Роботы в производстве

Обзор роботов-манипуляторов Universal Robots


Здравствуйте! Рассказываем о линейке коллаборативных роботов-манипуляторов Universal Robots.
Компания Юниверсал-роботс родом из Дании, занимается выпуском коллаборативных роботов-манипуляторов для автоматизации циклических производственных процессов. В этой статье приведем их основные технические характеристики и рассмотрим области применения.

Что это?

Продукция компании представлена линейкой из трех облегченных промышленных манипуляционных устройств с разомкнутой кинематической цепью: UR3, UR5, UR10.

Все модели имеют 6 степеней подвижности: 3 переносные и 3 ориентирующие. Устройства от Юниверсал-роботс производят только угловые перемещения.

Роботы-манипуляторы разделены на классы, в зависимости от предельно допустимой полезной нагрузки. Другими отличиями являются — радиус рабочей зоны, вес и диаметр основания.

Все манипуляторы UR оснащены датчиками абсолютного положения высокой точности, которые упрощают интеграцию с внешними устройствами и оборудованием. Благодаря компактному исполнению, манипуляторы UR не занимают много места и могут устанавливаться в рабочих секциях или на производственных линиях, где не помещаются обычные роботы.

Характеристики:

Чем интересны

Простота программирования

Специально разработанная и запатентованная технология программирования позволяет операторам, не владеющим специальными навыками, быстро выполнить настройку роботов-манипуляторов UR и управлять ими с помощью интуитивной технологии 3D-визуализации. Программирование происходит путем серии простых передвижений рабочего органа манипулятора в необходимые положения, либо нажатием стрелок в специальной программе на планшете.

UR3:

UR5:

UR10:

Быстрая настройка

Оператору, выполняющему первичный запуск оборудования, потребуется менее часа для распаковки, монтажа и программирования первой простой операции.

UR3:

UR5:

UR10:

Коллаборативность и безопасность

Манипуляторы UR способны заменить операторов, выполняющих рутинные задачи в опасных и загрязненных условиях. В системе управления ведется учет внешних возмущающих воздействий, оказываемых на робот-манипулятор в процессе работы. Благодаря этому, манипуляционные системы UR можно эксплуатировать без защитных ограждений, рядом с рабочими местами персонала. Системы безопасности роботов одобрены и сертифицированы TÜV – Союзом работников технического надзора Германии.

UR3:

UR5:

UR10:

Многообразие рабочих органов

На конце промышленных манипуляторов UR предусмотрено стандартизированное крепление для установки специальных рабочих органов. Между рабочим органом и конечным звеном манипулятора можно установить дополнительные модули силомоментных сенсоров или камер.

Возможности применения

С промышленными роботами-манипуляторами UR открываются возможности автоматизации практически всех циклических рутинных процессов. Устройства компании Юниверсал-роботс отлично зарекомендовали себя в различных областях применения.

Перекладка

Установка манипуляторов UR на участках перекладки и упаковки позволяет увеличить точность и уменьшить усадку. Большинство операций по перекладке может осуществляться без надзора.

Полировка, буферовка, шлифовка

Встроенная система датчиков позволяет контролировать точность и равномерность прикладываемого усилия на криволинейных и неровных поверхностях.

Литье под давлением

Высокая точность повторяющихся движений позволяет применять роботы UR для задач переработки полимеров и инжекционного литья.

Обслуживание станков с ЧПУ

Класс защиты оболочки обеспечивает возможность установки манипуляционных систем для совместной работы со станками ЧПУ.

Упаковка и штабелирование

Традиционные технологии автоматизации отличаются громоздкостью и дороговизной. Легко настраиваемые роботы UR способны работать без защитных экранов рядом с сотрудниками или без них 24 часа в сутки, обеспечиваю высокую точность и производительность.

Контроль качества

Роботизированный манипулятор с видеокамерами пригоден для проведения трехмерных измерений, что является дополнительной гарантией качества выпускаемой продукции.

Сборка

Простое устройство крепления рабочего органа позволяет оснащать роботы UR подходящими вспомогательными механизмами, необходимыми для сборки деталей из дерева, пластика, металла и других материалов.

Свинчивание

Система управления позволяет контролировать развиваемый момент во избегании избыточной затяжки и обеспечения требуемого натяжения.

Склеивание и <a href=»»>сварка

Высокая точность позиционирования рабочего органа позволяет сократить количество отходов при выполнении операций склейки или нанесения веществ.
Промышленные роботы-манипуляторы UR могут выполнять различные типы сварки: дуговую, точечную, ультразвуковую и плазменную.

Итого:

Промышленные манипуляторы от Юниверсал-роботс компактны, легки, просты в освоении и обращении. Роботы UR – гибкое решение для широкого круга задач. Манипуляторы можно запрограммировать на любые действия присущие движениям человеческой руки, а вращательные движения им удаются намного лучше. Манипуляторам не свойственны усталость и боязнь получить травму, не нужны перерывы и выходные.
Решения от Юниверсал-роботс позволяют автоматизировать любой рутинный процесс, что увеличивает скорость и качество производства.
Обсудите задачи автоматизации производственных процессов с помощью манипуляторов от Юниверсал-роботс с официальным дилером — в Top 3D Shop.
Хотите больше интересных новостей из мира 3D-технологий?
Подписывайтесь на нас в соц. сетях:

Роботизация производства

Уже в ближайшее время ожидается интенсификация внедрения робототехники в промышленное производство, причем в качестве наиболее многообещающей области приложения очувствленных роботов новых поколений рассматриваются сборочные технологии, а критическое осмысление опыта временных неудач и разочарований поможет не повторить ошибок прошлого, выработать более взвешенные и эффективные подходы и научно-технические направления роботизации. Так, профессором Л.И. Волчкевичем рекомендованы общие принципы технической политики при роботизации производства.

Первый принцип — принцип достижения конечных результатов — гласит, что средства роботизации должны не просто имитировать или замещать человека, а выполнять производственные функции быстрее, надежнее и лучше человека, лишь тогда они по-настоящему будут эффективными.

Второй принцип — принцип комплексности подхода — диктует необходимость рассмотрения и увязки в едином комплексе всех важнейших компонентов производственного процесса: объектов производства (изделий), технологии, основного и вспомогательного оборудования, системы управления и обслуживания, кадрового обеспечения, взаимодействия с внешними структурами и др.
Третий принцип — принцип необходимости — определяет применение средств роботизации, пусть самых современных и перспективных, не там, где их можно приспособить, а лишь там, где без них нельзя обойтись.
Четвертый принцип — принцип своевременности, — не допускающий внедрения и тиражирования недостаточно созревших и отработанных технических решений и конструкций. Внедрение дорогостоящих, малонадежных и непроизводительных роботов и других средств автоматизации может привести лишь к их дискредитации.Под технологической подготовкой производства в общем случае понимается комплекс работ по обеспечению технологичности конструкции изделия, проектированию технологических процессов и средств технологического оснащения, расчету технически обоснованных материальных и трудовых нормативов, необходимого количества технологического оборудования и производственных площадей, внедрению технологических процессов и управлению ими в производстве, обеспечивающих возможность производства нового изделия в заданных объемах.

Техническая подготовка и оптимизация производства

Технологическая подготовка роботизированного производства имеет свои специфические особенности, обусловленные использованием принципиально новых методологических основ, широким применением новейших типов высокопроизводительного оборудования, работающего по переналаживаемым гибким программам, роботов и робототехнических комплексов, использованием на ряде этапов технологической подготовки производства экономико-математических методов проектирования, всесторонней автоматизацией инженерного труда, применением ЭВМ для инженерных расчетов и управления роботами и робототехническими системами.

На оптимизацию технологического процесса и его структуры оказывает существенное влияние большое число исходных данных и факторов, затрудняющих в большинстве случаев анализ технологических процессов с позиций сравнения конкурирующих вариантов. В основном технолог осуществляет выбор окончательного варианта технологии на основании опыта. Анализ комплекса технологических мероприятий, связанных с подготовкой производства, производится традиционными методами, в большинстве случаев вручную. В связи с этим системный подход к проектированию технологических процессов затруднителен, а в условиях много вариантности практически не может быть одновременно обеспечена оптимизация процесса, требуемый уровень качества выпускаемой по нему продукции и высокие показатели экономичности проектных работ. В определенной степени преодолеть эти трудности удается в условиях роботизации производства, когда для технологической подготовки производства (расчета программ, траекторий перемещения схвата манипулятора и составления технологических карт) и непосредственного управления роботами, группой роботов или робототехнического комплекса широко используются ЭВМ совместно со средствами автоматизации инженерно-технических работ.

Системы управления

Информационно-управляющая система, структурно состоит из системы управления (СУ), информационно-измерительной системы (ИИС) и системы связи (СС). Функциональные возможности робота — его универсальность и гибкость, быстрота перепрограммирования (обучаемость), число позиций, обслуживаемых рабочим органом, точность позиционирования, быстродействие и ряд других качеств в значительной мере определяются его информационно-управляющей системой.

Основой управляющего устройства робота является система управления, обеспечивающая выработку закона управления исполнительными устройствами робота и формирование управляющих сигналов. Поскольку система управления является главной составной частью информационно-управляющей системы робота, в первую очередь, определяющей его возможности, понятия «система управления» и «устройство управления» в литературе зачастую не разделяются, а употребляются как синонимы.

При выборе типа системы управления важное значение имеют следующие критерии: универсальность ПР, суммарная продолжительность технологического цикла, количество точек обслуживания и точность . позиционирования, себестоимость, наличие помех. Стоимость устройства управления составляет значительную часть стоимости самого промышленного робота (до 60 %), что определяет важность правильного выбора типа системы управления, обеспечивающего при минимальной сложности и стоимости полную реализацию, промышленным роботом требований конкретного технологического процесса.

На стоимость системы управления существенное влияние оказывают ее универсальность, количество обслуживаемых точек, точность их позиционирования, продолжительность цикла. Наиболее дешевыми являются цикловые и аналоговые системы управления с небольшим количеством (до 50) точек позиционирования. Следующую ступень занимают позиционные и числовые системы управления. Наиболее дорогими являются контурные и адаптивные системы управления.

Практика эксплуатации ПР свидетельствует, что при массовом и крупносерийном производствах, когда число перепрограммирований невелико, промышленные роботы следует оснащать цикловыми или аналоговыми системами программного управления с незначительной универсальностью. При мелкосерийном или индивидуальных производствах ПР должны комплектоваться позиционными и числовыми системы управления с максимальной универсальностью и переналаживаемостью. Контурные и адаптивные системы управления следует применять лишь для наиболее сложных технологических процессов: контурной сварки, окраски, сборки, разборки и т.п. и при необходимости высокой универсальности промышленных робота.

В нашей стране серийно выпускаются системы программного управления различных типов и разных функциональных возможностей.

Построение сиситем управления. Программирование роботов.

Управление промышленными роботами включает в себя следующие этапы: программирование цикла работы, запоминание управляющей программы, воспроизведение управляющей программы и ее отработка.

Программирование представляет собой совокупность действий, необходимых для занесения в память СУ управляющей программы. В системах управления промышленных роботов используются два метода программирования — аналитический и обучения.

При аналитическом методе управляющая программа предварительно рассчитывается, отлаживается и заносится в память СУ. Достоинством метода является сокращение простоя робота, связанного с его программированием, а недостатком — необходимость корректировки управляющей программы при уточнении параметров робота или технологического процесса, требующей значительного времени.

Широко применяется программирование промышленных роботов методом обучения, когда управляющая программа оперативно подготавливается непосредственно на рабочем месте, для чего используют так называемый пульт обучения, входящий в состав пульта управления. При этом соответствующие исполнительные звенья ПР вручную или с пульта управления перемещаются в заданные точки рабочего пространства, а в память СУ заносится информация о текущем положении отдельных осей координат исполнительных звеньев и необходимая технологическая информация. Такое программирование является более простым, чем аналитическое, не требующим специальной подготовки оператора. Однако оно достаточно трудоемко.

Наиболее перспективной и экономичной является комбинация двух рассмотренных методов, когда методом обучения программируются положения звеньев механизмов робота только в определенных точках его рабочего пространства, а все другие параметры заранее рассчитываются и вводятся непосредственно в память СУ.

Запуск роботизированного производства

Запуск роботизированного производства является заключительной стадией подготовки производства, предшествующей переходу предприятия на выпуск новой продукции (или старой продукции на новом техническом уровне производства).

Всю совокупность работ по внедрению ПР можно условно разбить на три части: предпроектные работы; подготовительные работы; собственно внедрение.
Предпроектные работы в свою очередь состоят из двух стадий— предварительной и исследовательской.
На предварительной стадии разрабатывается план организационно-технических мероприятий предприятия, в который в качестве основных технологических позиций включаются работы по внедрению промышленных роботов и робототехнических систем. Планом мероприятий устанавливаются источники финансирования работ и круг ответственных исполнителей. Распоряжением по предприятию назначается руководитель работ, а при больших объемах внедрения в составе технологической службы создаются группа, бюро и отдел.
На предварительной стадии производится обследование объектов роботизации и предварительный выбор моделей роботов и других технических средств. Последнее обстоятельство имеет чрезвычайно важное значение, так как в случае неудачного выбора моделей роботов можно обречь идею роботизации на провал и потребуются долгие годы, чтобы на данном предприятии созрел необходимый психологический климат для новых практических действий по роботизации.
На предварительной стадии выполняются также предварительные технико-экономические обоснования намечаемых вариантов внедрения и разрабатываются план графики создания и внедрения промышленных роботов и робототехнических систем.

робототехника

Медицина

Здравоохранение – одна из самых прогрессивных сфер, в которой применяется труд роботов. В настоящее время активно развивается роботизированная хирургия.

Так весной 2017 года в Московском клиническом научном центре была проведена успешная операция на желудке 77-летней пациентки под руководством доктора из Южной Кореи Янга Ву Кима. Уникальность события в том, что большую часть манипуляций в брюшной полости онкобольной произвел медицинский робот.

Благодаря кибернетическим технологиям человек может вернуть утраченную часть тела.

Всем известный голливудский киборг Робокоп еще в XX веке казался невероятным футуристическим изобретением. Однако будущее уже наступило. Благодаря кибернетическим технологиям человек может вернуть утраченную часть тела.

В медицине достигнут большой прорыв с тех пор, как стали использоваться бионические протезы, которыми человек может управлять при помощи собственной нервной системы.

После ампутации конечности в организме остаются двигательные нервы, и хирург прикрепляет их остатки к небольшому участку крупной мышцы. Например, если была утрачена рука, нервы перемещают в область грудной мыщцы.

Далее происходит самое интересное: человек хочет вытянуть руку, мозг направляет сигнал мышце с присоединенным нервом. Электроды фиксируют сигнал и отправляют импульс по проводам в процессор внутри протеза руки.

Более того, при помощи протеза человек может чувствовать прикосновение, тепло и давление.

Сегодня кибернетические технологии помогают обрести зрение!

В июне 2017 года слепоглухому 59-летнему россиянину успешно имплантировали кибернетическую сетчатку. Устройство показывает картинку из пикселей, и пациент видит окружающие предметы в виде черно-белых очертаний, а специальные упражнения позволяют мозгу распознавать их.

Развлечения

Применение роботов в различных сферах деятельности привело к тому, что многие дети и взрослые сегодня не прочь завести себе механического друга. На прилавках магазинов немало разнообразных детских игрушек (в том числе радиоуправляемых), которые умеют петь, танцевать, рассказывать сказки и даже летать. «Взрослые» игрушки, как правило, сложнее и дороже, зато вызывают восхищение тем, как далеко зашел прогресс.

Один из популярных роботов – англичанин Теспиан – гуманоид, созданный для общения. Кроме того, что Теспиан отличный собеседник, он еще декламирует стихи и умеет разыгрывать театральные постановки, уверенно при этом жестикулируя и отображая смену эмоций на лице.

Порой ученым удается создать настолько неотличимого от человека робота, что возникает эффект «зловещей долины».

Вершина современных разработок – роботы гуманоидного типа. В Китае создали реалистичных андроидов, которые умеют поддерживать беседу и даже шутить. Порой ученым удается изобрести настолько неотличимое от человека создание, что возникает эффект «зловещей долины».

Этот психологический феномен заключается в том, что люди испытывают неконтролируемый страх при виде неживого объекта, который выглядит человекоподобным (в роли объекта может выступать гиперреалистичная скульптура или персонаж в видеоигре).

Точного объяснения причины возникновения этого эффекта до сих пор нет, однако психологи пришли к выводу, что на глубоко подсознательном уровне человек анализирует малейшие отклонения от «нормальности», и симметричное лицо робота-андроида (в отличие от ассиметричных лиц людей) вкупе с «механическими» движениями и рваной безэмоциональной речью может вызвать необъяснимый ужас.

Проведение презентаций

Промороботы используются для обслуживания клиентов. Так 31 августа 2017 года в Сбербанке открылся т. н. «офис будущего», где желающие могли ознакомиться с обновленным сервисом.

Гостей зеленого банка на входе приветствовал проморобот, который отвечал на вопросы, пел и танцевал. Благодаря системе распознавания лиц он также запоминал собеседников, делал фото и даже демонстрировал эмоции на дисплее.

Мы перечислили лишь немногие сферы применения роботов в современном мире, при этом с каждым годом роботизация приобретает все больший масштаб.

Применение роботов в различных областях влечет плюсы и минусы.

Преимущества роботизации:

  • wow-эффект – новые технологии встречают с восторгом, роботы вызывают интерес и симпатию (особенно на публичных мероприятиях);
  • экономия – использование роботов позволяет оптимизировать работу человеческих ресурсов и сэкономить (при длительном использовании стоимость механизма окупается);
  • оптимизация – роботы могут выполнять рутинную и тяжелую работу, в то время как ценные кадры возьмут на себя более сложные аналитические задачи;
  • качество – действия роботов исключает негативные последствия человеческого фактора, результат работы механизма будет более точным;
  • скорость – темп работы гораздо выше, не требуется время на перерывы и обед.

Недостатки роботизации:

  • хрупкость – как и любые другие механизмы, роботы нуждаются в техническом обслуживании и ремонте;
  • энергопотребление – работоспособность механизмов полностью зависит от источников питания, и объемы потребления энергии довольно велики;
  • безработица – замена кадров роботами может привести к сокращению как синих, так и белых воротничков: в Сбербанке, например, планируют заменить 4,5 тыс. сотрудников искусственным интеллектом (впрочем, старший вице-президент банка обещает, что работники будут переобучены и смогут работать над другими проектами);
  • деградация – существует мнение, согласно которому современные роботы и их применение может негативно сказаться на человеке в будущем. Если всю тяжелую (а в дальнейшем – и мыслительную) работу будет выполнять искусственный интеллект, человек может перестать развиваться.