Արդյունաբերական ռոբոտների զարգացման պատմությունը. էվոլյուցիան ռոբոտային զենքերից մինչև խելացի արտադրություն

1. Արդյունաբերական ռոբոտների ծագումը Արդյունաբերական ռոբոտների գյուտը կարելի է գտնել մինչև 1954 թվականը, երբ Ջորջ Դևոլը դիմեց ծրագրավորվող մասերի փոխակերպման արտոնագրի համար: Ջոզեֆ Էնգելբերգերի հետ համագործակցելուց հետո ստեղծվեց աշխարհում առաջին ռոբոտային Unimation ընկերությունը, և առաջին ռոբոտը գործարկվեց General Motors-ի արտադրության գծում 1961 թվականին՝ հիմնականում ձուլման մեքենայից մասեր հանելու համար: Հիդրավլիկ սնուցմամբ ունիվերսալ մանիպուլյատորների մեծ մասը (Unimates) վաճառվել են հաջորդ տարիներին, որոնք օգտագործվել են մարմնի մասերի մանիպուլյացիայի և կետային եռակցման համար: Երկու հավելվածներն էլ հաջող էին, ինչը ցույց է տալիս, որ ռոբոտները կարող են հուսալի աշխատել և երաշխավորել ստանդարտացված որակ: Շուտով շատ այլ ընկերություններ սկսեցին մշակել և արտադրել արդյունաբերական ռոբոտներ: Ծնվեց նորարարությամբ առաջնորդվող արդյունաբերություն: Այնուամենայնիվ, երկար տարիներ պահանջվեցին, որպեսզի այս արդյունաբերությունը դառնա իսկապես շահութաբեր:
2. Սթենֆորդ Արմ. մեծ առաջընթաց ռոբոտաշինության մեջ Նորարար «Սթենֆորդ Արմ»-ը նախագծվել է Վիկտոր Շեյնմանի կողմից 1969 թվականին՝ որպես հետազոտական ​​նախագծի նախատիպ: Նա ինժեներ-մեխանիկական ճարտարագիտության բաժնի ուսանող էր և աշխատում էր Սթենֆորդի արհեստական ​​ինտելեկտի լաբորատորիայում: «Սթենֆորդ Արմ»-ն ունի 6 աստիճան ազատություն, իսկ ամբողջությամբ էլեկտրիֆիկացված մանիպուլյատորը կառավարվում է ստանդարտ համակարգչի՝ PDP-6 կոչվող թվային սարքի միջոցով։ Այս ոչ անտրոպոմորֆ կինեմատիկական կառուցվածքն ունի պրիզմա և հինգ պտտվող միացում, ինչը հեշտացնում է ռոբոտի կինեմատիկական հավասարումները՝ դրանով իսկ արագացնելով հաշվողական հզորությունը: Շարժիչի մոդուլը բաղկացած է DC շարժիչից, ներդաշնակ շարժիչից և շարժման փոխանցման ռեդուկտորից, պոտենցիոմետրից և արագաչափից՝ դիրքի և արագության հետադարձ կապի համար: Հետագա ռոբոտի դիզայնը խորապես ազդվել է Շեյնմանի գաղափարների վրա:

3. Լիովին էլեկտրիֆիկացված արդյունաբերական ռոբոտի ծնունդը 1973 թվականին ASEA-ն (այժմ՝ ABB) գործարկեց աշխարհում առաջին միկրոհամակարգիչով կառավարվող, ամբողջությամբ էլեկտրիֆիկացված արդյունաբերական IRB-6 ռոբոտը: Այն կարող է իրականացնել շարունակական ուղու շարժում, որը նախապայման է աղեղային եռակցման և մշակման համար: Հաղորդվում է, որ այս դիզայնը ապացուցել է, որ շատ ամուր է, և ռոբոտի ծառայության ժամկետը մինչև 20 տարի է: 1970-ականներին ռոբոտներն արագորեն տարածվեցին ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ՝ հիմնականում եռակցման և բեռնման և բեռնաթափման համար:

4. SCARA ռոբոտների հեղափոխական ձևավորում 1978 թվականին Ճապոնիայի Յամանասի համալսարանում Հիրոշի Մակինոյի կողմից մշակվել է ընտրովի համապատասխան հավաքման ռոբոտ (SCARA): Չորս առանցք ունեցող այս էժան դիզայնը հիանալի կերպով հարմարեցված էր փոքր մասերի հավաքման կարիքներին, քանի որ կինեմատիկական կառուցվածքը թույլ էր տալիս ձեռքերի արագ և համապատասխան շարժումներ: Ճկուն հավաքման համակարգերը, որոնք հիմնված են SCARA ռոբոտների վրա, լավ արտադրանքի նախագծման համատեղելիությամբ, մեծապես նպաստել են մեծ ծավալի էլեկտրոնային և սպառողական արտադրանքների զարգացմանն ամբողջ աշխարհում:
5. Թեթև և զուգահեռ ռոբոտների մշակում Ռոբոտի արագության և զանգվածի պահանջները հանգեցրել են նոր կինեմատիկական և փոխանցման նախագծման: Վաղ օրերից ռոբոտի կառուցվածքի զանգվածի և իներցիայի կրճատումը հետազոտության հիմնական նպատակն էր: Մարդու ձեռքի քաշի 1:1 հարաբերակցությունը համարվում էր վերջնական չափանիշ: 2006 թվականին այս նպատակին հասավ KUKA-ի թեթև ռոբոտը: Այն իրենից ներկայացնում է յոթ աստիճան ազատության կոմպակտ ռոբոտի թեւ՝ ուժի կառավարման առաջադեմ հնարավորություններով: Թեթև քաշի և կոշտ կառուցվածքի նպատակին հասնելու մեկ այլ միջոց ուսումնասիրվել և հետամուտ է եղել 1980-ական թվականներից, այն է՝ զուգահեռ հաստոցների մշակումը: Այս մեքենաները միացնում են իրենց վերջնական էֆեկտորները մեքենայի բազայի մոդուլին 3-ից 6 զուգահեռ փակագծերի միջոցով: Այս, այսպես կոչված, զուգահեռ ռոբոտները շատ հարմար են բարձր արագության (օրինակ՝ բռնելու), բարձր ճշգրտության (օրինակ՝ մշակման համար) կամ բարձր բեռներ վարելու համար: Այնուամենայնիվ, նրանց աշխատանքային տարածքն ավելի փոքր է, քան նմանատիպ սերիական կամ բաց օղակի ռոբոտները:

6. Դեկարտյան ռոբոտներ և երկու ձեռքով ռոբոտներ Ներկայումս դեկարտյան ռոբոտները դեռևս իդեալականորեն հարմար են այնպիսի ծրագրերի համար, որոնք պահանջում են լայն աշխատանքային միջավայր: Ի լրումն ավանդական դիզայնի, որն օգտագործում է եռաչափ ուղղանկյուն թարգմանության առանցքներ, Գուդելը 1998-ին առաջարկել է ակոսավոր տակառի շրջանակի կառուցվածք: Այս հայեցակարգը թույլ է տալիս ռոբոտի մեկ կամ մի քանի ձեռքերին հետևել և շրջանառել փակ փոխանցման համակարգում: Այս կերպ ռոբոտի աշխատանքային տարածքը կարող է բարելավվել բարձր արագությամբ և ճշգրտությամբ։ Սա կարող է հատկապես արժեքավոր լինել լոգիստիկայի և մեքենաների արտադրության մեջ: Երկու ձեռքերի նուրբ աշխատանքը շատ կարևոր է հավաքման բարդ առաջադրանքների, միաժամանակ շահագործման մշակման և մեծ օբյեկտների բեռնման համար: Առաջին կոմերցիոն հասանելի երկու ձեռքով համաժամանակյա ռոբոտը ներկայացվել է Motoman-ի կողմից 2005 թվականին: Որպես երկու ձեռքով ռոբոտ, որը նմանակում է մարդու ձեռքի հասանելիությունն ու ճարտարությունը, այն կարող է տեղադրվել մի տարածքում, որտեղ նախկինում աշխատողներն էին աշխատում: Հետեւաբար, կապիտալ ծախսերը կարող են կրճատվել: Այն ունի 13 շարժման առանցք՝ 6 յուրաքանչյուր ձեռքում, գումարած մեկ առանցք հիմնական պտտման համար:
7. Շարժական ռոբոտներ (AGVs) և ճկուն արտադրական համակարգեր Միևնույն ժամանակ, ի հայտ եկան արդյունաբերական ռոբոտաշինության ավտոմատ կառավարվող մեքենաները (AGVs): Այս շարժական ռոբոտները կարող են շարժվել աշխատանքային տարածքում կամ օգտագործվել կետից կետ սարքավորումների բեռնման համար: Ավտոմատացված ճկուն արտադրական համակարգերի (FMS) հայեցակարգում AGV-ները դարձել են ուղու ճկունության կարևոր մաս: Սկզբում AGV-ները շարժման նավարկության համար հիմնվում էին նախապես պատրաստված հարթակների վրա, ինչպիսիք են ներկառուցված լարերը կամ մագնիսները: Մինչդեռ ազատ նավարկվող AGV-ները օգտագործվում են լայնածավալ արտադրության և լոգիստիկայի ոլորտում: Սովորաբար նրանց նավարկությունը հիմնված է լազերային սկաներների վրա, որոնք ապահովում են ներկայիս իրական միջավայրի ճշգրիտ 2D քարտեզ՝ ինքնավար դիրքորոշման և խոչընդոտներից խուսափելու համար: Սկզբից համարվում էր, որ AGV-ների և ռոբոտների ձեռքերի համակցությունը կարող է ավտոմատ կերպով բեռնել և բեռնաթափել հաստոցները: Բայց իրականում այս ռոբոտային զենքերն ունեն տնտեսական և ծախսային առավելություններ միայն որոշակի կոնկրետ դեպքերում, ինչպիսիք են կիսահաղորդչային արդյունաբերության բեռնման և բեռնաթափման սարքերը:

8. Արդյունաբերական ռոբոտների զարգացման յոթ հիմնական միտումները 2007թ.-ի դրությամբ արդյունաբերական ռոբոտների էվոլյուցիան կարող է նշանավորվել հետևյալ հիմնական միտումներով. արագությունը, բեռնվածքի հզորությունը, խափանումների միջև միջին ժամանակը MTBF) զգալիորեն բարելավվել են: 2. ԱՀ տեխնոլոգիայի և ՏՏ բաղադրիչների ինտեգրում. Անձնական համակարգչի (PC) տեխնոլոգիան, սպառողական մակարդակի ծրագրակազմը և պատրաստի բաղադրիչները, որոնք բերվել են ՏՏ արդյունաբերության կողմից, արդյունավետորեն բարելավել են ռոբոտների ծախսարդյունավետությունը: Այժմ արտադրողների մեծամասնությունը ինտեգրում է ԱՀ-ի վրա հիմնված պրոցեսորները, ինչպես նաև ծրագրավորումը, հաղորդակցությունը և սիմուլյացիան կարգավորիչի մեջ և օգտագործում են բարձր եկամտաբերության շուկան՝ պահպանելու այն ՏՏ շուկան: 3. Բազմառոբոտների համատեղ կառավարում – Բազմաթիվ ռոբոտները կարող են ծրագրավորվել և համակարգվել և համաժամացվել իրական ժամանակում կարգավորիչի միջոցով, որը թույլ է տալիս ռոբոտներին ճշգրիտ աշխատել մեկ աշխատանքային տարածքում: 4. Տեսողության համակարգերի լայն տարածում – Օբյեկտների ճանաչման, դիրքավորման և որակի վերահսկման տեսողության համակարգերը գնալով դառնում են ռոբոտի կարգավորիչների մաս:5. Ցանցային կապ և հեռակառավարում – Ռոբոտները ցանցին միացված են դաշտային ավտոբուսի կամ Ethernet-ի միջոցով ավելի լավ կառավարելու, կազմաձևման և սպասարկման համար:6. Նոր բիզնես մոդելներ – Նոր ֆինանսական պլանները վերջնական օգտագործողներին թույլ են տալիս վարձակալել ռոբոտներ կամ ունենալ պրոֆեսիոնալ ընկերություն կամ նույնիսկ ռոբոտ մատակարարող ռոբոտի միավոր, որը կարող է նվազեցնել ներդրումային ռիսկերը և խնայել գումար:7. Վերապատրաստման և կրթության հանրահռչակում – Ուսուցումն ու ուսուցումը դարձել են կարևոր ծառայություններ ավելի շատ վերջնական օգտագործողների համար՝ ռոբոտաշինությունը ճանաչելու համար: – Պրոֆեսիոնալ մուլտիմեդիա նյութերն ու դասընթացները նախատեսված են ինժեներներին և աշխատուժին կրթելու համար, որպեսզի նրանց հնարավորություն ընձեռվի արդյունավետ պլանավորել, ծրագրավորել, գործել և պահպանել ռոբոտային ստորաբաժանումները:

,