روبوت صناعي. الروبوتات في الإنتاج. الروبوتات الآلية

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

هذه الأجهزة مطلوبة بشكل خاص اليوم في الاقتصاد الوطني. إن الروبوت الصناعي ، الذي لا يشبه إلى حد ما النموذج الأولي الخاص به في كتاب Rise of the Robots للكاتب K. Chapek ، لا يغذي الأفكار الثورية على الإطلاق. على العكس من ذلك ، فهو يؤدي بضمير ودقة كبيرة ، كل من عمليات الإنتاج الرئيسية (التجميع واللحام والطلاء) والعمليات المساعدة (التحميل والتفريغ ، تثبيت المنتج أثناء التصنيع ، النقل).

استخدام مثل هذه الآلات "الذكية" يساهم في الحل الفعال لثلاث مشاكل إنتاج رئيسية:

• تحسين إنتاجية العمل
• تحسين ظروف عمل الناس
• تحسين استخدام الموارد البشرية.

الروبوتات الصناعية هي من بنات أفكار الإنتاج على نطاق واسع

انتشرت الروبوتات على نطاق واسع في نهاية القرن العشرين بسبب الزيادة الكبيرة في الإنتاج الصناعي. أدت سلسلة كبيرة من المنتجات إلى الحاجة إلى كثافة وجودة مثل هذا العمل ، الذي يتجاوز أداؤه القدرات البشرية الموضوعية. بدلاً من توظيف عدة آلاف من العمال المهرة ، تعمل المصانع التكنولوجية الحديثةالعديد من الخطوط الأوتوماتيكية عالية الأداء التي تعمل في دورات متقطعة أو مستمرة.

القادة في تطوير مثل هذه التقنيات ، معلنين الاستخدام الواسع للروبوتات الصناعية ، هم اليابان والولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا والسويد وسويسرا. تنقسم الروبوتات الصناعية الحديثة المصنعة في البلدان المذكورة أعلاه إلى مجموعتين كبيرتين. يتم تحديد أنواعها من خلال الانتماء إلى طريقتين مختلفتين تمامًا للإدارة:

• معالجات آلية ؛
• أجهزة يتحكم فيها الإنسان عن بعد.

ما هي استخداماتهم؟

بدأت الحاجة إلى إنشائها تتم مناقشتها في بداية القرن العشرين. ومع ذلك ، في ذلك الوقت لم يكن هناك عنصر أساسي لتنفيذ الخطة. اليوم ، وفقًا لإملاءات العصر ، تُستخدم الآلات الروبوتية في معظم الصناعات الأكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية.

لسوء الحظ ، فإن إعادة تجهيز الصناعات بأكملها بمثل هذه الآلات "الذكية" يعوقها نقص الاستثمار. على الرغم من أن فوائد استخدامها تتجاوز بوضوح التكاليف المالية الأولية ، لأنها تتيح لنا التحدث ليس فقط وليس كثيرًا عن الأتمتة ، ولكن عن التغييرات العميقة في مجال الإنتاج والعمل.

جعل استخدام الروبوتات الصناعية من الممكن أداء العمل الذي يتجاوز القوة البشرية بشكل أكثر فعالية من حيث كثافة اليد العاملة ودقتها: التحميل / التفريغ ، والتكديس ، والفرز ، وتوجيه الأجزاء ؛ نقل الفراغات من روبوت إلى آخر ، والمنتجات النهائية إلى مستودع ؛ لحام البقعة ولحام التماس ؛ تجميع الأجزاء الميكانيكية والإلكترونية. مد الكابلات؛ قطعالفراغات على طول محيط معقد.

مناور كجزء من الروبوت الصناعي

من الناحية الوظيفية ، تتكون مثل هذه الآلة "الذكية" من نظام ACS قابل لإعادة البرمجة (نظام تحكم أوتوماتيكي) وجسم عامل (نظام سفر ومناور ميكانيكي). إذا كانت البنادق ذاتية الدفع عادة ما تكون مضغوطة تمامًا ، ومخفية بصريًا ولا تلفت الأنظار على الفور ، فإن الجسم العامل يتمتع بمظهر مميز لدرجة أن الروبوت الصناعي يُطلق عليه غالبًا على النحو التالي: "مناور آلي".

بحكم التعريف ، المتلاعب هو جهاز يحرك أسطح العمل وأشياء العمل في الفضاء. تتكون هذه الأجهزة من نوعين من الروابط. الأول يوفر حركة تقدمية. والثاني هو الإزاحة الزاوية. تستخدم هذه الروابط القياسية إما محركًا هوائيًا أو هيدروليكيًا (أكثر قوة) لحركتها.

المناول ، الذي تم إنشاؤه بالقياس مع اليد البشرية ، مجهز بجهاز إمساك تكنولوجي للعمل مع الأجزاء. في الأجهزة المختلفة من هذا النوع ، يتم تنفيذ القبضة المباشرة في أغلب الأحيان بواسطة أصابع ميكانيكية. عند العمل على الأسطح المستوية ، تم التقاط الأشياء باستخدام أكواب شفط ميكانيكية.

إذا كان على المعالج أن يعمل في وقت واحد مع العديد من قطع العمل المماثلة ، فإن الالتقاط تم بفضل تصميم خاص واسع النطاق.

بدلاً من القابض ، غالبًا ما يتم تجهيز مناور بمعدات لحام متنقلة ، أو مسدس رش تكنولوجي خاص ، أو ببساطةمفك البراغي.

كيف يتحرك الروبوت

عادة ما تتكيف الروبوتات الآلية مع نوعين من الحركة في الفضاء (على الرغم من أن بعضها يمكن أن يسمى ثابتًا). يعتمد ذلك على ظروف إنتاج معين. إذا كان من الضروري ضمان الحركة على سطح أملس ، فسيتم تنفيذه باستخدام خط أحادي اتجاهي. إذا كان مطلوبًا العمل على مستويات مختلفة ، يتم استخدام أنظمة "المشي" مع كؤوس شفط تعمل بالهواء المضغوط. الروبوت المتحرك موجه بشكل مثالي في الإحداثيات المكانية والزاوية. أجهزة تحديد المواقع الحديثة لهذه الأجهزة موحدة ، فهي تتكون من كتل تكنولوجية وتسمح بحركة عالية الدقة لقطع العمل التي تزن من 250 إلى 4000 كجم.

تصميم

أدى استخدام الآلات المؤتمتة المعنية تحديدًا في الصناعات متعددة التخصصات إلى توحيد معين للكتل المكونة لها. المتلاعبات الروبوتية الصناعية الحديثة في تصميمها:

• الإطار المستخدم لربط جهاز الإمساك بالجزء (المسكة) - نوع من "اليد" التي تقوم بالفعل بالمعالجة ؛
• إمساك بدليل (الأخير يحدد موضع "اليد" في الفضاء) ؛
• أجهزة الدعم التي تقود وتحول وتنقل الطاقة على شكل عزم دوران على المحور (بفضلها ، يتلقى الروبوت الصناعي إمكانية الحركة) ؛
• نظام مراقبة وإدارة لتنفيذ البرامج المنوطة بها ؛ قبول البرامج الجديدة ؛ تحليل المعلومات الواردة من أجهزة الاستشعار ، وبالتالي ،تحويلها إلى توفير الأجهزة ؛
• نظام تحديد المواقع لجزء العمل ، وقياس المواقف والحركات على طول محاور التلاعب.

فجر الروبوتات الصناعية

لنعد إلى الماضي القريب ونتذكر كيف بدأ تاريخ إنشاء الآلات الصناعية الأوتوماتيكية. ظهرت الروبوتات الأولى في الولايات المتحدة عام 1962 ، وتم إنتاجها بواسطة Union Incorporated و Versatran. على الرغم من الدقة ، فقد أطلقوا مع ذلك الروبوت الصناعي Unimate ، الذي ابتكره المهندس الأمريكي D. Devol ، الذي حصل على براءة اختراع لبنادقه ذاتية الدفع المبرمجة باستخدام بطاقات مثقبة. لقد كان اختراقًا تقنيًا واضحًا: فالآلات "الذكية" تذكرت إحداثيات نقاط الطريق على مسارها وأدت العمل وفقًا للبرنامج.

تم تجهيز أول روبوت صناعي لشركة Unimate بمقبض يعمل بالهواء المضغوط بإصبعين وذراع بخمس درجات من الحرية يتم تشغيله هيدروليكيًا. جعلت خصائصه من الممكن تحريك جزء 12 كجم بدقة 1.25 مم.

ذراع آلية أخرى من نوع Versatran ، صنعتها شركة تحمل الاسم نفسه ، تم تحميل وتفريغ 1200 طوبة في الساعة في الفرن. لقد نجح في استبدال عمل الأشخاص في بيئة ضارة بصحتهم بارتفاع درجة الحرارة. لقد كانت فكرة إنشائها ناجحة للغاية ، وكان التصميم موثوقًا به لدرجة أن بعض آلات هذه العلامة التجارية تستمر في العمل في عصرنا. وهذا على الرغم من حقيقة أن مواردهم تجاوزت مئات الآلاف من الساعات.

لاحظ أن الجيل الأول من الروبوتات الصناعية فيمن حيث القيمة ، افترضت 75٪ ميكانيكا و 25٪ إلكترونيات. تطلب تعديل هذه الأجهزة وقتًا وتسبب في تعطل المعدات. لإعادة توظيفهم لأداء عمل جديد ، تم استبدال برنامج التحكم.

آلات الروبوت من الجيل الثاني

سرعان ما أصبح واضحًا: على الرغم من كل المزايا ، تبين أن آلات الجيل الأول غير كاملة … افترض الجيل الثاني تحكمًا أكثر دقة في الروبوتات الصناعية - التكيفية. تطلبت الأجهزة الأولى ترتيب البيئة التي يعملون فيها. غالبًا ما كان الظرف الأخير يعني تكاليف إضافية باهظة. أصبح هذا أمرًا بالغ الأهمية لتطوير الإنتاج الضخم.

تميزت المرحلة الجديدة من التقدم بتطوير العديد من أجهزة الاستشعار. بمساعدتهم ، تلقى الروبوت صفة تسمى "الشعور". بدأ في تلقي معلومات حول البيئة الخارجية ، ووفقًا لها ، اختار أفضل مسار للعمل. على سبيل المثال ، اكتسب مهارات تسمح له بالمشاركة وتجاوز عقبة بها. يحدث هذا الإجراء بسبب معالجة المعالجات الدقيقة للمعلومات المستلمة ، والتي يتم إدخالها في متغيرات برامج التحكم ، ويتم توجيهها بالفعل بواسطة الروبوتات.

أنواع عمليات الإنتاج الأساسية (اللحام ، الطلاء ، التجميع ، أنواع مختلفة من الآلات) تخضع أيضًا للتكيف. أي عند تنفيذ كل منها ، يتم بدء التباين لتحسين جودة أي نوع من الأعمال المذكورة أعلاه.

يتم التحكم في المعالجات الصناعية بشكل أساسي بواسطة البرامج. أجهزة التحكمالوظائف هي أجهزة كمبيوتر صناعية صغيرة PC / 104 أو MicroPC. لاحظ أن التحكم التكيفي يعتمد على برنامج متعدد المتغيرات. علاوة على ذلك ، يتم اتخاذ القرار بشأن اختيار نوع تشغيل البرنامج بواسطة الروبوت بناءً على معلومات حول البيئة الموصوفة بواسطة أجهزة الكشف.

السمة المميزة لعمل روبوت الجيل الثاني هي الوجود الأولي لأنماط التشغيل المحددة ، والتي يتم تنشيط كل منها عند مؤشرات معينة تم الحصول عليها من البيئة الخارجية.

الجيل الثالث من الروبوتات

الروبوتات الآلية من الجيل الثالث قادرة على إنشاء برنامج لأفعالها بشكل مستقل ، اعتمادًا على المهمة وظروف البيئة الخارجية. ليس لديهم "أوراق الغش" ، أي الإجراءات التكنولوجية المرسومة لمتغيرات معينة من البيئة الخارجية. لديهم القدرة على بناء خوارزمية عملهم بشكل مستقل على النحو الأمثل ، وكذلك تنفيذها بسرعة في الممارسة العملية. تكلفة الإلكترونيات لمثل هذا الروبوت الصناعي أعلى بعشر مرات من الجزء الميكانيكي.

أحدث روبوت ، يلتقط جزءًا بفضل المستشعرات ، "يعرف" مدى نجاحه في ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تنظيم قوة الإمساك نفسها (رد فعل القوة) اعتمادًا على هشاشة مادة الجزء. ولعل هذا هو سبب تسمية جهاز الجيل الجديد من الروبوتات الصناعية بالذكاء.

كما تعلمون ، فإن "دماغ" مثل هذا الجهاز هو نظام التحكم الخاص به. الواعدة أكثر هو التنظيم الذي يتم تنفيذه وفقًا لأساليب اصطناعيةالمخابرات

يتم توفير الذكاء لهذه الآلات من خلال حزم التطبيقات ، وأجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة ، وأدوات النمذجة. في الإنتاج ، يتم ربط الروبوتات الصناعية بالشبكات ، مما يوفر المستوى المناسب من التفاعل بين نظام الإنسان والآلة. أيضًا ، تم تطوير أدوات للتنبؤ بعمل هذه الأجهزة في المستقبل بفضل محاكاة البرامج المنفذة ، والتي تتيح لك اختيار أفضل الخيارات لتكوينات العمل واتصال الشبكة.

شركات الروبوت الرائدة في العالم

اليوم ، يتم توفير استخدام الروبوتات الصناعية من قبل الشركات الرائدة ، بما في ذلك اليابانية (Fanuc ، Kawasaki ، Motoman ، OTC Daihen ، Panasonic) ، الأمريكية (KC Robots ، Triton Manufacturing ، Kaman Corporation) ، الألمانية (Kuka).

بماذا تشتهر هذه الشركات في العالم؟ تتضمن أصول Fanuc أسرع روبوت دلتا M-1iA حتى الآن (تستخدم هذه الآلات عادة للتغليف) ، أقوى روبوتات متسلسلة - M-2000iA ، روبوتات اللحام ArcMate المعترف بها في جميع أنحاء العالم.

لا يقل الطلب على الروبوتات الصناعية التي تنتجها شركة كوكا. تقوم هذه الآلات بالمعالجة ، واللحام ، والتجميع ، والتعبئة ، ووضع منصات التحميل ، والتحميل بدقة ألمانية.

من المثير للإعجاب أيضًا مجموعة منتجات الشركة اليابانية الأمريكية Motoman (Yaskawa) ، العاملة في السوق الأمريكية: 175 نموذجًا من الروبوتات الصناعية ، بالإضافة إلى أكثر من 40 حلاً متكاملًا. يتم تصنيع الروبوتات الصناعية المستخدمة في الإنتاج في الولايات المتحدة في الغالب بواسطة هذه الشركة الرائدة في الصناعةشركة

تملأ معظم الشركات الأخرى التي نمثلها مكانتهم من خلال تصنيع مجموعة أضيق من الأدوات المتخصصة. على سبيل المثال ، تنتج شركة Daihen و Panasonic روبوتات لحام

طرق تنظيم الإنتاج الآلي

إذا تحدثنا عن تنظيم الإنتاج الآلي ، فقد تم في البداية تطبيق مبدأ خطي صارم. ومع ذلك ، عند السرعة العالية بدرجة كافية لدورة الإنتاج ، يكون لها عيب كبير - التوقف عن العمل بسبب الفشل. كبديل ، تم اختراع التكنولوجيا الدوارة. مع مثل هذا التنظيم للإنتاج ، يتحرك كل من قطعة العمل والخط الآلي نفسه (الروبوتات) في دائرة. يمكن للآلات في هذه الحالة تكرار الوظائف ، ويتم استبعاد حالات الفشل عمليًا. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، تضيع السرعة. منظمة العملية المثالية هي مزيج من الاثنين أعلاه. يطلق عليه الناقل الدوار.

الروبوت الصناعي كعنصر من عناصر الإنتاج الآلي المرن

يتم إعادة تكوين الأجهزة "الذكية" الحديثة بسرعة ، وتكون عالية الإنتاجية وتؤدي العمل بشكل مستقل باستخدام معداتها ومواد المعالجة وقطع العمل. اعتمادًا على تفاصيل الاستخدام ، يمكنهم العمل في إطار برنامج واحد ، ومن خلال تغيير عملهم ، أي اختيار البرنامج المناسب من عدد ثابت من البرامج المقدمة.

الروبوت الصناعي هو عنصر أساسي في الإنتاج الآلي المرن (اختصار مقبول بشكل عام - GAP). آخريتضمن ايضا:

• نظام تصميم بمساعدة الكمبيوتر ؛
• مجمع التحكم الآلي في المعدات التكنولوجية للإنتاج ؛
• أذرع آلية صناعية ؛
• نقل الإنتاج التلقائي ؛
• أجهزة التحميل / التفريغ والتنسيب ؛
• أنظمة التحكم في عمليات التصنيع ؛
• التحكم الآلي في الإنتاج.

المزيد حول ممارسة استخدام الروبوتات

التطبيقات الصناعية الحقيقية هي روبوتات حديثة. تختلف أنواعها ، وتوفر إنتاجية عالية في مجالات الصناعة المهمة استراتيجيًا. على وجه الخصوص ، يدين الاقتصاد الألماني الحديث بالكثير من إمكاناته المتزايدة لتطبيقها. في أي صناعات يعمل "عمال الحديد" هؤلاء؟ في صناعة المعادن ، تعمل في جميع العمليات تقريبًا: الصب ، واللحام ، والتزوير ، وتوفر أعلى مستوى من جودة العمل.

كصناعة ذات ظروف قاسية للعمالة البشرية (مما يعني درجات حرارة عالية وتلوث) ، يتم استخدام الروبوت إلى حد كبير في عملية الصب. يتم تجميع الآلات من كوكا حتى في المسابك.

تلقت صناعة المواد الغذائية أيضًا معدات لأغراض الإنتاج من كوكا. "الروبوتات الغذائية" (يتم عرض الصور في المقالة) في الغالب تحل محل الأشخاص في المناطق ذات الظروف الخاصة. يتم توزيعها في إنتاج الآلات التي توفر مناخًا محليًا في غرف ساخنة معدرجة حرارة لاتتعدى 30 درجة مئوية. تعالج الروبوتات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ اللحوم ببراعة ، وتشارك في إنتاج منتجات الألبان ، وبالطبع تكديس المنتجات وتعبئتها بالطريقة المثلى.

من الصعب المبالغة في تقدير مساهمة هذه الأجهزة في صناعة السيارات. وفقًا للخبراء ، فإن أقوى الآلات وأكثرها إنتاجية اليوم هي بالضبط روبوتات "Cook". صور هذه الأجهزة التي تنفذ مجموعة كاملة من عمليات التجميع التلقائي مثيرة للإعجاب. في الوقت نفسه ، حان الوقت حقًا للحديث عن الإنتاج الآلي.

يتم توفير معالجة البلاستيك ، وإنتاج البلاستيك ، وتصنيع الأجزاء الأكثر تعقيدًا من المواد المختلفة بواسطة الروبوتات في الإنتاج في بيئة ملوثة ضارة حقًا بصحة الإنسان.

مجال آخر مهم لتطبيق مجاميع "الطهي" هو النجارة. علاوة على ذلك ، توفر الأجهزة الموصوفة كلاً من تلبية الطلبات الفردية وإنشاء الإنتاج الضخم على نطاق واسع في جميع المراحل - من المعالجة الأولية والنشر إلى الطحن والحفر والطحن.

الأسعار

حاليًا ، هناك طلب على الروبوتات المصنعة من قبل Kuka و Fanuc في أسواق روسيا ورابطة الدول المستقلة. تتراوح أسعارها من 25000 إلى 800000 روبل. يفسر هذا الاختلاف المثير للإعجاب وجود نماذج مختلفة: سعة منخفضة قياسية (5-15 كجم) ، خاصة (حل المهام الخاصة) ، متخصصة (تعمل في بيئة غير قياسية) ، ذات سعة كبيرة (تصل إلى 4000 طن))

الاستنتاجات

يجب الاعتراف بأن إمكانات الروبوتات الصناعية لا تزال غير مستغلة بالكامل. في الوقت نفسه ، وبفضل جهود المتخصصين ، تتيح التقنيات الحديثة تنفيذ أفكار أكثر جرأة من أي وقت مضى.

الحاجة إلى زيادة إنتاجية الاقتصاد العالمي وتعظيم نصيب العمالة البشرية الفكرية بمثابة حوافز قوية لتطوير المزيد والمزيد من أنواع وتعديلات الروبوتات الصناعية.