Чем манипулирует робот в процессе роботизированной обработки
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.
Быстрая настройка
Оператору, выполняющему первичный запуск оборудования, потребуется менее часа для распаковки, монтажа и программирования первой простой операции.
Коллаборативность и безопасность
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 «>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?
Промышленный робот-манипулятор: все могу и все умею
Одной из основных движущих сил автоматизации современного производства являются промышленные роботы-манипуляторы. Их разработка и внедрение позволили выйти предприятиям на новый научно-технический уровень выполнения задач, перераспределить обязанности между техникой и человеком, повысить производительность. О видах роботизированных помощников, их функционале и ценах поговорим в статье.
По причине повышенного спроса на роботизированные и автоматические устройства для разных сфер и отраслей, само понятие «робот» стало достаточно размытым. Кроме того, основные тезисы и термины были прописаны несколько десятилетий назад, задолго до бума электроники и массового производства. Для манипуляторов терминология также осталась без изменений: промышленный робот-манипулятор – это автоматическое устройство, выполненное в виде манипулятора («руки») с несколькими степенями подвижности под управлением ПО для выполнения двигательных или управляющих функций.
Помощник №1 – робот-манипулятор
Промышленность – фундамент большинства экономик мира. От качества предлагаемых товаров, объемов и ценообразования зависит доход не только отдельно взятого производства, но и государственного бюджета.
В свете активного внедрения автоматизированных линий и повсеместного использования умной техники возрастают требования к поставляемой продукции. Выдержать конкуренцию без использования автоматизированных линий или промышленных роботов-манипуляторов сегодня практически невозможно. По данным Международной федерации робототехники, пятью крупнейшими рынками сбыта для промышленности, на которую приходится до 74% всех мировых робототехнических устройств, являются Китай, Япония, Республика Корея, США и Германия.
Как устроен промышленный робот
Робот-манипулятор выглядит как огромная автоматизированная «рука» под контролем системы электроуправления. В конструкции устройств отсутствует пневматика или гидравлика, все построено на электромеханике. Это позволило сократить стоимость роботов и повысить их долговечность.
Промышленные роботы могут быть 4-х осевыми (используются для укладки и фасовки) и 6-ти осевыми (для остальных видов работ). Кроме того, роботы отличаются и в зависимости от степени свободы: от 2 до 6. Чем он выше, тем точнее манипулятор воссоздает движение человеческой руки: вращение, перемещение, сжатие/разжатие, наклоны и прочее.
Принцип действия устройства зависит от его программного обеспечения и оснащения, и если в начале своего развития основная цель была освобождение работников от тяжелого и опасного вида работ, то сегодня спектр выполняемых задач значительно возрос.
Управление манипулятором на производстве
Многие из нас, говоря о промышленных манипуляторах, представляют себе автоматизированную линию, где десятки робо-рук работают самостоятельно. И это один из самых популярных типов устройств – автономные. Такие роботы совершают запрограммированный цикл действий, согласно введенным алгоритмам, но также они могут самостоятельно корректировать свои действия в зависимости от ситуации. Несомненное их преимущество заключается в том, что для работы такой линии – человек не нужен.
Существуют и полуавтономные роботы. Их конструкции не оснащаются специальными сенсорами или датчиками, поэтому робот-манипулятор будет выполнять только предписанный алгоритм. Присутствие рабочего – обязательно.
Также есть и полностью управляемые оператором манипуляторы, хотя исходя из реалий современности приписка «робот» к ним не совсем применима.
Где используются промышленные роботы-манипуляторы
Если говорить, обо всех роботизированных манипуляторах, то сфера их применения бесконечно велика: от образования (один из самых популярных примеров — LEGO Mindstorm), до военного дела, например, для обезвреживания взрывоопасных устройств. Но наибольший спрос наблюдается именно в промышленности https://mentamore.com/robototexnika/primenenie-promyshlennyx-robotov.html.
Автоматизированные устройства представлены в широком ассортименте и используются в металлургии, легкой и пищевой промышленности. В зависимости от потребностей предприятия можно подобрать манипулятор, соответствующий функциональным обязанностям и бюджету.
Сельское хозяйство
Это одна из сфер, которая испытывает нехватку работников, поэтому инженеры ведут активную разработку промышленных роботов-манипуляторов для с/х. В Кембриджском университете была создана система Vegebot, которая необходима для налаживания автоматического сбора салата на полях.
Медицина, фармакология
Компания KUKA создала медицинский робот-манипулятор на базе LBR iiwa — LBR Med. Устройство будет использоваться для помощи врачам в операционных.
Важность использования автоматических устройств заключается в том, чтобы минимизировать контакт человека с вредными или опасными веществами.
Kawasaki Heavy Industries создали манипулятор для фармацевтической промышленности для производства лекарственных препаратов.
Электроника
Промышленные манипуляторы используются для сборки различной электротехники: от сборки жестких дисков для компьютеров, с которой легко справляется 6-ти осевой Yaskawa Motoman MH12, до целых сборочных линий. Одни из лучших моделей по сборке сегодня создаются в iRobot и MOTOMAN.
Машиностроение, металлообработка
Для шлифовки, обработки деталей, сборки комлектующих используются манипуляторы. На заводе «Tesla» задействовано более 160 роботов-манипуляторов, которые устанавливают аккумуляторы и двигатели, внутренности салона автомобиля, подсоединяют все кабели и прочее.
И таких автоматизированных заводов в машиностроении сегодня большинство: на автомобильную промышленность приходиться 80% всех роботов-манипуляторов. В 2018 году в Сингапуре на 10 тыс. сотрудников в машиностроении приходился 831 робот, в Южной Корее на 10 тыс сотрудников 2435 единиц.
Использование роботизированных помощников позволяет справляться одновременно с несколькими задачами:
В Японии, Китае, США, Германии на предприятиях работает минимум сотрудников, обязанностью которых является лишь контроль работы манипуляторов и качество изготавливаемой продукции. Стоит отметить, что промышленный робот-манипулятор – это не только функциональный помощник в машиностроении или сварочном деле.
Автоматизированные устройства представлены в широком ассортименте и используются в металлургии, легкой и пищевой промышленности. В зависимости от потребностей предприятия можно подобрать манипулятор, соответствующий функциональным обязанностям и бюджету.
Виды промышленных роботов-манипуляторов
На сегодняшний день существует около 30 видов роботизированных рук: от универсальных моделей до узкоспециализированных помощников. В зависимости от выполняемых функций, механизмы манипуляторов могут отличаться: так например, это могут быть сварочные работы, резка, сверление, гибка, сортировка, укладка и упаковка товаров.
В отличие от существующего стереотипа о дороговизне роботизированной техники, каждое, даже небольшое предприятие, сможет приобрести подобный механизм. Небольшие универсальные роботы-манипуляторы с небольшой грузоподъемностью (до 5кг) ABB, Kawasaki и FANUC будут стоить от 2 до 4 тысяч долларов.
Несмотря на компактность устройств, они способны увеличить скорость работы и качество обработки изделий. Под каждого робота будет написано уникальное ПО, которое в точности координирует работу агрегата.
Узкоспециализированные модели
Роботы сварщики нашли свое наибольшее применение в машиностроении. Благодаря тому, что устройства способны сваривать не только ровные детали, но и эффективно проводить сварочные работы под углом, в труднодоступных местах устанавливают целые автоматизированные линии.
Запускается конвейерная система, где каждый робот за определенное время проделывает свою часть работы, а после линия начинает двигаться к следующему этапу. Организовать такую систему с людьми достаточно непросто: никто из работников не должен отлучаться ни на секунду, в противном случае сбивается весь производственный процесс, либо появляется брак.
Сварщики
Самыми распространенными вариантами являются сварочные роботы. Их производительность и точность в 8 раз выше, чем у человека. Такие модели могут выполнять несколько видов сварки: дуговая или точечная (в зависимости от ПО).
Лидерами в данной области считаются промышленные роботы-манипуляторы Kuka. Стоимость от 5 до 300 тысяч долларов (в зависимости от грузоподъемности и функций).
Сборщики, грузчики и упаковщики
Тяжелый и вредный для человеческого организма труд стал причиной появления в этой отрасли автоматизированных помощников. Роботы упаковщики за считанные минуты подготавливают товар к отгрузке. Стоимость таких роботов до 4 тысяч долларов.
Производители ABB, KUKA, FANUC и Epson предлагают воспользоваться устройствами для подъема тяжелых грузов весом больше 1 тонны и транспортировку от склада к месту погрузки.
Робот для термопластавтоматов
Для работы (литье) с пластмассовыми изделиями используются роботы ТПА. Использование литьевых агрегатов сокращает время цикла, позволяет сократить расходы, повысить качество производимой продукции.
Среди производителей ТПА разработкой и производством роботизированных систем занимаются: Arburg (Германия), Engel (Австрия), Husky (Канада-США-Люксембург).
Производители промышленных роботов манипуляторов
Бесспорными лидерами в данной отрасли считаются Япония и Германия. На их долю приходится более 50% всей роботизированной техники. Конкурировать с гигантами, непросто, однако, и в странах СНГ постепенно появляются собственные производители и стартапы.
KNN Systems. Украинская компания является партнером немецкой Kuka и занимается разработкой проектов по роботизации процессов сварки, фрезеровки, плазменной резки и паллетизации. Благодаря их ПО промышленный робот может быть перенастроен под новый вид задач всего за один день.
Rozum Robotics (Беларусь). Специалисты компании разработали промышленный робот-манипулятор PULSE, отличающийся своей легкостью и простотой в использовании. Устройство подходит для сборки, упаковки, склеиванию и перестановки деталей. Цена робота в районе 500 долларов.
«АРКОДИМ-Про» (Россия). Занимается выпуском линейных роботов-манипуляторов (двигаются по линейным осям), используемых для литья пластика под давлением. Кроме того, роботы ARKODIM могут работать, как часть конвейерной системы, и выполнять функции сварщика или упаковщика.
Промышленные роботы – хороший вариант внедрения принципа бережливости: достижении лучших результатов при меньшем потреблении ресурсов, минимум ошибок, точный расчет.
Согласно отчетам IFR в 2018 году было отгружено более 422 000 единиц роботов манипуляторов (на 6% больше, чем в 2017 году). Объем продаж автоматизированных устройств составил 16,5 млрд. долл, а в 2020-2022 гг увеличится еще на 12%. И это вполне естественно, ведь несмотря на большой интерес в промышленности еще много сегментов и задач, где могут быть полезны манипуляторы.
Перспективы использования промышленных роботов-манипуляторов
Сейчас в качестве главной движущей силы в развитии производств и их автоматизации выступают промышленные роботы-манипуляторы. Их внедрение позволяет предприятиям выйти на новый уровень выполнения задач, увеличить эффективность работы и перераспределить обязанности между устройствами и людьми.
Что такое промышленные роботы манипуляторы: описание
Робот-манипулятор — это промышленное оборудование, которое выполняет функции человеческой руки. Это может быть как отдельное устройство, так и составная часть сложного роботизированного комплекса.
Отдельные части механизированной руки имеют соединения, которые позволяют выполнять вращательные или поступательные движения. Это обеспечивает многофункциональность таких машин.
С каждым годом увеличивается потребность в снижении эксплуатационных расходов на предприятиях, из-за чего спрос на промышленную робототехнику постоянно увеличивается. Это способствует развитию отрасли.
Уменьшения расходов на предприятиях можно добиться при помощи снижения количества ошибок, потерь сырья и числа несчастных случаев. Также необходимо сделать предприятия более производительными и технологически гибкими. Все эти вопросы решают роботы-манипуляторы. Они способны работать с высокой точностью даже в опасных условиях.
Устройство: механизмы и характеристики
Механическая подвижная рука управляется при помощи электронной системы. Зачастую в современных устройствах не применяется гидравлика и пневматика, так как такие системы слишком дорогие в эксплуатации и недолговечные. Наиболее важные характеристики руки-манипулятора:
Основные части устройства:
Количество подвижных частей и их сочленений может меняться в зависимости от потребностей. Кроме того, у одного робота может быть не одна, а сразу несколько рук, что позволяет автоматизировать одновременно несколько рутинных операций.
Манипуляторы бывают стационарными и мобильными. Вторые могут перемещаться по помещению при помощи колес, гусениц и др. На подвижных роботах всегда устанавливают специальные датчики движения для обеспечения безопасности работников и производственного процесса.
Как работают?
Отдельные части манипулятора перемещаются в пространстве благодаря приводам, которые являются аналогами мышц у человека. Если в качестве источника механической энергии выступает электродвигатель, то такие приводы называются электрическими. Также бывают гидравлические и пневматические приводы, но они практически не используются.
Управляют роботом с мобильного или стационарного пульта. Оператору необходимо следить за параметрами устройства и регулярно контролировать результаты работы. Эти операции можно производить дистанционно, используя видеокамеру. Человеку даже не нужно находиться в одном помещении с манипулятором.
Также существуют устройства, в которых реализована возможность самообучения. Работу единожды выполняют в ручном режиме, после чего робот запоминает всю последовательность действий и повторяет их.
Сферы применения
Роботы-манипуляторы подразделяют в зависимости от того, в какой области промышленности они используются. Основные сферы применения:
Типы промышленных роботов для манипуляционных работ
Сейчас промышленные роботы условно подразделяют на 3 типа:
Они имеют разные возможности. Выбор зависит от задач производства.
Коллаборативный робот-манипулятор Universal Robots UR 3e
UR 3e — это небольшой настольный манипулятор, которых хорошо подходит для автоматизации рабочих мест и выполнения легких операций по сборке. Компактный робот весит 11 кг, а его грузоподъемность составляет 3 кг. Способен вращаться во всех сочленениях на 360 градусов.
Коллаборативный робот-манипулятор Universal Robots UR 5e
Это тоже относительно компактное устройство. Его вес составляет 20,6 кг, а грузоподъемность — 5 кг. Имеет 6 осей и досягаемость в пределах 850 мм. Точность составляет 0,03 мм.
Применяется в основном для сборочных работ предметов средних размеров. Но подходит для автоматизации различных процессов, включая сварку.
Коллаборативный робот-манипулятор Universal Robots UR 10e
Манипулятор UR 10e является самой большой моделью от компании Universal Robots. Он предназначен для выполнения масштабных работ, при которых особую роль играют точность и надежность. Робот может в автоматическом режиме выполнять задачи с полезной нагрузкой в 10 кг.
Радиус действия механической руки достигает 1300 мм. Наибольшую эффективность манипуляторы показывают на больших площадях.
Преимущества и перспективы использования
Механизированные руки для промышленных работ сейчас являются основой любого производства. При внедрении роботов в свои рабочие процессы компания обеспечивает автоматизацию, что повышает эффективность и делает производство более надежным и универсальным.
Нередко применение робототехники является единственным способом выживания компании в конкурентной среде. Использование промышленных роботов позволяет уменьшить человеческий труд и удешевить производство, так как техника справляется с работой намного качественнее и быстрее.
Среди других преимуществ применения робототехники можно выделить такие:
Современные роботы-манипуляторы способны выполнять практически любую работу с высокой точностью Автоматизация производств при помощи робототехники ведет к повышению производительности и рентабельности.