Что могут и где применяются роботы-манипуляторы
Содержание
- Что такое робот-манипулятор
- Обзор применения
- Как выбрать
- Типы роботов-манипуляторов
- Кейсы применения
- Применение дельта-роботов в производстве оладьев
- Применение робота-манипулятора для сложной сварки внутри трубы
- Применение роботизированного комплекса точечной сварки корпусов автомобилей в концерне Volvo
- Применение робота-манипулятора для вырезания фигуры из пенополистирола
- Роботы-распылители и международный проект ИТЭР
- Рекомендуемое оборудование, примеры
- Выводы
Что такое робот-манипулятор
Источник: https://abb.com
Роботом-манипулятором принято называть тип промышленных роботов с функциями, аналогичными функциям человеческой руки. Манипулятор может быть как самостоятельным устройством, так и находиться в составе более сложного роботизированного комплекса. Сегменты манипулятора имеют соединения, допускающие вращательное (например, у шарнирного робота) или поступательное (линейное) движение. В этой статье мы рассказываем о роботах-манипуляторах и примерах их применения.
Источник: habr.com
Растущая потребность в снижении эксплуатационных расходов на предприятиях является основной движущей силой мирового рынка робототехники. Снижение расходов может быть достигнуто за счет уменьшения ошибок в производственном процессе, потерь сырья и количества несчастных случаев, повышения технологической гибкости и производительности предприятия, улучшения условий труда и степени безопасности сотрудников. И в этом всем помогают роботы, которые используются в большинстве отраслей промышленности из-за их способности с высокой точностью выполнять сложные повторяющиеся задачи даже в опасных условиях.
Источник: desnogorsk.ru
Среди ведущих производителей роботов-манипуляторов такие компании, как: FANUC, KUKA, HANWHA; также для производства и других областей бизнеса интересны коллаборативные модели Universal Robots, а в образовании будет очень полезна продукция UFactory — оптимальный набор оборудования этих и других производителей для любых целей можно подобрать со специалистами Top 3D Shop. Подробнее о роботах-манипуляторах читайте далее.
Обзор применения
Источник: wikipedia.org
Роботы-манипуляторы можно разделить по областям их применения в производстве, в порядке убывания их присутствия в промышленности:
Автомобильная промышленность
Источник: technavio.com
Например, завод “Tesla” расположен на участке площадью 464,5 тысячи м2, на нём работает более 160 роботов, причём уровень автоматизации постоянно повышается — роботы устанавливают батареи, сам двигатель, внутренности салона автомобиля, все кабели.
Электротехника и электроника
Источник: yaskawa.eu.com
Компактный шестиосевой робот-манипулятор Yaskawa Motoman MH12 собирает жесткий диск компьютера с помощью сменного захвата.
Металлообработка, машиностроение
Источник: kuka.com
Шлифовка и финишная обработка фрезерованных формовочных инструментов, например, штампов для кузовных деталей, форм для деталей из композитных материалов и форм для литья пластиковых деталей под давлением.
Химическая промышленность
Источник: robohub.org
Kawasaki Heavy Industries разработала первого в мире робота из нержавеющей стали с семью степенями свободы. Он будет использоваться в области обнаружения наркотиков и в химической промышленности для автоматизации экспериментов, в которых используются опасные вещества. Благодаря корпусу из нержавеющей стали его можно стерилизовать с помощью перекиси водорода.
Медицина и фармацевтика
Источник: kuka.com
KUKA LBR Med - роботизированная инновация для медицины. Он основан на чувствительном легком роботе LBR iiwa. Благодаря своим сенсорным возможностям для обеспечения безопасности, быстрому обучению и простому управлению оператором, он применим в качестве помощника в операционной.
LBR Med чрезвычайно чувствительный. Благодаря датчикам крутящего момента в суставе, робот аккуратно касается пациента, при прикосновении врача автоматически отодвигается в сторону. С другой стороны, он всегда готов помочь в сложных манипуляциях. Благодаря специальному биосовместимому покрытию робот обеспечивает абсолютную стерильность рабочей поверхности.
Продовольствие и сельское хозяйство
Источник: indicator.ru
Система «Vegebot» для автономного сбора урожая салата включает в себя портативный компьютер с управляющим программным обеспечением, стандартный робот-манипулятор UR10 с шестью степенями свободы (DOF), две камеры и настраиваемую под тип овощей «руку», размещенные на мобильной платформе.
Образование
Источник: education.lego.com
LEGO Mindstorms - это хорошо проработанная серия инструментов для изучения робототехники. Широкие возможности набора и простота сборки позволяют провести полный урок робототехники (введение, сборка, программирование и тестирование) за удивительно короткое время.
Иные области
Источник: jerusalemhouseministries.net
Корпус морской пехоты США находится в процессе развертывания сверхлегкого робота «Usmc Eod Robot» - небольшой мобильной роботизированной системы, которая позволяет морским пехотинцам обезвреживать взрывоопасные боеприпасы (EOD) и разминировать самодельные взрывные устройства. Устройство может использовать свои «руки» для подъема на небольшие препятствия, такие как лестницы.
Как выбрать
При выборе роботов-манипуляторов для вашего производства следует обратить внимание на следующие параметры:
- назначение
- форм-фактор, вес, электрические параметры
- количество и размеры «рук», радиус действия, число степеней свободы
- грузоподъемность
- повторяемость траектории и статическая повторяемость
- условия эксплуатации
Типы роботов-манипуляторов
Источник: nasa.gov
Какой-то единой классификации роботов-манипуляторов не существует. Можно говорить об устоявшемся на рынке разделении по ряду параметров.
По типу монтажа роботов
Стационарные
Источник: symmetrymagazine.org
Наиболее распространенный на рынке тип манипуляторов. Возможен любой тип крепления, например, напольный, потолочный или настенный. Обладают высокой грузоподъёмностью при широком радиусе действия, большом числе степеней свободы и универсальностью.
Мобильные
Источник: symmetrymagazine.org
Такие роботы не связаны с каким-то конкретным местом установки и могут выполнять задачи как в любой точке производства, так и на значительном удалении от него. Мобильные манипуляторы могут иметь как постоянное питание, так и автономное. Возможно всепогодное или подводное исполнение устройств и эксплуатация в жестких или опасных условиях, например, для разминирования. Манипуляторы такого типа имеют малую массу и физические размеры, могут быть компактно уложены для транспортировки, рассчитаны на столкновения с препятствиями и переворачивания. Зачастую, такие роботы оснащаются системами искусственного интеллекта. К их недостаткам можно отнести высокую стоимость и малую полезную нагрузку (хотя есть и исключения).
Вертикальные (крепление на пол или потолок)
Источник: virtualmarket.innotrans.de
Всякий раз, когда пространство ограничено, вы можете использовать 7-миосевой робот Blastman в варианте для настенного монтажа. При необходимости, вы можете установить двух роботов, работающих на противоположных стенах. Основные движения настенных роботов – продольные и вертикальные. Размеры и конструкция могут быть подобраны в соответствии потребностями клиента.
Горизонтальные (портальные)
Источник: directindustry.com
Это демонстрация работы портального манипулятора ABB 6620LX, обслуживающего несколько станков. Длина трасса для робота может составлять до 27 метров. Когда вам нужно гибкое обслуживание для 3 или более машин – это наиболее экономичное решение.
По типу применения
По типу применения роботы делятся на автономных, работающих по заданной программе без участия человека, коллаборативных, работающих вместе с человеком и управляемых непосредственно оператором.
С ручным управлением
Источник: kuka.com
Благодаря своей чувствительности, KUKA LBR iiwa может собирать гибкие детали совместно с человеком или независимо.
Программируемые (автономные)
Источник: directindustry.com
Yaskawa Motoman — уникальный компактный 7-осевой робот оптимален для использования в производстве автомобилей. Манипулятор может располагаться в непосредственной близости от обрабатываемых объектов и других роботов, что позволяет создавать гибкие производственные линии с высокой плотностью размещения. Использование данного устройства сократит размеры производственной линии и уменьшит время сварки.
Коллаборативные роботы или коботы
Источник: blog.robotiq.com
Кобот — предназначенный для взаимодействия с людьми в общем рабочем пространстве. К такого типа устройствам предъявляются повышенные требования безопасности конструкции и ПО, подразумевающие невозможность нанесения человеку травмы.
По функционалу (зависимости от выполняемых функций):
Пайка и сварка
Источник: santanderpyme.com.mx
Сварочные роботы сочетают беспрецедентное качество сварных швов с невероятной стабильностью дуги при очень низком токе и при очень высоких скоростях сварки.
Параметры дуги, управляемые компьютером, позволяют задавать оптимальные условия сварки по длине сварного шва, снижая напряжение при нагреве сварочной пластины во время цикла сварки. Сварочные роботы зачастую оснащаются вращающимся столом, позволяющим выполнять сварку деталей в любом положении.
Обработка материалов
Источник: kuka.com
Ударная обработка сглаживает фрезерованные поверхности, укрепляет структуру материала и равномерно распределяет внутренние напряжения. Ударная обработка позволяет получить гладкость поверхности около 0,1 мкм, что было бы невозможным при помощи одного лишь фрезерования. За счет холодной ковки повышение твердости материала может достигать 30 процентов. Зачастую можно полностью отказаться от дополнительной обработки поверхности. Автоматизированный процесс ударной обработки замещает ручные операции шлифования и полировки.
Сборка и разборка
Источник: dreamstime.com
Роботы-манипуляторы используются при производственной сборке изделий любого размера.
При работе с крупногабаритными деталями роботы, за счет исключения человеческого труда, ускоряют производственный процесс и позволяют избежать применения дополнительных грузоподъемных механизмов. При производстве мелких изделий существенно увеличивают скорость, точность и качество работ.
Очистка, покраска и дозирование
Источник: phys.org
Для удаления старой краски или нанесения новой обычно требуется команда из нескольких человек. Робот-манипулятор, который может очищать внешние поверхности с помощью струи воды под высоким давлением или пескоструйной обработки, и наносить новые слои краски требует максимум одного оператора. В случае, когда обработка производится в промышленных условиях, один оператор может контролировать сразу целый робототехнический комплекс. В отличие от человека, с роботом вы можете быть уверены, что краска будет нанесена строго в соответствии с требуемой технологией и идеально ровно.
Фрезерование и шлифование
Источник: welt.de
Простая и гибкая автоматизированная фрезеровочная установка, расположенная на небольшой площади, сочетает идеальную точность фрезеровочного и шлифовочного станков с подвижностью 6-осевого манипулятора.
Резка и обработка
Источник: parkindustries.com
Резка и обработка любого материала является весьма травмоопасной работой для человека. Роботы-манипуляторы лишены этого и многих других человеческих недостатков, кроме того, они способны выполнять эту работу с высочайшей точностью, минимизируя потери материала и сокращая время обработки.
Строительные
Источник: fbr.com.au
Такие манипуляторы могут строить объекты с высокой степенью точности, сократив до минимума потери кирпича и работать 24 часа в сутки в любую погоду, не останавливаясь для высыхания раствора, поскольку используют специальный полимерный клей вместо цементного раствора.
Другие
Источник: theengineer.co.uk
Перечислить все сферы, где могут применяться роботы-манипуляторы, попросту невозможно. Но одно можно с уверенностью сказать уже прямо сейчас: нет таких сфер нашей жизни, где использование роботов было бы невозможно. Например, этот медицинский робот успешно провел операцию на глазу 70-тилетнего пациента через разрез в 1 мм.
Исходя из полезной нагрузки
0-20 кг
Источник: abb.com
Компактные, высокоскоростные и высокоточные промышленные роботы с небольшими грузоподъемностью и рабочей зоной – эффективное, надежное, бюджетное и быстро окупающееся решение. Зачастую имеют версии для работы в чистых помещениях Clean Room ISO 5 (Class 100).
20-80 кг
Источник: abb.com
Высокопроизводительные роботы общего назначения, оптимизированные для повторяющихся быстрых операций. Роботы такого типа позволяют создавать более компактные производственные цеха с повышенной плотностью монтажа устройств и при неизменно высоком качестве работы.
80-300 кг
Источник: abb.com
Предназначены для суровых условий производства, которые могут быть слишком жесткими для стандартных роботов и оборудования. Роботов такого типа отличает уменьшенный износ, высокая надёжность, простота настройки и управления, увеличенные интервалы профилактического обслуживания.
300-1000 кг
Источник: abb.com
Идеально подходят для тяжелых условий эксплуатации независимо от отрасли. Типичные области применения включают в себя работу с тяжелыми приспособлениями и объектами, поворот кузовов автомобилей, операции с деталями в литейном или кузнечном цехах, погрузку и разгрузку машин, перемещение грузов на складах.
1000-3000 кг
Источник: fanucamerica.com
Эти настоящие исполины легко и быстро управляются с самыми тяжелыми грузами. Могут использоваться на погрузо-разгрузочных работах, перемещая с высокой точностью самые тяжелые детали машин, судов или локомотивов. Широкий набор рабочих инструментов позволяет добиться высокой эффективности за разумную стоимость.
другие нагрузки
Кейсы применения
Применение дельта-роботов в производстве оладьев
Источник: abb.com
Высокоскоростная автоматизированная укладка оладьев (450 штук в минуту) на фабрике «Honeytop Speciality Foods Ltd.» с помощью роботов ABB IRB 360 FlexPicker. Использование машин позволило на 20% увеличить скорость укладки даже по сравнению с лучшими работниками, существенно сократить время упаковки, увеличить безопасность на производстве, сократить рабочую площадь, уменьшить потери продукции и увеличить доходность бизнеса.
Обратите внимание, как аккуратно робот раскладывает оладьи, упавшие друг на друга - это работа интегрированной с роботом системы распознавания образов.
Гибкость программирования позволяет произвольным образом менять количество оладьев в упаковке.
Применение робота-манипулятора для сложной сварки внутри трубы
Источник: ljwelding.com
Задача:
С продавцом труб в Мексике был заключен контракт, который требовал несколько процессов сварки. Во-первых, необходимо было сделать сварные перегородки вдоль внутреннего длинного шва трубы диаметром 46 см до 5 метров в длину. Сварка перегородки внутри трубы вручную, с работником в ограниченном пространстве, была трудоемкой, неудобной и небезопасной для работника. Заказчику также потребовался процесс дуговой сварки для наружных кольцевых сварных швов. Наконец, у него было ограниченное время и строгий бюджет, поэтому он заказал спроектировать и построить сварочный манипулятор MIG+SAW с обеими функциями, встроенными в одну машину.
Решение
Индивидуальный дизайн и проектирование, включая специально разработанную систему MIG с узкой головкой и сварочной камерой.
Средства управления для интеграции SAW+MIG, систему камер, колонного и стрелового манипуляторов. Результатом стала единая панель управления, в которую были включены все необходимые функции.
Технические характеристики оборудования:
- специализированная колонна и штанга с выдвижной мачтой;
- один конец штанги оборудован сварочным манипулятором с системой вспомогательной дуги, которая дополнена подачей и ликвидацией лишнего флюса;
- противоположный конец манипулятора CaB оснащен специально разработанной системой сварки MIG с узкой головкой и камерой для дуговой сварки.
Источник: ljwelding.com
Результат
Заказчику не требуются две отдельные станции для сварки.
Благодаря специализированной системе MIG с узкой головкой, больше не требуется отправлять сварщика в замкнутое пространство, и вся сварка может выполняться с наружной стороны детали. Сварка производится в автоматическом режиме.
Круглые наружные сварные швы, выполненные с помощью дуговой системы, имеют более высокое качество и более прочный сварной шов, чем «ручные» сварочные швы MIG или TIG.
Применение роботизированного комплекса точечной сварки корпусов автомобилей в концерне Volvo
Задачи:
- Увеличить производительность “Volvo cars”, улучшить качество продукции.
- Увеличить гибкость производственных линий для выпуска различных новых моделей.
- Уменьшить занимаемую площадь, сократить ручной труд, увеличить безопасность труда.
- Оптимизировать жизненный цикл оборудования.
Результат: Увеличена производительность и время непрерывной работы производственных линий. Сокращено время обслуживания и увеличен срок службы оборудования. Более компактное размещение позволило установить дополнительное оборудование. Минимизировано участие людей в производстве, что позволило сократить как расходы на заработную плату, так и риски несчастных случаев.
За 2018 год «Volvo Cars» зафиксировала существенный рост выручки — на 21% по сравнению с предыдущим годом.
Применение робота-манипулятора для вырезания фигуры из пенополистирола
Источник: specialpatterns.com.au
Робототехническая система для создания моделей из вспененного пенополистирола для компании “Special Patterns” из Австралии. В качестве инструментов используется горячая проволока и фрезерование, с удалением пыли вокруг места работы. Робот KUKA KR120 AA с контроллером KUKA.CNC.
Роботы-распылители и международный проект ИТЭР
Источник: habr.com
Задача: нанести медное покрытие на плоские контактные поверхности электрических алюминиевых шин для международного проекта ITER (Международный термоядерный экспериментальный реактор).
Как это было сделано: ООО “Acton” построило роботизированный комплекс, состоящий из контроллера OWEN, камеры распыления, робота Kawasaki RS006L и контроллера Kawasaki E01.
Рекомендуемое оборудование, примеры
Роборука uArm Swift Pro
Для знакомства с робототехникой и обучения работе с ней будущих операторов и программистов.
Источник: newatlas.com
Компания UFactory представила новую роботизированную руку uArm Swift Pro, которая может стать отличным помощником в быту для выполнения совершенно разных задач, а также для людей с ограниченными возможностями. В отличие от многих подобных мини-роботов, данная модель отличается приемлемой ценой, что, несомненно, является большим преимуществом при выборе подобных роботов.
В базовой комплектации uArm Swift Pro оборудован присоской. Дополнительно можно установить различные захваты, головку для 3D печати, камеру или лазер для гравировки.
Модель двигается плавно, обладает высокой точностью и повторяемостью до 0.2 мм, что идеально подходит для рисования, лазерной гравировки и 3D печати.
Hanwha - коллаборативный робот
Источник: https://www.hycobot.com
Коллаборативный робот, собрать которого, благодаря модульной конструкции, сможет собрать даже школьник. Работать с ним так же просто, как использовать смартфон. При желании, оператор может вручную переместить робота в нужное положение и позволить ему запомнить новое движение. Такая функция прямого обучения позволяет даже неопытным операторам заставить робота выполнять задание. Тем не менее, это полноценное производственное оборудование с соответствующими ресурсом и точностью.
Один блок управления может управлять двумя роботами одновременно, что снижает первоначальные затраты. Модуль ввода-вывода и гнездо EtherCAT, расположенные на корпусе робота, позволяют легко подключать различные периферийные устройства, такие как захват, оптический датчик и другие.
Ознакомьтесь на сайте с большим ассортиментом роботов для любого производства.
Выводы
Автоматизация производств с помощью робототехники ведет к повышению производительности и рентабельности, что уже неоднократно показано во множестве источников, в том числе на страницах нашего блога.
Роботы-манипуляторы FANUC, KUKA, HANWHA, Universal Robots, UFactory и других производителей применяются в модернизации предприятий большинства отраслей. Оптимальный набор оборудования этих и других производителей для любых целей можно подобрать со специалистами Top 3D Shop.
Подписывайтесь на наш телеграм-канал с отборными кейсами Роботизации и Автоматизации со всех уголков мира:
Оставить комментарий