Что такое робот манипулятор
Робот-манипулятор: разработка и применение
Смотрите также
Робот-манипулятор – это машина, осуществляющая заранее заложенные в ее программу действия.
Часто такие агрегаты называют «руки-роботы», так как они имитируют движение человеческой руки.
Установки могут выполнять большое количество операций, от упаковки продукции до сборки масштабных конструкций. Наиболее широко они используются на различных производственных предприятиях.
Разработка робота-манипулятора
Первые роботы-манипуляторы создавались для работы с опасными веществами – они служили для перемещения радиоактивных материалов. Разработка первого автоматического электромеханического робота-манипулятора закончилась в 1947 году.
Такие установки могли только осуществлять захват и перемещение предметов, точности в их работе не было.
Уже через год был создан манипулятор, сила схвата которого контролировалась человеком.
После 1950 года началась разработка робота-манипулятора для нужд производственной сферы. Погрузочно-разгрузочный аппарат стал первым запатентованным программируемым устройством для переноски предметов.
До сих пор наибольшее количество устройств-манипуляторов изготавливается для применения на промышленных предприятиях.
Робот-манипулятор: основные узлы робота и их обслуживание
Каждый робот-манипулятор может иметь особенную конструкцию, однако все устройства состоят из двух основных систем: исполнительной и управляющей.
Основу установки составляет ее корпус, на котором устанавливаются и закрепляются все элементы робота.
Рабочий инструмент или устройство захвата является рабочим органом, который непосредственно осуществляет воздействие на необходимый предмет. На каждом производстве в зависимости от назначения рабочий орган робота будет отличаться.
Рабочий орган соединен с механизмом его перемещения, который переносит инструмент в заданную точку.
Контроль и координация движения рабочего органа осуществляется через управляющую систему.
Работа конструкции обеспечивается с помощью привода, который преобразует энергию в механические движения манипулятора.
Устройство управления включает в себя пульт, запоминающие и вычислительные приборы, блоки управления приводами и другим технологическим оборудованием.
Робот может осуществлять вращательные и поступательные движения за счет наличия в конструкции подвижных узлов.
Одним из факторов, тормозящих процесс внедрения манипуляторов на производства, является то, что узлы робота преждевременно изнашиваются.
Для увеличения срока службы и облегчения обслуживания дорогостоящих аппаратов на этапе производства деталей разработчики применяют инновационные смазочные материалы, реализующие технологию долговременной сухой смазки.
Антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY создают на поверхности элементов износостойки слой, не требующий обновления на протяжении всего срока эксплуатации узлов.
Так, на шестерни рулевых механизмов роботов-манипуляторов наносят материалы MODENGY 1005 и MODENGY 1066. Благодаря этому снижается трение, предотвращается скачкообразное движение, повышается надежность работы и точность позиционирования изделий на сборочном конвейере.
Промышленные роботы-манипуляторы
Автоматизацию производственных предприятий обеспечивают промышленные роботы-манипуляторы. Они осуществляют монотонную работу, которая требует высокой точности.
Преимуществами замены ручного труда машинным разработчики называют отсутствие необходимости в прерывании работы, снижение количества бракованной продукции, увеличение производительности, исключение влияния «человеческого фактора» и другие.
Промышленные роботы-манипуляторы могут выполнять разнообразные производственные операции, среди наиболее распространенных выделяют:
Внедрение роботов-манипуляторов на производство позволяет снизить время на осуществление операций и повысить их точность. Однако выгода от применения таких аппаратов небезусловна. Необходимость больших инвестиций и риск ухудшения ситуации на рынке труда заставляет некоторые производственные компании отказаться о приобретения автоматических «работников».
Присоединяйтесь
© 2004 – 2021 ООО «АТФ». Все авторские права защищены. ООО «АТФ» является зарегистрированной торговой маркой.
Классификация и виды промышленных роботов манипуляторов
Один из наиболее востребованных вариантов промышленного оборудования — робот-манипулятор. Эти машины управляются дистанционно и являются неотъемлемым элементом многих технологических процессов, особенно тех, что опасны для человека или вредны для здоровья. Наиболее эффективны промышленные роботы-манипуляторы в составе автоматизированных производственных систем. Их использование позволяет повысить уровень качества и увеличить производительность выполняемых работ. Отличный выбор такого оборудования предлагает компания «ДС-Роботикс» в нашем каталоге.
Особенности и разновидности манипуляторов
Промышленные роботы-манипуляторы этого типа относятся к профессиональному оборудованию. Их конструкция позволяет имитировать движение руки человека. Отличительной чертой подобных устройств является их способность выполнять задачи, которые являются физически невозможными для человека.
Разработаны такие приспособления специально для модернизации производств и повышения экономической отдачи от них. Ещё одна причина роста их популярности — снижение или даже полное исключение производственных травм. При этом непосредственное присутствие человека при выполнении операций не требуется. Работники предприятия могут удалённо управлять роботом.
Главное различие между такими устройствами заключается в дополнительном навесном оборудовании. В зависимости от сферы использования и технического задания, промышленный робот-манипулятор может быть оснащён следующими механизмами:
Преимущества промышленного робота-манипулятора
Преимущества использования оборудования данного типа очевидны: существенно повышается точность выполняемых операций, возрастает их безопасность, снижается количество брака. Помимо этого, робот выдерживает большие нагрузки в течение длительного времени. Человек так работать не может. Соответственно, рентабельность производства существенно возрастает. Поэтому промышленные роботы достаточно быстро окупают влажения на их покупку и внедрение.
Чтобы заменить человека на производстве, нужна его усовершенствованная копия – к такому выводу пришли инженеры, впервые создавшие робототехнику. Однажды это открытие стало настоящим техническим прорывом, а сегодня используется предприятиями едва ли не во всех отраслях производства.
Промышленный манипулятор – это тип робота, который по внешнему исполнению, функционалу подобен человеческой руке. Он может работать как самостоятельное устройство или являться составным элементом роботизированного комплекса. Он управляется дистанционно, сводя к минимуму вовлеченность специалистов в физически сложную, монотонную механическую работу.
ДС-РОБОТИКС предлагает широкий выбор производственных роботов манипуляторов? с которым можно ознакомиться в каталоге.
Устройство робота-манипулятора
Роботизированная рука управляется при помощи программного обеспечения. Конструкция не подразумевает наличия гидравлики или пневматики – все процессы построены на электромеханике.
В структуру входит ряд компонентов.
Система состоит из следующих элементов:
Классифицируют их по широкому диапазону признаков. Приведем основные из них.
2. По степени подвижности: от 2 до 6 уровня. Чем выше параметр, тем более точно робот-манипулятор производит наклоны, сжатие, вращение – другими словами, имитирует движение человеческой руки.
3. По типу операций:
Автоматизированные устройства помогают повысить эффективность предприятий в различных сферах: металлургии, автомобилестроении, химической, пищевой, легкой промышленности – это далеко не все направления.
На мировом рынке существует большой выбор роботизированных комплексов. Новые технологии становятся все более доступными также для малого и среднего бизнеса. Приобретение промышленного манипулятора – это не расход, а инвестиция! Сферы применения в производстве разнообразны.
Почему стоит купить робота-манипулятора
Внедрение роботизированного манипулятора позволяет тысячам предприятий решать несколько важнейших задач:
Современные роботокомплексы, с одной стороны, представляют собой сложные высокотехнологичные системы, а с другой, они просты в эксплуатации. Не нужно быть программистом, чтобы научиться ставить перед машиной производственные задачи. Более того, многие управляются голосом! Всю самую сложную работу берем на себя: наши инженеры полностью подготовят машины к использованию, так что вашим сотрудникам останется задавать простые алгоритмы и контролировать качество работы.
Каждый клиент задается вопросом сколько стоит промышленный робот с установкой и обучением сотрудников, ответить сразу на этот вопрос невозможно. Необходимо учесть, что цена уникальна для каждого производства. Просто сообщите ДС-РОБОТИКС, какое оборудование вам необходимо, и мы подскажем выгодное решение. Наши специалисты сопровождают каждый проект от поступления заявки до внедрения оборудования в работу производственного комплекса. Мы научим ваших сотрудников работать с новой техникой и обеспечим сервисное обслуживание.
Что могут и где применяются роботы-манипуляторы
Содержание
Что такое робот-манипулятор
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.
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.
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
Роботы-манипуляторы можно разделить по областям их применения в производстве, в порядке убывания их присутствия в промышленности:
Автомобильная промышленность
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
Компактный шестиосевой робот-манипулятор Yaskawa Motoman MH12 собирает жесткий диск компьютера с помощью сменного захвата.
Металлообработка, машиностроение
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
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
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
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
Иные области
Как выбрать
При выборе роботов-манипуляторов для вашего производства следует обратить внимание на следующие параметры:
Типы роботов-манипуляторов
Какой-то единой классификации роботов-манипуляторов не существует. Можно говорить об устоявшемся на рынке разделении по ряду параметров.
По типу монтажа роботов
Стационарные
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
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)
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)
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
Благодаря своей чувствительности, KUKA LBR iiwa может собирать гибкие детали совместно с человеком или независимо.
Программируемые (автономные)
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
Гибкость программирования позволяет произвольным образом менять количество оладьев в упаковке.
Применение робота-манипулятора для сложной сварки внутри трубы
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:
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:
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
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
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.
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.
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: