Roboti ya viwanda. Roboti katika uzalishaji. Roboti za kiotomatiki

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Vifaa hivi vinahitajika sana leo katika uchumi wa taifa. Roboti ya viwandani, ambayo haifanani kidogo na mfano wake katika kitabu Rise of the Robots cha K. Chapek, haileti mawazo ya kimapinduzi hata kidogo. Badala yake, yeye hufanya kwa uangalifu, na kwa usahihi mkubwa, michakato kuu ya uzalishaji (mkusanyiko, kulehemu, uchoraji) na zile za msaidizi (kupakia na kupakua, kurekebisha bidhaa wakati wa utengenezaji, kusonga).

Matumizi ya mashine hizo "smart" huchangia katika utatuzi bora wa matatizo makuu matatu ya uzalishaji:

• kuboresha tija ya kazi;
• kuboresha mazingira ya kazi ya watu;
• kuboresha matumizi ya rasilimali watu.

Roboti za kiviwanda ndio chanzi cha uzalishaji wa kiwango kikubwa

Roboti katika uzalishaji zilienea kwa wingi mwishoni mwa karne ya 20 kutokana na ongezeko kubwa la uzalishaji viwandani. Mfululizo mkubwa wa bidhaa umesababisha hitaji la nguvu na ubora wa kazi kama hiyo, ambayo utendaji wake unazidi uwezo wa kibinadamu. Badala ya kuajiri maelfu ya wafanyakazi wenye ujuzi, viwanda vya kisasa vya teknolojia hufanya kazilaini nyingi za utendakazi wa juu zinazofanya kazi katika mizunguko ya vipindi au mfululizo.

Vinara katika ukuzaji wa teknolojia kama hizo, wakitangaza kuenea kwa roboti za viwandani, ni Japan, Marekani, Ujerumani, Uswidi na Uswizi. Roboti za kisasa za viwandani zinazotengenezwa katika nchi zilizo hapo juu zimegawanywa katika vikundi viwili vikubwa. Aina zao huamuliwa kwa kuwa wa mbinu mbili tofauti za usimamizi:

• vidanganyifu otomatiki;
• vifaa vinavyodhibitiwa na mwanadamu kwa mbali.

Zinatumika kwa nini?

Haja ya uumbaji wao ilianza kujadiliwa mwanzoni mwa karne ya 20. Hata hivyo, wakati huo hapakuwa na msingi wa vipengele vya utekelezaji wa mpango huo. Leo, kwa kufuata maagizo ya nyakati, mashine za roboti zinatumika katika tasnia nyingi za hali ya juu zaidi za kiteknolojia.

Kwa bahati mbaya, utayarishaji upya wa vifaa kwa tasnia nzima na mashine hizo "mahiri" unatatizwa na ukosefu wa uwekezaji. Ingawa faida za kuzitumia kwa uwazi zaidi huzidi gharama za awali za fedha, kwa sababu huturuhusu kuzungumza sio tu na sio sana juu ya otomatiki, lakini juu ya mabadiliko makubwa katika nyanja ya uzalishaji na kazi.

Matumizi ya roboti za viwandani yamewezesha kufanya kazi kwa ufanisi zaidi ambayo ni zaidi ya nguvu za binadamu katika suala la nguvu ya kazi na usahihi: upakiaji / upakuaji, kupanga, kupanga, mwelekeo wa sehemu; kuhamisha nafasi zilizoachwa wazi kutoka kwa roboti moja hadi nyingine, na bidhaa zilizokamilishwa hadi ghala; kulehemu doa na kulehemu mshono; mkusanyiko wa sehemu za mitambo na elektroniki; kuwekewa cable; kukatanafasi zilizo wazi kwenye mtaro changamano.

Kidhibiti kama sehemu ya roboti ya viwanda

Kiutendaji, mashine kama hiyo "smart" inajumuisha ACS inayoweza kupangwa upya (mfumo wa kudhibiti otomatiki) na chombo cha kufanya kazi (mfumo wa kusafiri na kidhibiti kimitambo). Ikiwa ACS kawaida ni compact, imefichwa na haivutii mara moja, basi mwili unaofanya kazi una mwonekano wa tabia kwamba roboti ya viwandani mara nyingi huitwa kama ifuatavyo: "robot-manipulator".

Kwa ufafanuzi, kidanganyifu ni kifaa kinachosogeza sehemu za kazi na vitu vya leba angani. Vifaa hivi vinajumuisha aina mbili za viungo. Ya kwanza hutoa harakati zinazoendelea. Ya pili ni uhamisho wa angular. Viungo vile vya kawaida hutumia kiendeshi cha nyumatiki au cha majimaji (yenye nguvu zaidi) kwa harakati zao.

Kidhibiti, kilichoundwa kwa mlinganisho na mkono wa mwanadamu, kina kifaa cha kiteknolojia cha kunasa cha kufanya kazi na sehemu. Katika vifaa mbalimbali vya aina hii, mtego wa moja kwa moja mara nyingi ulifanywa na vidole vya mitambo. Wakati wa kufanya kazi na nyuso bapa, vitu vilinaswa kwa kutumia vikombe vya kufyonza vya mitambo.

Ikiwa kidanganyifu kililazimika kufanya kazi kwa wakati mmoja na vipengee vingi sawa vya kazi, basi kunasa kulifanyika kutokana na muundo maalum wa kina.

Badala ya kishikashika, kidhibiti mara nyingi huwa na vifaa vya kulehemu vinavyohamishika, bunduki maalum ya kiteknolojia, au kwa urahisi.bisibisi.

Jinsi roboti inavyosonga

Roboti-otomatiki kwa kawaida hubadilika kuendana na aina mbili za harakati angani (ingawa baadhi yazo zinaweza kuitwa zisizosimama). Inategemea hali ya uzalishaji fulani. Ikiwa ni muhimu kuhakikisha harakati kwenye uso laini, basi inatekelezwa kwa kutumia monorail ya mwelekeo. Ikiwa inatakiwa kufanya kazi kwa viwango tofauti, mifumo ya "kutembea" yenye vikombe vya kunyonya nyumatiki hutumiwa. Roboti inayosonga inaelekezwa kikamilifu katika kuratibu za anga na za angular. Vifaa vya kisasa vya kuweka nafasi vya vifaa kama hivyo vimeunganishwa, vinajumuisha vizuizi vya kiteknolojia na huruhusu harakati za usahihi wa juu wa vifaa vya kazi vyenye uzito wa kilo 250 hadi 4000.

Design

Matumizi ya mashine za kiotomatiki zinazozungumziwa haswa katika tasnia za taaluma nyingi zilisababisha kuunganishwa kwa vitalu vyao kuu. Vidanganyifu vya kisasa vya roboti katika muundo wao vina:

• fremu inayotumika kufunga kifaa cha kunyakua sehemu (kamata) - aina ya "mkono" ambao hutekeleza uchakataji;
• nyakua kwa mwongozo (mwisho huamua nafasi ya "mkono" katika nafasi);
• vifaa vinavyosaidia kuendesha, kubadilisha na kusambaza nishati katika mfumo wa torati kwenye mhimili (shukrani kwao, roboti ya viwandani hupokea uwezo wa kufanya harakati);
• mfumo wa ufuatiliaji na usimamizi kwa ajili ya utekelezaji wa programu zilizopewa; kukubalika kwa programu mpya; uchambuzi wa habari kutoka kwa sensorer, na, ipasavyo,kuihamisha kwa kutoa vifaa;
• mfumo wa kuweka sehemu ya kazi, nafasi za kupimia na mienendo kando ya mhimili wa ghiliba.

Mapambazuko ya roboti za viwanda

Hebu turejee zamani na tukumbuke jinsi historia ya uundaji wa mashine za kiotomatiki za viwandani ilianza. Roboti za kwanza zilionekana USA mnamo 1962, na zilitolewa na Union Incorporated na Versatran. Ingawa, kwa usahihi, waliachilia roboti ya viwanda ya Unimate, iliyoundwa na mhandisi wa Amerika D. Devol, ambaye aliweka hati miliki ya bunduki yake ya kujiendesha iliyopangwa kwa kutumia kadi zilizopigwa. Ilikuwa mafanikio dhahiri ya kiufundi: mashine "smart" zilikumbuka viwianishi vya njia kwenye njia yao na kufanya kazi kulingana na mpango.

Roboti ya kwanza ya viwandani ya Unimate ilikuwa na kishikio cha vidole viwili kilichowashwa na nyumatiki na mkono wa uhuru unaotumia maji kwa digrii tano. Tabia zake zilifanya iwezekane kusogeza sehemu ya kilo 12 kwa usahihi wa mm 1.25.

Mkono mwingine wa roboti wa Versatran, uliotengenezwa na kampuni ya jina moja, ulipakia na kupakua matofali 1,200 kwa saa kwenye tanuru. Alifanikiwa kuchukua nafasi ya kazi ya watu katika mazingira hatari kwa afya zao na joto la juu. Wazo la uundaji wake lilifanikiwa sana, na muundo huo ni wa kuaminika sana hivi kwamba mashine zingine za chapa hii zinaendelea kufanya kazi katika wakati wetu. Na hii licha ya ukweli kwamba rasilimali yao ilizidi mamia ya maelfu ya masaa.

Kumbuka kwamba kizazi cha kwanza cha roboti za viwandani nchinikwa suala la thamani, ilichukua 75% mechanics na 25% ya umeme. Marekebisho ya vifaa vile ilihitaji muda na kusababisha kupungua kwa vifaa. Ili kuzitumia tena kutekeleza kazi mpya, programu ya udhibiti ilibadilishwa.

Mashine za roboti za kizazi cha pili

Hivi karibuni ikawa wazi: licha ya faida zote, mashine za kizazi cha kwanza ziligeuka kuwa zisizo kamili … Kizazi cha pili kilichukua udhibiti wa hila wa roboti za viwanda - zinazoweza kubadilika. Vifaa vya kwanza kabisa vilihitaji kuagiza mazingira ambayo walifanya kazi. Hali ya mwisho mara nyingi ilimaanisha gharama kubwa za ziada. Hili lilikuwa muhimu kwa maendeleo ya uzalishaji kwa wingi.

Hatua mpya ya maendeleo ilibainishwa na uundaji wa vitambuzi vingi. Kwa msaada wao, roboti ilipokea ubora unaoitwa "hisia". Alianza kupokea taarifa kuhusu mazingira ya nje na, kwa mujibu wa hayo, kuchagua njia bora ya hatua. Kwa mfano, alipata ujuzi unaomruhusu kuchukua sehemu na kupita kikwazo nayo. Hatua hii hutokea kutokana na usindikaji wa microprocessor ya taarifa iliyopokelewa, ambayo zaidi, iliingia katika vigezo vya programu za udhibiti, kwa kweli inaongozwa na robots.

Aina za shughuli za kimsingi za uzalishaji (kuchomelea, kupaka rangi, kuunganisha, aina mbalimbali za uchakataji) pia zinaweza kubadilishwa. Hiyo ni, wakati wa kufanya kila mmoja wao, multivariance huanzishwa ili kuboresha ubora wa aina yoyote ya kazi zilizo hapo juu.

Vidanganyifu vya viwandani hudhibitiwa hasa na programu. Kudhibiti maunzikazi ni kompyuta ndogo za viwandani PC/104 au MicroPC. Kumbuka kuwa udhibiti wa adaptive unategemea programu ya multivariant. Zaidi ya hayo, uamuzi juu ya uchaguzi wa aina ya uendeshaji wa programu hufanywa na roboti kulingana na maelezo kuhusu mazingira yaliyoelezwa na vigunduzi.

Sifa ya sifa ya utendakazi wa roboti ya kizazi cha pili ni uwepo wa awali wa njia zilizowekwa za utendakazi, ambazo kila moja huwashwa kulingana na viashirio fulani vinavyopatikana kutoka kwa mazingira ya nje.

Roboti za kizazi cha tatu

Roboti za kiotomatiki za kizazi cha tatu zinaweza kutengeneza programu ya vitendo vyao kwa kujitegemea, kulingana na kazi na hali ya mazingira ya nje. Hawana "karatasi za kudanganya", i.e., vitendo vya kiteknolojia vilivyochorwa kwa anuwai fulani za mazingira ya nje. Wana uwezo wa kujitegemea kujenga algorithm ya kazi zao, na pia kutekeleza haraka katika mazoezi. Gharama ya vifaa vya kielektroniki vya roboti kama hiyo ya viwandani ni ya juu mara kumi kuliko sehemu yake ya kiufundi.

Roboti mpya zaidi, inayonasa sehemu kutokana na vitambuzi, "inajua" jinsi ilivyoifanya vizuri. Kwa kuongeza, nguvu ya kukamata yenyewe (maoni ya nguvu) inadhibitiwa kulingana na udhaifu wa nyenzo za sehemu. Labda hiyo ndiyo sababu kifaa cha kizazi kipya cha roboti za viwandani kinaitwa akili.

Kama unavyoelewa, "ubongo" wa kifaa kama hicho ni mfumo wake wa kudhibiti. Ya kuahidi zaidi ni udhibiti unaofanywa kulingana na njia za bandiaakili.

Akili kwa mashine hizi hutolewa na vifurushi vya programu, vidhibiti vya mantiki vinavyoweza kuratibiwa, zana za kuiga. Katika uzalishaji, roboti za viwandani zimeunganishwa, kutoa kiwango sahihi cha mwingiliano kati ya mfumo wa mashine ya binadamu. Pia, zana zimetengenezwa ili kutabiri utendakazi wa vifaa hivyo katika siku zijazo shukrani kwa simulation ya programu iliyotekelezwa, ambayo inakuwezesha kuchagua chaguo bora kwa hatua na usanidi wa uunganisho wa mtandao.

Kampuni kuu za roboti duniani

Leo, matumizi ya roboti za viwandani hutolewa na makampuni yanayoongoza, ikiwa ni pamoja na Kijapani (Fanuc, Kawasaki, Motoman, OTC Daihen, Panasonic), Marekani (KC Robots, Triton Manufacturing, Kaman Corporation), German (Kuka).

Kampuni hizi zinajulikana kwa nini ulimwenguni? Rasilimali za Fanuc ni pamoja na roboti ya delta yenye kasi zaidi ya M-1iA hadi sasa (mashine kama hizo hutumiwa kwa upakiaji), roboti zenye nguvu kati ya mfululizo - M-2000iA, roboti za kulehemu za ArcMate zinazotambulika duniani kote.

Roboti za viwandani zinazozalishwa na Kuka zinahitajika sana. Mashine hizi huchakata, kuchomelea, kuunganisha, kufungasha, kuweka godoro, kupakia kwa usahihi wa Kijerumani.

Pia cha kuvutia ni aina mbalimbali za bidhaa za kampuni ya Kijapani na Marekani ya Motoman (Yaskawa), inayofanya kazi katika soko la Marekani: miundo 175 ya roboti za viwandani, pamoja na zaidi ya suluhu 40 zilizounganishwa. Roboti za viwandani zinazotumiwa katika uzalishaji nchini Marekani hutengenezwa zaidi na sekta hii inayoongozakampuni.

Kampuni zingine nyingi tunazowakilisha hujaza niche yao kwa kutengeneza anuwai nyembamba ya zana maalum. Kwa mfano, Daihen na Panasonic hutengeneza roboti za kulehemu.

Njia za kupanga uzalishaji otomatiki

Iwapo tutazungumza kuhusu shirika la uzalishaji wa kiotomatiki, basi mwanzoni kanuni thabiti ya mstari ilitekelezwa. Hata hivyo, kwa kasi ya kutosha ya mzunguko wa uzalishaji, ina drawback kubwa - downtime kutokana na kushindwa. Kama mbadala, teknolojia ya rotary iligunduliwa. Pamoja na shirika kama hilo la uzalishaji, sehemu ya kazi na mstari wa kiotomatiki yenyewe (roboti) husogea kwenye duara. Mashine katika kesi hii inaweza kurudia kazi, na kushindwa kwa kivitendo kutengwa. Walakini, katika kesi hii, kasi inapotea. Shirika bora la mchakato ni mseto wa haya mawili hapo juu. Inaitwa rotary conveyor.

Roboti ya kiviwanda kama nyenzo ya utayarishaji wa kiotomatiki unaonyumbulika

Vifaa vya kisasa "smart" huwekwa upya kwa haraka, huzalisha sana na hufanya kazi kwa kujitegemea kwa kutumia vifaa vyake, nyenzo za uchakataji na viunzi. Kulingana na maalum ya matumizi, zinaweza kufanya kazi ndani ya mfumo wa programu moja, na kwa kubadilisha kazi zao, yaani, kuchagua moja sahihi kutoka kwa idadi isiyobadilika ya programu zinazotolewa.

Roboti ya viwandani ni kipengele shirikishi cha uzalishaji wa kiotomatiki unaonyumbulika (kifupi kinachokubalika kwa ujumla - GAP). Mwishopia inajumuisha:

• mfumo wa kubuni unaosaidiwa na kompyuta;
• tata ya udhibiti wa kiotomatiki wa vifaa vya kiteknolojia vya uzalishaji;
• mikono ya roboti ya viwanda;
• Usafiri wa uzalishaji otomatiki;
• kupakia/kupakua na uwekaji vifaa;
• mifumo ya udhibiti wa michakato ya utengenezaji;
• udhibiti otomatiki wa uzalishaji.

Mengi zaidi kuhusu mazoezi ya kutumia roboti

Programu halisi za viwandani ni roboti za kisasa. Aina zao ni tofauti, na hutoa tija ya juu katika maeneo muhimu ya kimkakati ya tasnia. Hasa, uchumi wa kisasa wa Ujerumani unadaiwa uwezo wake wa kukua kwa matumizi yao. Hawa "wafanya kazi wa chuma" hufanya kazi katika tasnia gani? Katika ufumaji chuma, hufanya kazi katika takriban michakato yote: kutengeneza, kulehemu, kughushi, kutoa kiwango cha juu zaidi cha ubora wa kazi.

Kama tasnia iliyo na hali mbaya zaidi ya kazi ya binadamu (ikimaanisha halijoto ya juu na uchafuzi wa mazingira), uigizaji kwa sehemu kubwa umefanywa kuwa roboti. Mashine kutoka Kuka zimeunganishwa hata kwenye vituo.

Sekta ya chakula pia ilipokea vifaa kwa madhumuni ya uzalishaji kutoka Kuka. "Robots za chakula" (picha zinawasilishwa katika makala) kwa sehemu kubwa hubadilisha watu katika maeneo yenye hali maalum. Kusambazwa katika uzalishaji wa mashine zinazotoa microclimate katika vyumba vya joto najoto lisilozidi nyuzi joto 30 Celsius. Roboti za chuma cha pua husindika nyama kwa ustadi, hushiriki katika utengenezaji wa bidhaa za maziwa, na, bila shaka, kuweka na kufunga bidhaa kwa njia ifaayo.

Ni vigumu kukadiria kupita kiasi mchango wa vifaa hivyo kwenye tasnia ya magari. Kulingana na wataalamu, mashine zenye nguvu zaidi na zinazozalisha leo ni roboti za "Kupika". Picha za vifaa kama hivyo ambavyo hufanya anuwai ya shughuli za mkutano wa kiotomatiki ni za kuvutia. Wakati huo huo, ni wakati wa kuzungumza juu ya uzalishaji wa kiotomatiki.

Uchakataji wa plastiki, utengenezaji wa plastiki, utengenezaji wa sehemu ngumu zaidi kutoka kwa nyenzo mbalimbali hutolewa na roboti katika uzalishaji katika mazingira chafu ambayo ni hatari sana kwa afya ya binadamu.

Eneo lingine muhimu la maombi ya mkusanyiko wa "Cook" ni kazi ya mbao. Zaidi ya hayo, vifaa vilivyoelezwa hutoa utimilifu wa maagizo ya kibinafsi na uanzishwaji wa uzalishaji mkubwa wa wingi katika hatua zote - kutoka kwa usindikaji wa msingi na sawing hadi kusaga, kuchimba visima, kusaga.

Bei

Kwa sasa, roboti zinazotengenezwa na Kuka na Fanuc zinahitajika katika soko la Urusi na CIS. Bei yao ni kutoka rubles 25,000 hadi 800,000. Tofauti hiyo ya kuvutia inaelezewa na kuwepo kwa mifano mbalimbali: kiwango cha chini cha uwezo (kilo 5-15), maalum (kusuluhisha kazi maalum), maalumu (kufanya kazi katika mazingira yasiyo ya kawaida), uwezo mkubwa (hadi tani 4000).).

Hitimisho

Lazima ikubalike kwamba uwezo wa roboti za viwandani bado haujatumiwa kikamilifu. Wakati huo huo, shukrani kwa juhudi za wataalamu, teknolojia za kisasa hurahisisha kutekeleza mawazo ya ujasiri zaidi.

Haja ya kuongeza tija ya uchumi wa dunia na kuongeza sehemu ya kazi ya kiakili ya binadamu inatumika kama motisha yenye nguvu kwa maendeleo ya aina mpya zaidi na marekebisho ya roboti za viwandani.