные кадры, а в процессе работы - вспомогательные устройства и т. д. это важно учитывать заранее.

Так или иначе, роботизированные безлюдные решения на производствах приобретают сегодня все большую актуальность хотя бы потому, что вредное влияние на здоровье человека сводится к минимуму. Прибавим сюда понимание того, что полный цикл обработки и монтажа осуществляется быстрее, без перерывов на перекур и без ошибок, свойственных любому производству, где вместо робота действует живой человек. Человеческий фактор, после настройки роботов и запуска технологического процесса, практически исключается.

На сегодняшний день ручной труд в большинстве случаев замещается трудом робота манипулятора: инструментальный захват, фиксация инструмента, удержание заготовки, подача ее в рабочую зону. Ограничения накладывают лишь: грузоподъемность, ограниченность рабочей зоны, предварительно запрограммированные движения.

Промышленный робот способен, тем не менее, обеспечить:

высокую производительность, благодаря быстрому и точному позиционированию; лучшую экономичность, так как не нужно платить зарплату людям, которых он собой заменяет, достаточно одного оператора;

высокое качество - точность порядка 0.05 мм, низкая вероятность появления брака;

безопасность для здоровья людей, например в силу того, что при покраске теперь контакт людей с лакокрасочными материалами исключается;

наконец, рабочая зона робота строго ограничена, а обслуживание ему требуется минимальное, даже если рабочая среда химически агрессивна, материал робота выдержит это воздействие.

Исторически первый промышленный робот, изготовленный по патенту, был выпущен в 1961 году компанией Unimation Inc для завода General Motors в Нью-Джерси. Последовательность действий робота записывалась в виде кода на магнитный барабан и выполнялась в обобщенных координатах. Для осуществления действий робот использовал гидроусилители. Данная технология потом была передана японской Kawasaki Heavy Industries и английской Guest, Keen and Nettlefolds. Так производство роботов от Unimation Inc несколько расширилось.

К 1970 году в Стенфордсоком университете был разработан первый робот, напоминающий возможностями человеческую руку с 6 степенями свободы, который управлялся с компьютера, а приводы имел электрические. Одновременно разработки ведет японская Nachi. Немецкая KUKA Robotics в 1973 году продемонстрирует шестиосевого робота Famulus, а швейцарская ABB Robotics уже начнет продавать робота ASEA, - тоже шестиосевого и на электромеханическом приводе.

В 1974 японская компания Fanuc налаживает собственное производство. В 1977 выпускается первый робот Yaskawa. С развитием компьютерной техники роботы все больше внедряются в автомобилестроение: в начале 80-х General Motors вкладывает сорок миллиардов долларов в формирование собственной системы автоматизации заводов.

В 1984 году отечественный «Автоваз» приобретет лицензию KUKA Robotics и станет производить роботов для собственных поточных линий. Почти 70% всех роботов мира, по состоянию на 1995 год, придется на Японию, на ее внутренний рынок. Так промышленные роботы окончательно укрепятся в сфере производства автомобилей.

Как автомобильное производство обойдется без сварки? Никак. Вот и выходит, что все автомобильные производства мира оснащены сотнями комплексов роботизированной сварки. Каждый пятый промышленный робот занимается сваркой. Далее по востребованности идет робот-погрузчик, но аргоннодуговая и точечная сварки - на первом месте.

Никакая ручная сварка не сравнится по качеству шва и по степени контроля за процессом со специализированным роботом. Что и говорить о лазерной сварке, где с расстояния до 2 метров сфокусированным лазером технологический процесс осуществляется с точностью до 0,2 мм - это просто незаменимо в авиастроении и медицине. Прибавьте сюда интеграцию с CAD/CAM цифровыми системами.

Робот-сварщик имеет три главных действующих узла: рабочий орган, ЭВМ управляющую рабочим органом и память. Рабочий орган оснащен захватом, похожим на кисть руки. Орган имеет свободу перемещения по трем осям (X, Y, Z), а сам захват способен вращаться вокруг этих осей. Робот и сам может перемешаться по направляющим.

Ни одно современное производство не обойдется без выгрузки и погрузки, независимо от габаритов и веса изделий. Робот самостоятельно установит заготовку в станок, а после - выгрузит и уложит. Один робот способен взаимодействовать сразу с несколькими станками. Конечно, нельзя не упомянуть в этом контексте погрузку багажа в аэропорту.

Роботы уже сейчас позволяют минимизировать затраты на содержание персонала. Речь не только о таких простых функциях, как работа штампом или оперировании печью. Роботы способны поднимать больший вес, в гораздо более тяжелых условиях, при этом не уставая и затрачивая существенно меньше времени, чем потребовалось бы живому человеку.

На литейном и кузнечном производствах, к примеру, условия традиционно очень тяжелы для людей. Данного рода производства находятся на третьем месте после выгрузки-загрузки по объему роботизации. Не даром уже сейчас практически все европейские литейные цеха оснащены автоматизированными системами с промышленными роботами. Стоимость внедрения робота обходится предприятию в сотню тысяч долларов, но в распоряжении появляется весьма гибкий комплекс, окупаемый с лихвой.

Роботизированные лазерная и позволяют улучшить традиционные линии с плазменными горелками. Трехмерная резка и раскрой уголков и двутавров, подготовка для дальнейшей обработки, сварки, сверления. В автомобилестроении данная технология просто незаменима, ибо края изделий необходимо точно и быстро обрезать после штамповки и формовки.

Один такой робот может совмещать в себе и сварку, и резку. Производительность повышается внедрением гидроабразивной резки, исключающей ненужное тепловое воздействие на материал. Таким образом за две с половиной минуты вырезаются все мелкие отверстия в металле кузовов Renault Espace на роботизированном заводе Renault во Франции.

На производствах мебели, автомобилей и прочих изделий полезна роботизированная гибка труб с участием рабочей головки, когда труба позиционируется роботом и сгибается очень быстро. Такая труба может быть уже оснащена различными элементами, что не помешает процессу бездорновой гибки роботом.

Обработка краев, сверление отверстий, а также фрезеровка - что может быть проще для робота, идет ли речь о металле, древесине или пластмассе. Точные и прочные манипуляторы справляются с данными задачами на ура. Рабочая зона не ограничена, достаточно установить протяженную ось, либо несколько управляемых осей, что даст превосходную гибкость плюс высокую скорость. Человек так не сможет.

Частоты вращения фрезеровочного инструмента достигают здесь десятков тысяч оборотов в минуту, а шлифовка швов и вовсе превращается в череду простых повторяемых движений. А ведь раньше шлифовка и абразивная обработка поверхностей считались чем-то грязным и тяжелым, к тому же очень вредным. Сейчас паста подается автоматически во время обработки войлочным кругом после прохождения абразивной ленты. Быстро и безвредно для оператора.

Перспективы промышленной робототехники огромны, ведь роботы принципиально могут быть внедрены практически в любые процессы производств, причем в неограниченном количестве. Качество автоматической работы порой настолько высоко, что для человеческих рук просто недостижимо. Есть целые крупные отрасли, где ошибки и погрешности недопустимы: авиастроение, точная медицинская техника, сверхточное оружие и т. д. Не говоря уже о повышении конкурентоспособности отдельных предприятий и о положительном эффекте на их экономику.

Российский рынок роботизированных технологий пока очень молод и находится в начальной стадии развития. В ближайшие десять лет спрос на промышленные роботы будет целиком и полностью зависеть от интереса, проявленного к ним владельцами предприятий. Только тогда роботизация нашей промышленности станет таким же необратимым процессом, как уже необратима сегодня модернизация отечественных предприятий. Преимущества от перехода на роботизированные технологии неизбежно выведут многие наши предприятия на новый технологический уровень, повысят качество выпускаемой ими продукции, производительность и гибкость производственных процессов.

В обиходе слово «робот» зачастую трактуется неоднозначно. Если не затрагивать область научной фантастики, то «роботами» принято называть машины, частично или полностью заменяющие человека в различных сферах его деятельности, преимущественно связанной с производством промышленной продукции.
Говоря о классификации промышленных роботов, отметим, что наиболее существенно они отличаются друг от друга:

• по областям применения: есть промышленные роботы, роботы для спецприменений и т.д.;
• по расположению в пространстве: это стационарные, с линейной осью, портальные;
• по принципам управления: роботы с программным или с дистанционным управлением.

Хотя под общим термином «робот» объединено множество разнообразных машин, часто не имеющих друг с другом ничего общего, в настоящее время оно по критерию основных направлений развития техники объединилось в одну предметную область – робототехнику.

К промышленной робототехнике относятся вспомогательные и технологические роботы. Вспомогательные роботы используют в качестве дополнительного технологического оборудования – это, например, загрузочные роботы, обслуживающие металлорежущие станки, прессы и т.п. Технологические роботы применяются в производстве в качестве основного технологического оборудования для точечной и контурной (лазерной, плазменной) сварки, гидроабразивной резки, абразивной безразмерной обработки (полирования, зачистки), для сборки изделий и т.п.
Промышленные роботы и роботы для специальных применений представляют собой принципиально разные типы машин, существенно отличающиеся друг от друга и по области применения, и по конструкции, и по методам управления.
Конструктивно промышленные роботы выполняются как машины на базе стационарной руки, как правило, с шестью степенями подвижности (шарнирами), по кинематическому строению подобной руке человека. Основное требование к конструкции промышленных роботов – надежность в условиях многолетней эксплуатации на повторяющихся операциях, а также точность позиционирования, грузоподъемность, скорость программно заданных движений.

Робототехника для специальных (непроизводственных) применений представлена машинами для выполнения работ в местах, в которых присутствие человека затруднено либо вовсе исключено. Прежде всего, это мобильные роботы с дистанционным управлением на базе автономных транспортных средств, управляемые оператором по проводной или радиосвязи, из безопасного места. Такие роботы используются, в частности, для обезвреживания опасных предметов (например, мин – см. рис.), для выполнения работ в безвоздушном пространстве, под водой, при разборе завалов и т.п.

Некоторые технологические операции, например, безразмерная финишная обработка сложнопрофильных деталей, могут быть реализованы как с применением технологических роботов, так и с применением станков типа «обрабатывающий центр». В общем случае задачей и станка, и робота является реализация относительного движения инструмента и обрабатываемой детали по заданному закону с заданной точностью. Закон относительного движения описывается в технологической программе. Однако можно отметить два классификационных признака, выделяющих технологические роботы в особую группу машин. Первый – это отношение рабочей зоны (области, в которой перемещается инструмент) к размерам машины. Рабочая зона станка обычно существенно меньше самого станка и находится внутри него, тогда как рабочая зона робота больше робота и окружает его. Таким образом, робот находится внутри своей рабочей зоны. Второе отличие – в методе программирования. Закон движения инструмента программируется в станках с ЧПУ в абсолютной системе координат. В роботах базовые точки траектории программируются методом обучения относительно специального калибрующего инструмента.

Большинство современных технологий обработки изделий, таких как точечная контактная, шовная электродуговая, лазерная сварка; лазерная, микроплазменная и гидроабразивная резка; сборка и финишная абразивная обработка пространственно сложных изделий требуют движения инструмента по траекториям сложной формы с высокой точностью и фиксированной скоростью. Ранее эти операции выполнялись вручную, однако применяемый инструмент часто являлся слишком тяжелым для человека. Кроме того, не всегда возможно обеспечить требуемое качество движения инструмента по траектории, например, точность и постоянство скорости. Именно на таких операциях сегодня преимущественно применяются технологические роботы.
В связи с относительно небольшими объемами мирового рынка промышленных роботов (если сравнивать, например, с объемами производства металлорежущих станков) и сложностью выхода на этот рынок сложился довольно узкий круг фирм, обладающих компетенциями и ресурсами, необходимыми для производства промышленных роботов. Это, например, японские Fanuc, Motoman, Kawasaki, Yaskawa, шведская АВВ, германские KUKA Roboter GMBH, Reis, итальянская COMAU и др. Все эти фирмы производят роботы собственной конструкции и имеют оригинальное системное программно-математическое обеспечение для своих систем управления роботами. Комплекс технических средств, входящих в арсенал производителей роботов, также включает в себя такие компоненты, максимальная эффективность которых достигается только в совокупности ряда систем:

• модельный ряд универсальных манипуляторов;
• система контурного управления;
• сенсорные системы для адаптации робота;
• навесное периферийное и технологическое оборудование;
• система калибровки манипулятора;
• системы технологической подготовки производства, проектирования приспособлений и автономного программирования робота.

На фоне анализа мировых тенденций развития роботизированных устройств можно сделать вывод, что автоматизация является доминирующим средством в достижении успеха в условиях глобализации международных экономических отношений, хотя и не единственным способом побеждать в конкурентной борьбе. Конечно, немалые возможности скрыты и в стимулирующей роли заработной платы персонала, и в привлечении рабочих к управлению производством и повышению качества продукции. Достаточно вспомнить японские «кружки качества», которые распространились по всему миру. Направленность их деятельности затрагивает теперь не только вопросы качества, но и снижение стоимости выпускаемой продукции, обеспечение техники безопасности и другие важные аспекты. Автоматизация создает принципиальные возможности для улучшения условий производства и повышения производительности труда, роста качества продукции, сокращения потребности в рабочей силе и в систематическом повышении прибыли, что позволяет изменить тенденцию развития, сохранять освоенные рынки и завоевывать новые.
Однако на пути автоматизации стоит ряд факторов, которые необходимо учитывать. Прежде всего следует понимать, что заниматься проблемами автоматизации надо начинать с предварительной проработки изделий, технологии и предприятия в целом. Только тщательная подготовка конструкции изделия, оценка стабильности технологии и надежности имеющегося на производстве парка оборудования позволят извлечь наибольшую пользу от применения промышленных роботов.

Ярким примером того, как роботизированные технологические линии составляют основу производства, является сегодня автомобилестроение. В связи с этим все промышленно развитые страны, производящие авто, также имеют фирмы, занимающиеся разработкой и производством роботов. Это позволяет им опережать конкурентов при внедрении новых технологий в автомобильное производство.
Западные фирмы-производители роботов зачастую используют свое право за счет ценовой политики и директивно-адресных действий в собственных интересах и в интересах наиболее перспективных клиентов регулировать развитие роботизированных технологий, вплоть до выборочного блокирования освоения некоторых из них. Не секрет, что они тесно сотрудничают с рядом ведущих зарубежных автомобилестроительных концернов и связаны с ними многочисленными соглашениями о нераспространении ноу-хау.
Преимущественно развитие технологических роботов в мировой индустрии пришлось на период упадка отечественной промышленности, в результате чего область применения роботов в России ограничилась до нескольких предприятий. И сегодня темпы внедрения роботизации в производственные мощности отечественных предприятий значительно отстают от зарубежных. В большинстве случаев наши предприятия, исходя в основном из экономических соображений, ограничиваются механизацией ручного труда. Разумеется, при таком подходе они оказываются неспособными составить сколь-нибудь серьезную конкуренцию высокотехнологичным производствам и тем более конкурировать с ними на динамично развивающемся рынке.

Если раньше автоматизация и состояла в замещении физического труда посредством механизации основных и вспомогательных операций производственного процесса, то сегодня глубокая автоматизация промышленности заключается в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Поэтому устоявшееся в нашей стране представление о промышленных роботах исключительно как о вспомогательных загрузочно-разгрузочных устройствах, обслуживающих станки или прессы, совершенно не соответствует современному уровню развития промышленной робототехники и практике применения роботов в производстве.
И все же сегодня многие передовые российские производственные предприятия, руководители которых ознакомились с возможностями роботов на зарубежных выставках и предприятиях, все чаще начинают задумываться об их применении у себя. Но, для того чтобы успешно внедрять робототехнику в российскую промышленность, недостаточно просто найти подходящих поставщиков оборудования. Вопреки распространенному у нас мнению о том, что любую технологию (в том числе роботизированную) и любое оборудование можно сегодня свободно купить и использовать, не соответствует действительности как минимум по двум причинам:

• ведущие концерны уделяют большое внимание развитию ключевых технологий, сохранению контроля над их распространением и недопущению их перетекания к конкурентам;
• в технологически развитых странах существуют гласные и негласные ограничения на поставки в Россию уникальных передовых технологий, которые усугубляются пока достаточно распространенным настороженным отношением зарубежных разработчиков и поставщиков к российским предприятиям.

Другими неблагоприятными факторами, объективно сдерживающими применение промышленных роботов в России, являются внутренние проблемы:

• отсутствие у российских предприятий не только собственного опыта применения роботов, но даже общего представления о технических и экономических основах роботизированных технологий;
• отсутствие квалифицированных кадров, способных обеспечить эксплуатацию роботов;
• крайняя недостаточность специалистов, способных спроектировать роботизированные ячейки и линии, внедрить роботы и осуществить технологическую подготовку роботизированного производства.

С решения этих ключевых проблем и следует начинать внедрение и освоение робототехники на производстве.
Кадры, как известно, решают если не все, то очень многое. Каковы же требования к квалификации персонала предприятия, управляющего роботизированным технологическим комплексом? Необходимо понимать, что промышленные роботы, это не космические технологии, познание которых потребует десятилетий упорного труда. Современные промышленные роботы удобны и легки в эксплуатации. Стандартный курс обучения работы с ними занимает около трех дней и позволяет получить достаточно знаний для самостоятельного управления роботом или участком станков с роботом-загрузчиком, а эксплуатационный опыт в дальнейшем позволит полностью освоить все возможности и особенности роботизированных технологий.
Таким образом, без большого преувеличения можно утверждать, что управлять роботами сможет практически любой технически грамотный специалист, даже без высшего образования, и для этого не потребуются люди с уникальными знаниями и опытом. Для обслуживания роботизированного комплекса, как правило, достаточно одного человека. Его работа сводится к «установке/снятию» обрабатываемых деталей и нажатию кнопки «Старт» для запуска системы.
Если же говорить о людях, которые создают рабочие программы для роботов, обучают их, производят элементарный сервис, то такие специалисты в обязательном порядке должны проходить специальное обучение. Необходимо осуществлять подбор людей для такого обучения с наличием высшего технического образования, желательно в совокупности с навыками программирования.
Примером нестандартного подхода к решению задач автоматизации производства является внедрение уникального для нашей страны производственного участка с несколькими промышленными роботами, которое сейчас проводится на пермском предприятии ОАО «Авиадвигатель» специалистами компании «Солвер». Основной задачей выполняемого проекта является организация на вновь созданном участке выпуска образцов для исследования прочностных свойств материалов. Цель – создание и отработка стабильной технологии их производства. Уровень роботизации участка должен обеспечивать выпуск образцов в количестве 600 штук в месяц.

Специалистами «Солвер» вместе с заводчанами была разработана электронная модель будущего производства, очерчен круг задач, решаемых робототехническим комплексом, проведена оценка его производительности, эффективности и окупаемости. В результате заказчик получил виртуальную картину будущего производства, которая на данном этапе успешно воплощается в реальность. Были более четко поняты, осознаны и впоследствии скорректированы требования к оборудованию, персоналу, организации технологической подготовки производства и самому производству. Таким образом, при привязке к определенному результату был взят курс на построение эффективного производства и его последующее сопровождение.
При выработке концепции комплекса его основой стала методология «трех проектов», разработанная и успешно применяемая специалистами компании «Солвер». В создаваемое с нуля производство внедрено четыре промышленных робота в составе роботизированного комплекса.
Вот наиболее важные преимущества, которые уже частично достигнуты нашими специалистами на данном этапе проекта в «Авиадвигателе»:

• сокращение трудоемкости производства продукции;
• увеличение его пропускной способности;
• значительное повышение качества изделий-образцов;
• снижение потребности в производственных площадях;
• сокращение требований к квалификации операторов, занятых в основном обслуживанием роботизированных технологий;
• гибкость в перенастройке системы. Роботизированный комплекс может осуществлять резку деталей различных форм и размеров, оператору надо лишь модифицировать библиотеку управляющих программ;
• технологическая гибкость. Один робот может выполнять резку образцов, другой – позиционирование заготовок, третий – их перемещение к различным участкам цеха. А время на их переоснащение можно минимизировать путем использования дополнительного оборудования для смены инструмента;
• снижение вредных воздействий на людей.

Необходимо отметить, что производители роботов не занимаются созданием технологий для конечного заказчика, данные задачи выполняют только квалифицированные системные интеграторы, имеющие партнерские или дилерские отношения с производителями оборудования. И, безусловно, проекты такого масштаба невозможно осуществить без тесной работы коллектива завода и специалистов консалтинговой компании, способных совместными усилиями вырабатывать нетривиальные решения.

КРАТКИЕ ВЫВОДЫ

1. Повышение качества продукции одновременно с уменьшением серийности и частым изменением выпускаемых моделей изделий является трендом современного рынка. Выполнение этих условий невозможно без развития автоматизации технологических производственных процессов. В ряде ключевых технологий, например, в сварке, лазерной обработке, термической резке, окраске, дальнейшее развитие возможно только с применением технологических роботов.
2. Альтернативой технологической зависимости от зарубежных держателей ноу-хау могла бы стать разработка сначала опытных, а затем и серийных образцов отечественных универсальных технологических роботов, включая собственную систему управления. Как показал опыт внедрения и эксплуатации промышленных роботов, усвоение передовых роботизированных технологий невозможно прежде всего без наличия ноу-хау на программное обеспечение самих роботов.
3. Наиболее высокотехнологические задачи, возникающие при подготовке производства новых деталей специального назначения, не представляется возможным решить именно из-за отсутствия таких ноу-хау. Например, согласованная работа в автоматическом режиме нескольких роботов от разных производителей не может быть осуществлена на базе стандартного контроллера. Причина – в отсутствии доступа к опционам сенсорики и некоторым интерфейсам в системе управления роботами, которые не производятся, а покупаются в готовом виде, в качестве «закрытой системы». Цены на необходимое специальное программное обеспечение системы управления, устанавливаемые фирмами, весьма высоки.
4. Для создания альтернативы таким технологиям необходимо постоянно вести работы по созданию и развитию собственной системы управления для технологических роботов. Система управления является наиболее наукоемкой частью любой роботизированной технологической ячейки или линии. Без системы управления выпуск собственных технологических роботов и развитие собственных роботизированных технологий невозможны, без наработки собственных ноу-хау в области ключевых технологий, в частности роботизированных, Россия останется в роли догоняющего по отношению к зарубежным конкурентам.
5. Представления о робототехнике и роли промышленных роботов в современном отечественном производстве еще не до конца сформированы. Необходимость развития промышленной робототехники как средства обеспечения конкурентоспособности многих видов машиностроительного производства недостаточно осознается органами государственной власти, ответственными за промышленную политику.
6. Россия неизбежно войдет в качественный период своего развития, когда спрос на роботизированные технологии будет не меньше, чем в развитых странах, а количество квалифицированных компаний, занимающихся проектированием и изготовлением робототехнических комплексов, вырастет в разы.
8. Реалии сегодняшнего дня таковы, что если мы не сократим программное и конструкторско-технологическое отставание по внедрению в производственные процессы роботизированных комплексов в ближайшие 10-15 лет, то отстанем от лидеров мировой индустрии навсегда.

Список RBR50 знаком многим, специализирующимся в области робототехники - это 50 компаний, отобранных в редакции roboticsbusinessreview.com. Принцип отбора таков - в список включаются компании, которые оказали наиболее значимое влияние в области робототехники по итогам 2015 года. Уверен, что вам знакомы большинство этих компаний. А если не все, то стоит обратить внимание не те, что еще не знакомы - это они движут вперед развитие робототехники на планете. Отмечу, что среди них, к сожалению, по-прежнему нет российских компаний.

Другие страны представлены в следующих пропорциях: Германия - 1 (2%), Дания - 1 (2%), Индия - 1 (2%), Канада - 3 (6%), Китай - 2 (4%), Объединенное королевство - 2 (4%), США - 32 (64%), Тайвань - 1 (2%), Швейцария - 2 (4%), Южная Корея - 1 (2%), Япония - 4 (8%).

Остается ждать, когда Россия наконец бросит заниматься тем, чем занимается сейчас, сосредоточит усилия в области развития современных технологий, и попробует вновь стать полноценным участником международного технологического соревнования. Если, конечно, к тому времени не будет слишком поздно.

, США

Частная компания, фокусирующаяся на роботике. США, Berkeley, CA. 3drobotics.com Разрабатывает инновационные, гибкие и надежные персональные беспилотники, а также технологии в области БЛА, предназначенные для частного использования и применений в бизнесе. Платформа Solo предназначена для аэросъемки с последующим анализом данных для составления карт и исследований, 3D-моделирования и так далее. Сегменты рынка: сельское хозяйство, строительство, безопасность, исследования.

, Швейцария

Публичная компания, специализирующаяся в области промышленных роботов и манипуляторов. Штаб-квартира в Цюрихе, Швейцария. Ведущий производитель промышленных роботов, модульных производственных систем и оказания услуг. Компания обращает особое внимание на производительность решений, качество продуктов и безопасность работников. ABB расширяет свою деятельность на новые рынки, а также активно работает в области традиционного производства для повышения его гибкости и конкурентоспособности. Сегменты рынка: энергетика, промышленная автоматизация, цепочки снабжения и ритейл, промышленность, манипуляторы. new.abb.com/products/robotics

, США

Один из лидеров в области поставок мобильных роботов курьеров. Робот автоматизирует внутренние логистические задачи за счет автономной навигации в условиях динамично изменяющейся и сложной рабочей среды, например, доставляя медикаменты и материалы в госпиталях и больницах.

, США

Публичная компания с фокусом на медицинскую робототехнику, ассистивную робототехнику, андроидов, промышленные роботы, манипуляторы, мобильную робототехнику. Штаб-квартира - в США.
Основу робототехнических направлений компании составили приобретенные в 2013 году компании: Boston Dynamics, Bot & Dolly, Holomni, Industrial Perception, Meka Robotics, Redwood Robotics, Schaft, Inc.

, США

Компания является онлайн-ритейлером. Компания обслуживает клиентов в США и во всем мире. Для этого Amazon использует робототехнику в своих логистических цепочках, в частности, роботов KIVA на складах компании.

, США

ASI, Autonomous Solutions, Inc. занимается разработками железа и ПО беспилотных систем для использования в добывающих отраслях, фермерстве, автоматизации, промышленной робототехники, систем безопасности и для военных.

, США

Стартап в области промышленной робототехники, которая комбинирует специализацию в области систем распознавания изображений и автономных мобильных роботов. Цель - повышение эффективности, "прозрачности" и безопасности предприятий и складов.

Carbon Robotics, США

, Канада

Компания специализируется в разработке и производстве беспилотных решений для научных, промышленных и военных применений.

Cyberdyne, Япония

Экзоскелеты HAL3, HAL5, Cyberdyne for Labor Support

, США

Разработка решений для беспилотных и роботизированных автомобилей.

, Китай

Разрабатывает и производит беспилотные системы и камеры для беспилотных систем, предназначенные для использования в хобби-секторе, производстве кинофильмов, сельском хозяйстве, поисковых и спасательных работах, в энергетике и так далее.

Ekso Bionics, США

Экзоскелеты Ekso (eLEGs), ExoClimber, ExoHiker, Energid Technologies, США

EPSON Robots, США

, Япония

Разработка и производство промышленных роботов.

Fetch Robotics, США

, США

Корпорация iRobot разрабатывает и строит роботов для частных потребителей, правительственных структур и промышленных предприятий.

, США

Домашний семейный робот. Социальный робот.

Kawasaki Robotics, США

Knightscope, США

KUKA Robotics, США

Промышленные роботы, разработка и производство

, США

Корпорация специализируется в области создания систем обеспечения глобальной безопасности, разрабатывает производит и интегрирует продукты и услуги. Компания занимается бизнесом в широком спектре отраслей - космос, телеком, электроника. информация, аэронавтика, энергетика, интеграция систем. Известны ее разработки дронов и пассивного экзоскелета Fortis.

, США

Частная компания, специализрующаяся в области мобильных роботов. Предлагает решения для использования на складах, которые могут увеличивать производительность труда в 5-8 раз по сравнению с использованием традиционных методов, основанных на применении электрокаров.

, США

Специализируется на разработке, производстве и продажах роботов для использования в таких отраслях, как электроника, телекоммуникации, коммунальное хозяйство, фармацевтика, пищевая промыщленность, производство компонентов для автоматизации.

Open Bionics, Объединенное Королевство

ReWalk Robotics, США

Медицинские экзоскелеты ReWalk

Robotiq, Канада

Samsung, Южная Корея

Разработка и производство военных роботов, интерес к другим сегментам рынка, например, экзоскелетам.

, США

Компания разрабатывает сервисных автономных роботов для использования в индустрии услуг. Флагманский продукт - это робот Relay, который уже используется в ряде гостиниц США.

Schunk, Германия

, США

Частная компания, фокусирующаяся на мобильной робототехнике. Основана в 2003 году, занимается внедрением технологий на основе компьютерного зрения в отрасль перемещения грузов (товаров на складах). Основной продукт - робокары (робопогрузчики).

Siasun Robot & Automation Co.Ltd., Китай

SoftBank Robotics Corporation, Япония

Дочернее предприятие Aldebaran Robotics, роботы андроидного типа Pepper

Soil Machine Dynamics Ltd., Объединенное Королевство

Swisslog, Швейцария

Логистические системы, складские роботы, роботы-курьеры, например, Transcar

Titan Medical, Канада

Toyota, Япония

ULC Robotics, США

разработчик и производитель роботов-краулеров для ремонта и герметизации трубопроводов (изнутри), например, робот CISBOT

Universal Robotics, Inc., Дания

промышленные коллаборативные роботы серии UR, например, UR-10 и UR-5

Vecna Technologies, США

, США

робот-ассистивные хирургические системы, проще и дешевле по-сравнению с da Vinci

, США

конструкторы для самостоятельной сборки роботов, например, VEX Classroom & Competition Super Kit 276-3000, VEX Dual Control Starter Kit, VEX IQ Super Kit

, США

производитель промышленных роботов.

производитель беспилотников, в том числе БЛА для использования в сельском хозяйстве

, США

Разработка и производство промышленных роботов

Чтобы не пропустить интересную для вас новость, подпишитесь на анонсы публикаций

В связи с этим особую популярность завоевывают решения по автоматизации производства на базе промышленных роботов, позволяющих обеспечить полный цикл обработки с высокой производительностью и точностью, избежать перерывов и производственных ошибок, свойственных человеку.

История промышленных роботов

История рынка промышленной робототехники насчитывает уже более 50 лет. Первый патент на робота был получен в 1961 году (подан в 1954) изобретателем Джорджем Деволом (George Devol), который основал в 1956 году вместе с инженером Джозефом Энгельбергом (Joseph F. Engelberger) компанию по первому серийному производству роботов Unimation Inc (от Universal Automatic – универсальная автоматизация). Энгельберг привлекал в компанию дополнительное финансирование, распространял идеи роботизации среди потенциальных заказчиков и популяризировал идею промышленной автоматизации. Несмотря на то, что патент был закреплен за Деволом, именно Энгельберга принято считать «отцом робототехники».

Возможностями автоматизации в первую очередь воспользовались автомобилестроители, и уже в 1961 году начались поставки роботов Unimate на завод General Motors, Нью Джерси. Роботы Unimate были сконструированы с использованием гидроусилителей и программировались в обобщенных координатах, воспроизводя последовательность действий, записанных на магнитный барабан.

Позднее компания Unimation передала свою технологию в Kawasaki Heavy Industries и Guest­Nettlefolds, таким образом открыв производство роботов Unimate в Японии и Англии.

Основное развитие промышленных роботов началось в конце 60­х – начале 70­х годов, когда в 1969 году в Стенфордском университете студент факультета машиностроения Виктор Шейнман (Victor Scheinman) разработал прототип современного робота, отдаленно воспроизводящего возможности человеческой руки, ­ Stanford arm с шестью степенями свободы, электрическими приводами и компьютерным управлением.

В 1969 году появляются разработки в области робототехники компании Nachi. В 1973 году немецкая компания KUKA Robotics демонстрирует своего первого робота Famulus, и почти одновременно швейцарская компания ABB Robotics выводит на рынок робота ASEA. Оба робота имеют по шесть управляемых осей с электромеханическим приводом.

В 1974 году промышленные роботы разрабатываются и устанавливаются на собственное производство в компании Fanuc, а в 1977 году первый робот Yaskawa появляется у компании Motoman.

Дальнейший рост промышленной робототехники был обусловлен развитием компьютера, электроники и масштабным расширением компаний на рынке автомобилестроения – основных заказчиков роботов. General Motors в 80­х годах потратила более 40 миллиардов долларов на разработки в области автоматизации. Основным рынком роботов считается внутренний рынок Японии, на котором находится большинство компаний по их производству: Fuji, Denso, Epson, Fanuc, Intelligent Actuator, Kawasaki, Nachi, Yaskawa (Motoman), Nidec, Kawada. В 1995 году из 700 000 роботов, используемых в мире, 500 000 работали в Японии.

В Советском Союзе крупнейшим интегратором робототехники стала компания «Автоваз». Развивая мощности по выпуску автомобилей и перенимая опыт мировых автомобилестроительных предприятий, в 1984 г. она приобрела лицензию фирмы KUKA. На базе отдельного станкостроительного подразделения концерна «Автоваз» началось производство отечественных роботов, применяемых на поточных линиях предприятия. На сегодняшний день ОАО «Автоваз» совместно с МГТУ «Станкин» реализуют программу выпуска линейки роботов для промышленных производств ­ до 1000 единиц ежегодно.

Преимущества использования промышленных роботов в производстве

Современный промышленный робот­манипулятор в большинстве случаев применяется для замены ручного труда. Так, робот может использовать инструментальный захват для фиксации инструмента и осуществления обработки детали либо держать саму заготовку для того, чтобы подавать ее в рабочую зону на дальнейшую обработку.

Робот имеет ряд ограничений, таких как зона досягаемости, грузоподъемность, необходимость избежать столкновения с препятствием, необходимость предварительного программирования каждого движения. Но при его правильном применении и предварительном анализе работы системы робот способен обеспечить производство рядом преимуществ, повысить качество и эффективность рабочего процесса.

Для оценки актуальности внедрения робота в процесс обработки приведем ряд преимуществ и недостатков применения робототехники на предприятии:

1. Производительность

При применении робота производительность обычно повышается. Прежде всего, это связано с более быстрым перемещением и позиционированием в процессе обработки, также играет роль и такой фактор, как возможность автоматической работы 24 часа в сутки без перерывов и простоев. В случае правильно выбранного применения роботизированной системы производительность по сравнению с ручным производством возрастает в разы или даже на порядок.

Следует отметить, что при широкой номенклатуре изделий, постоянных переналадках, необходимости большого количества периферийного оборудования для разных деталей производительность может и снижаться, делая процесс неэффективным и сложным.

2. Улучшение экономических показателей

Заменяя человека, робот эффективно снижает затраты на оплату специалистов. Особенно данный фактор важен в экономически развитых странах с высокими заработными платами рабочих и необходимостью больших надбавок за переработку, ночное время и т.д. В случае применения робота или автоматизированной системы, в цехе необходимо лишь наличие оператора, контролирующего процесс, при этом оператор может контролировать сразу несколько систем.

При первоначальной закупке роботизированная ячейка – достаточно серьезное финансовое вложение, и предприятие заинтересовано в его быстрой окупаемости. Неправильное применение оборудования и ошибки в его комплектации и расстановке могут привести к увеличению времени обработки либо трудоемкости работы, тем самым снизить экономичность производства.

3. Качество обработки

Часто причиной внедрения технологической системы на базе промышленного робота становится необходимость обеспечения заданного в документации на изделие качества обработки.

Высокая точность позиционирования промышленных роботов (0.1 ­ 0.05 мм) и повторяемость обеспечивают надлежащее качество изделия и устраняют возможность производственного брака. Исключение человеческого фактора приводит к минимизации рабочих ошибок и сохранению постоянной повторяемости на всей производственной программе.

4. Безопасность

Применение робота достаточно эффективно на вредном производстве, оказывающем неблагоприятное воздействие на человека, например, в литейной промышленности, при зачистке сварных швов, окрасочных работах, сварочных процессах и т.д. В случаях, когда применение ручного труда ограничивается законодательством, внедрение робота может являться единственным решением.

При работе в цехе периметр рабочей зоны ограждается различными устройствами для предотвращения проникновения человека в зону действия робота. Наличие защитных систем является главным и неотъемлемым условием безопасной работы роботизированных систем по всему миру.

5. Минимизация рабочего пространства

Правильно скомплектованная ячейка на базе промышленного робота более компактна, чем рабочая зона для выполнения ручных работ. Это достигается более эргономичной конструкцией сборочных кондукторов, небольшим размером места, занимаемого роботом, возможностью его размещения в подвешенном состоянии и т.д.

6. Минимальное обслуживание

Современные промышленные роботы, благодаря применению асинхронных двигателей и качественных редукторов, практически не нуждаются в обслуживании. Изготавливаются специальные модели роботов из нержавеющей стали, например, для работы в медицинской и пищевой промышленности, при высоких и низких температурах и в агрессивных средах. Это делает их менее восприимчивыми к окружающей среде и повышает износостойкость оборудования.

Применение роботов в отдельных производственных процессах

Сварка

Сварка считается наиболее типичным процессом для внедрения роботов. Исторически роботизированная сварка начала широко применяться в автомобилестроении, и в настоящее время практически все автомобильные производства в мире оснащены конвейерами, которые могут состоять из нескольких сотен роботизированных комплексов.

По данным исследований, около 20% всех промышленных роботов используются в сварочных процессах (в США около половины). Вторым по значимости применением считается укладка грузов на поддоны, применяемая на предприятиях с высоким объемом продукции, в особенности в пищевых производствах.

Аргонно­дуговая (TIG, MIG, MAG) или точечная сварка (RWS) с использованием робота обеспечивает более высокое качество изделий по сравнению с принятым сварочным процессом ручной или полуавтоматической сварки. Возможности периферийного оборудования позволяют обеспечивать полный контроль процесса, например, реализовать функцию бесконтактного слежения за сварным швом.

В настоящее время активно развивается применение роботизированной лазерной сварки (LBW), позволяющей лазеру сфокусироваться на точке с варьированием от 0,2 мм, с минимизированием теплового воздействия на изделие и высокой точностью и качеством сварки. Возможность выдержать сверхвысокие длины фокусировки (до 2 метров) и тем самым обеспечить дистанционную сварку существенно расширяет границы применимости сварочного процесса и увеличивает производительность изготовления изделия. Лазерная сварка активно применяется в авиастроении, автомобилестроении, приборостроении, медицине и т.д.

Переход на автоматическую сварку с использованием роботов минимизирует время цикла в несколько раз. Это достигается эргономичной конструкцией или модернизацией сварочной оснастки для обеспечения быстрого цикла сбора изделия, высокими скоростями перемещения робота и организацией поточного производства с обеспечением единовременной сборки­сварки изделий. Необходимо отметить тот факт, что роботизированные системы являются единственной возможностью совмещения обрабатывающих операций, к примеру, обеспечения плазменного или лазерного раскроя, и последующей сварки с помощью смены горелки или режимов сварки без переустанова детали.

Также роботизация сварочного процесса позволяет интегрировать программы сварки в применяемые на предприятии CAD/CAM системы для обеспечения процесса цифрового производства.

Автоматизация загрузки и выгрузки изделий – процесс, имеющий значение на любом современном производстве с высокой производительностью или большим весом и габаритами изделий. Так, роботы применяются для загрузки заготовок в металлообрабатывающие станки, выгрузки готовых изделий и укладки на соответствующие паллеты. Причем достаточно часто один робот обслуживает сразу нескольких машин и работает с разными изделиями, что удешевляет инвестиции в подобную автоматизацию и расширяет функционал внедряемого робота.

В Европе прослеживается тенденция к максимальному увеличению производительности за счет безостановочной круглосуточной работы, внедряется философия безлюдного производства, связанная со стремлением минимизировать расходы на персонал.

В СССР задачи сокращать ручной труд не ставили, робототехника применялась для автоматизации технологических машин, где могут существовать ограничения на труд человека, – штампов, прессов, гальванических ванн, нагревательных печей и т.д. Кроме того, человек может быть ограничен весом изделий. Так, для деталей от 20­30 килограмм требуется применение дополнительного грузоподъемного оборудования.

Внедрение автоматизации в литейных и кузнечно­прессовых цехах обусловливается необходимостью устранения тяжелых условий для рабочих и повышения качества производства: выгрузка тяжелых поковок, литейных заготовок, последующее охлаждение, загрузка в штампы для пресса и т.д. Не случайно, третье место применения роботов после загрузки­выгрузки занимает именно совмещение с кузнечно­прессовым и литейным оборудованием. Практически все процессы литья под давлением в Европе сопровождаются автоматизацией с использованием роботов.

Применение технологических систем на базе роботов может стать альтернативой использованию обычного специализированного на каком­либо технологическом процессе оборудования.

В среднем, цена внедрения робота с установкой и необходимым пакетом для взаимодействия с оборудованием обойдется предприятию в 5 млн. рублей, представляя собой действительно гибкое решение, которое может в будущем использоваться и для иных задач или реализовывать вспомогательные операции, к примеру, сортировку различных изделий, удаление заусенцев, сборочные операции и т.д.

Металлообрабатывающие процессы с использованием роботов

Помимо сварочных и вспомогательных операций роботы могут применяться в самих процессах обработки, выступая альтернативой обрабатывающему оборудованию.

Раскрой материала

Промышленные роботы активно используются для операций раскроя металла с помощью плазмы, лазера и гидроабразивной резки. В отличие от традиционной установки плазменного раскроя плазменные горелки с применением робота могут осуществлять трехмерную резку, что актуально для обработки металлоконструкций, металлопроката (тавров, двутавров, уголков и т.д.), а также подготовки поверхностей под углом для дальнейшей сварки, вырезки различных отверстий и т.д.

Раскрой металла с помощью лазерной резки выступает альтернативой для трехмерного лазерного комплекса, позволяя выполнить любой раскрой в трехмерном пространстве. Данная технология широко используется в автомобилестроении, а также достаточно эффективна для обрезки краев изделий после штамповочных и формовочных операций. Роботизированная ячейка для лазерной резки может использоваться и для лазерной сварки, а также в дальнейшем совмещать двух роботов, использующих один источник.

Гидро­ или гидроабразивная резка роботом расширяет возможности раскроя до обработки любых трехмерных деталей, повышает производительность. Гидроабразивная резка отличается отсутствием теплового воздействия и возможностью обработки практически любых материалов. Так, гидроабразивная резка роботом используется для вырезки всех отверстий в стали толщиной 3 мм по корпусу автомобиля Renault Espace на заводе во Франции (Romorantin, France). Полный цикл вырезки отверстий занимает 2 минуты 30 секунд.

Гибка труб

Гибка труб роботом используется в ограниченном виде, представляя собой бездорновую гибку с помощью позиционирования заготовки роботом и использования сопутствующей гибочной головки. Преимуществом такой обработки является высокая скорость изготовления, возможность обработки изделий с уже существующими присоединительными элементами и одновременное совмещение с загрузкой­выгрузкой изделий тем же роботом. Такие системы используются в автомобилестроении, изготовлении металлической мебели и других товаров народного потребления, где применяется бездорновая гибка.

Фрезерование, сверление, удаление заусенцев и сварных швов

Использование роботов для фрезерования, сверления и обработки кромок металлов, пластмасс, древесины и камня – новая, динамично развивающаяся технология. Она стала возможна прежде всего благодаря увеличению жесткости и точности современных манипуляторов. Основные преимущества заключаются в практически неограниченной рабочей зоне робота (систему можно оборудовать линейной осью в несколько десятков метров), высокой скорости обработки и большом количестве управляемых осей. Например, типичная фрезеровальная ячейка на базе промышленного робота имеет 8 – 10 управляемых осей и позволяет получить максимальную гибкость обработки.

Возможно использование самого разного приводного инструмента, пневматического и электрического, с воздушным и жидкостным охлаждением. Для снятия заусенцев с кромок деталей после фрезерования используются пневматический приводной инструмент с частотой вращения 35 000 об/мин, а для фрезерования металлов – электрический шпиндель с водяным охлаждением, мощностью 24 кВт.

Отдельно стоит упомянуть такой тяжелый, трудоемкий процесс для человека, как зачистка сварного шва на изделии. Применение автоматизации позволяет снизить воздействие вредных производственных факторов и существенно уменьшить время на выполнение зачистки.

Полирование и шлифование

Шлифование металлических деталей – сложный и грязный процесс, крайне вредный для человека. В то же время его автоматизация довольно проста и не представляет проблемы для современных промышленных манипуляторов. Робот всегда сможет повторить траекторию движения шлифовальщика, обеспечив при этом неизменную повторяемость и отличное качество обработки.

Процессы абразивной обработки поверхности можно разделить на два основных класса – шлифование и полирование. При шлифовании используют абразивные круги или ленты, съем материала может быть существенным, образуется много пыли. Полирование – более тонкий процесс, для которого применяются войлочные круги с абразивной пастой, съема материала при этом практически не происходит. Как правило, эти процессы комбинируют. Преимущество робота заключается в том, что он может обрабатывать деталь на нескольких абразивных инструментах поочередно, за один установ. Например, сначала снимается поверхностный слой на абразивной ленте, а потом деталь заполировывается на войлочном круге с автоматической подачей пасты.

Перспективы применения роботов

Достоинство робототехники – гибкость применения и возможность использования в практически неограниченном количестве процессов. Так, например, в авиастроительной отрасли в целях повышения качества при снижении ручного труда роботы начинают применяться в процессах клепки, обшивки фюзеляжа, выкладки композитных материалов, при различных работах в условиях ограниченного пространства. Активно распространяется применение роботов в измерительных системах. В США и Европе роботы используются в камерах очистки изделий под высоким давлением.

В России применение роботов пока ограничено. Так, в докризисный 2007 год было внедрено до 200 роботизированных систем с общей численностью около 8000 промышленных роботов по стране. Для примера, за тот же год в США было внедрено около 34 тыс., Европе – 43 тыс., Японии – 59 тыс. роботизированных систем. Причинами отставания являются недостаточная информированность российских технических специалистов и менеджмента предприятий, желание избежать больших затрат на их внедрение, низкая стоимость ручного труда.

Вместе с тем, в отличие от стационарного ЧПУ оборудования, робот ­ более широкофункциональная система, ориентированная на повышение качества и производительности производства и минимизацию ручного труда, приводящих в конечном итоге к положительному экономическому эффекту и повышению конкурентоспособности предприятия. А потому все больше российских интеграторов готовы решать задачи прикладного внедрения роботов в технологические процессы. Мы надеемся, что в течение ближайших лет концепция «безлюдного производства» в России будет интенсивно набирать обороты.

Игорь Проценко, Борис Иванов

ООО «Нью Лайн Инжиниринг»

Пром роботы в культурном секторе

Введение:

Экономика многих стран развивается в первую очередь за счет промышленности. Промышленные предприятия, такие как металлургические комбинаты, машиностроительные заводы, нефтеперерабатывающие концерны и фабрики легкой промышленности приносят ежегодно более 40 % прибыльности государств. И так как большинство индустриальных предприятий нашей страны приватизировано, речь идет об очень прибыльном бизнесе.

В промышленном бизнесе качество и производительность – это визитная карточка при работе с поставщиками и клиентами. Чем выше требования к качеству выпускаемой продукции, тем актуальнее становится внедрение современных технологий.

Предприятия внедряют роботизированные системы в производство в первую очередь для увеличения прибыли за счет сокращения рабочей силы. В Японии, Китае и США почти все промышленные заводы оснащены «по последнему слову техники». На них работает минимум работников, что обеспечивает низкую себестоимость выпускаемой продукции. В России и Украине применение роботизированных устройств пока ограничено. Устаревшее оборудование на предприятиях приводит к снижению эффективности и количества производства. И к тому же наносит вред окружающей среде. Для увеличения производства и качества продукции, компаниям необходимо позаботится об обновлении оборудования.

В наше время автоматизированные устройства для работы на заводах представлены в широком ассортименте. Роботы успешно используются в металлургии, машиностроении, легкой и пищевой промышленности. Они способны заменить человека в тяжелых и опасных условиях труда. Предоставляют скорость, точность, качество, а также высокую окупаемость. Это достижимо путем того, что роботам не нужно платить зарплату, оплачивать отпуск и обеспечивать соцпакетом.

Мы предлагаем вам узнать полезную информацию об автоматизированных системах и промышленных роботах, а также о выгодном применении этих устройств на промышленных предприятиях.

Автоматизированные линии производства:

Предприятия массового и мелкосерийного производства нуждаються в установлении автоматизированных линий производства. Эти механизмы представляют собой машины непрерывного режима работы в виде взаимосвязанных станков. Автоматические линии производятся во многих странах мира, в том числе в России и Украине и поставляются по цене от $10 000. Современные отечественные производственные линии заводов Днепропетровска, Донецка и Запорожья служат на комплексно-автоматизированных цехах по изготовлению различной продукции, включая функции обработки, контроля и сборки.

Механизмы управляються компьютером и позволяют осуществлять обработку деталей по динамичной технологии. В соответствии с требованием оптимальной загрузки станков частично изменяется порядок и маршрут обработки деталей. Компьютер планирует запуск и выпуск деталей, выполняет плановые, диспетчерские расчеты и рассчитывает режимы обработки в соответствии с избранным алгоритмом.

К производственным линиям относятся автоматические машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Современные машины непрерывного литья заготовок представляют собой целый комплекс сложного оборудования: механического, гидравлического, систем охлаждения и смазки, а также электроприводов с автоматизированной системой управления технологическим процессом. Установка данного устройства обеспечивает значительное сокращение потери металла, улучшение условий труда, постоянство условий производства и повышение производительности комбината.

Мартеновские печи и кислородные конвертеры уже давно не актуальные при производстве стали на металлургических комбинатах. Серьезные капитальные вложения на внедрение новейших технологий (печи-ковши, электропечи, электрометаллургические мини-заводы и непрерывное литье стали) на заводах Украины и России, будут гарантировать производительность в 1 млн. 320 тыс. тонн высококачественной стальной заготовки в год.

Универсальные роботы-манипуляторы:

Манипуляторы на заводах используются уже с середины 20-го века. Эти устройства представляют собой автоматизированный механизм, оборудованный специальным отличительным инструментом – так называемой «рукой» манипулятора. Эта «рука» и служит основным действующим органом в различных целях. Если это робот для сварки, рука-манипулятор выполняет сварочные операции, если робот-укладчик, рука служит для укладки и упаковки продукции. Естественно, принцип действия манипулятора зависит от его программирования и оснащения.

Разнообразие роботов-манипуляторов стремительно набирает обороты. На сегодняшний день существует 30 видов манипуляторов. Компании-производители промышленной робототехники представляют свои изобретения, начиная от универсальных манипуляторов до формовщиков готовой продукции. Эти устройства намного доступней, чем кажется, и сегодня даже среднестатистическое предприятие в год может позволить прибрести себе пару подобных механизмов по цене в среднем 2500 долларов за штуку.

Начните с универсальных роботов-манипуляторов. Универсальные промышленные роботы – это высокотехнологичные устройства, служащие для решения задач, связанных с автоматизацией производства. Применяются в основном в машиностроении и металлургии для сварки, резки, обслуживания станков, покраски, полировки, наплавки, механической обработки, распределения клея и наполнителей, плазменного напыления, перемещения грузов и паллетирования.

Компании ABB, Kawasaki и FANUC поставляют универсальных промышленных роботов по цене от 2000 до 4000 долларов в зависимости от функциональности устройства. Данные аппараты способны увеличить скорость и качество обработки деталей, но основными недостатками данных устройств являются неполноценное взаимодействие всех компонентов и невозможность проведения точнейших операций.

На современных машиностроительных и металлургических заводах широкого применения обретают «узкоспециальные» роботы-манипуляторы. Самыми распространенными являются роботы для сварки. Производства, изготавливающие ограниченное количество продукции, могут извлечь выгоду из внедрения автоматизации систем сварки. Этот процесс позволяет сократить количество квалифицированных сварщиков, так как робот работает в 8 раз эффективней человека.

Роботы-сварщики:

Сварочные манипуляторы представляют собой комплекс передовых технологий и комплектующих деталей, запрограммированных на выполнение дуговой и точечной сварки объектов. Манипуляторы служат для сварки ёмкостей, кранов, балок и цистерн. Устройства производят сварку стыковых и угловых швов, сварку прямолинейных и кольцевых швов и другие работы, требующие крайней точности. Преимущества автоматизированной сварки очевидны: манипуляторы обеспечивают высокое качество сварки и идентичность готовой продукции; снижают брак при обработке деталей; увеличивают скорость производства. Внедрение сварочных роботов в производство позволяет предприятиям сократить время изготовления продукции, включая сбор в сварочном кондукторе и процесс сварки с 30 до 7 минут.

При выборе поставщиков сварочного оборудования стоит принимать во внимание, какие компании производители могут дать гарантии качества своих устройств. Самыми квалифицированными специалистами в области автоматизированной сварки являются компании KUKA и Kawasaki . Они поставляют манипуляторы для сварки по цене в среднем $2300 и по отзывам промышленников, которые уже внедрили роботов данных компаний, устройства действительно надежны, эффективны и легки в эксплуатации.

Роботы-сборщики:

Далее рассмотрим манипуляторы для автоматической сборки деталей. Как показывают экономические исследования Московского государственного университета, до 25% всего производственного времени уходит на сборочные операции. Сборочные роботы-манипуляторы в основном представляют собой 6-ти осевые устройства с 6-тью степенями свободы, которые приводятся в действие за счет системы сервоприводов.

Сборочные роботы компаний iRobot и MOTOMAN являются одними из лучших механизмов для автоматизированной сборки. Они доступны на рынке промышленной автоматики по цене в среднем от 2000 долларов. Роботы предлагают высококачественную сборку продукции, поднимая производительность труда на 10-20% и снижая брак на 30-40%. Наибольший эффект от использования сборочных роботов достигается при полной автоматизации всей линии производства.

Роботы-резчики:

Предприятия металлургической промышленности также зачастую используют манипуляторы для резки металла - самостоятельные антропоморфные механизмы. Современные роботы для резки выпускаются с системой отслеживания текущего положения заготовки. По конструкции манипулятор для резки металла – один из самых сложных механизмов. Важным элементом робота является датчик контакта головки инструмента с металлической поверхностью. Бортовой компьютер обеспечивает точность позиционирования до 0,05 мм, чего достаточно для обработки даже небольших деталей, а так же заготовок, требующих особо точной резки. При выборе данных устройств, стоит учесть, что манипулятор должен обладать большой степенью подвижности, что обуславливает наличие большого количества осей и приводов. Такие машины могут предложить компании Daihen и Kawasaki стоимостью по ~ $1300 за шт. Наряду с невысокой стоимостью данные устройства обеспечивают стабильное и точное выполнение резки металла.

Роботы-маляры:

Важным элементом машиностроительных предприятий является окрасочное оборудование. Робототехника успела добиться существенных достижений в области данных устройств. Например, компании Adept и Triton поставляют роботов-манипуляторов для окраски по цене от 2500 долларов. Данные машины оснащены специальными пульверизаторами для окраски деталей и обладают повышенной гибкостью для защиты шлангов при подачи в рабочую зону красящего вещества от механических воздействий, скручивания и излома, загрязнения и запыления, что просто невозможно для выполнения людьми вручную.

Гибочные роботы:

Новаторством на предприятиях тяжелой промышленности является применение гибочных роботов. Робот для гибки – это простой автоматизированный станок, как правило, с гидравлическим или электрическим приводом. В качестве захватывающего приспособления устройства может использоваться как обычный манипулятор, так и пневматические присоски. Основным поставщиком гибочных манипуляторов является компания ROBOMAC , которая предоставляет современные устройства по цене $3165. Устройства способны осуществлять загрузку объекта в гибочную головку, подачу, поворот объекта и выгрузку после гибки. Как правило, результатом становится гибкая система, не требующая никаких дополнительных устройств для работы.

Роботы-грузчики:

В тяжелой и легкой промышленности не обойтись без грузоподъемных средств. Компании ABB, KUKA, FANUC и Epson предоставляют решения в области подъема тяжелых грузов весом больше тонны и транспортировку их от комбината до склада. Мощнейшие системы выполняют приёмку и отправку груза с невероятной скоростью и эффективностью. Стоимость данных «подъемников» зависит от количества и скорости подъема груза и колеблется между 1900 и 4000 долларов США.

Роботы-упаковщики:

Необходимость в сокращении времени внутрипроизводственной логистики, вредная для здоровья среда, тяжелый человеческий труд вызывает потребность в автоматизации процессов паллетирования. Скорость и точность работы роботов-паллетайзеров, несравнимы с человеческим трудом, а эффективность и универсальность значительно выше, чем у стандартной машины для паллетирования. Стоимость данных роботов достаточно высока. К примеру, арендовать на четыре месяца паллетайзер от OKURA стоит $80 000.

Предприятия легкой и пищевой промышленности заинтересованы в быстрой и качественной упаковке продукции с конвейера. Компании KOMATEC, Packmore и Epson предлагают выгодные решения для автоматизированной упаковки готовых изделий. Машины оснащены гибкой рукой-манипулятором, которая позволяет им с ловкостью и осторожностью упаковывать даже самые хрупкие предметы, не разбивая их в отличии от людей-упаковщиков. К примеру, робот-упаковщик от KOMATEC по цене $3700, действует таким образом: просматривает движение конвейера, определив изделие, получает сигнал на электронный блок управления, а тот, в свою очередь, подает команду механической руке взять изделие. Как видим, все движения робота совершаются по программе. Это способствует качественному и быстрому процессу упаковки объектов.

Роботы-сортировщики:

Далее рассмотрим подобных робоупаковщикам манипуляторов-сортировщиков. Эти устройства также оснащены рабочим инструментом и рядом датчиков определения продукции для точной её сортировки. К основным производителям «сортировщиков» относятся MOTOMAN и LEGO. Приобрести их устройства стало как никогда выгодно - от 2800 долларов.

Стоить отметить, что разнообразие манипуляторов не ограничивается вышеперечисленными устройствами. Компании-производители активно занимаются разработкой и внедрением роботизированных систем для наплавки, формовки, полировки и механической обработки продукции, которые с каждым днем становятся всё доступнее для промышленных предприятий.

Роботы для работы с опасными веществами:

Если вы являетесь владельцем химического завода или нефтеперерабатывающего предприятия, вам следует позаботиться о фильтрации рабочего помещения. Современные устройства фильтрации представляют собой различные газо- и пылеулавливатели, а также аппараты для работы с радиоактивными веществами. Газоулавливатели особенно хорошо представлены в ассортименте компании Блиц по цене 700 долларов.

Работа с радиоактивными веществами крайне опасна для человека, поэтому ученые активно работают над разработкой роботов для службы на химических предприятиях. Газо- и пылеулавливатели используются для утилизации опасных для здоровья человека веществ, газов и пыли и способствуют очищению воздуха. Установка одного такого устройства, например пылеулавливателя компании Torit, стоит около 3200 долларов. На крупном предприятии достаточно установить по одному пылеулавливателю в каждом цеху, и чистый воздух и безопасная среда труда гарантированы.

Нефтеперерабатывающие предприятия зачастую нуждаются в качественной проверке трубопроводов на коррозию. Эта проверка очень важна, так как из-за неисправности труб опасные ядовитые вещества могут попадать в окружающую среду и наносить пагубный на неё вред. Проверка трубопроводов изнутри людьми возможна, но лучше переложить этот процесс на роботов. Для проверки трубопроводов на коррозию служит «крошечный робопатруль». Лаборатории и компании робототехники, к примеру, SoCalGas, занимаются разработкой миниатюрных роботов, оснащенных камерами и датчиками, которые самостоятельно перемещаются по трубам и передают видеосъемку в режиме реального времени. На данный момент пока неизвестно, когда роботы будут доступны для продажи и по какой цене, но исследователи уверяют, что стоимость этих удивительных устройств не будет заоблачной.

Программное обеспечение для промышленной автоматики:

Программное обеспечение, как правило, для промышленных роботов пишется с ноля и разрабатывается отдельно для каждого робота. Принцип действия робота зависит от его запрограммированного интеллекта. Ведущие производители промышленной робототехники KUKA, FANUC, MOTOMAN и АВВ уделяют данному вопросу особое внимание и вкладывают приличные средства в разработку программного обеспечения для своих устройств.

Высокоинтеллектуальные роботы способны выполнять все свои движения в соответствии с требующейся манипуляционной операцией. При этом в память устройства управления записывается программа с необходимыми координатами и технологической информацией. Отличительными особенностями промышленных машин, наделенных высокими интеллектуальными способностями, являются:
отсутствие электропривода
высокая точность позиционирования детали за счет расположения органов управления
самостоятельно обслуживаемые механизмы и детали.
Снабженные независимыми приводами и высокоэффективными механизмами, интеллектуальные роботы являются наилучшим выбором для ведения любых точных машиностроительных работ, подходят для подъема грузов, а также применяются в авто- и железнодорожном транспорте.

На данный момент полностью автоматизированные, наделенные искусственным интеллектом машины – дорогостоящее удовольствие. К примеру, компания MOTOMAN сдает свои высокоинтеллектуальные манипуляторы в аренду на месяц за 280 000 долларов.

Заключение:

Таким образом, мы видим, как стремительно роботы развиваются в промышленной сфере. Передовые технологии всё больше освобождают человека от выполнения сложной и рутинной работы. Внедрение робототехники на заводах способно экономить энергоресурсы, снизить уровень загрязнения окружающей среды, уменьшить затраты на рабочую силу и увеличить эффективность производственного процесса. Использование роботизированных технологий предоставляет предприятиям уникальную возможность осуществить эволюционный скачок и оторваться от конкурентов. Ведь окупаемость затрат на роботов уже доказана на практике. Так что, позаботьтесь о своем будущем и о будущем своей страны уже сейчас.