Что это?
Это статья об индустриальном применении робототехники. Применение роботов в промышленности началось, по историческим меркам, не так давно - чуть больше, чем полвека назад, но сейчас уже мало какое производство можно представить себе без автоматических линий, без стальных манипуляторов и зорких стеклянных зрачков роботов - эти железные ребята прочно вошли в большинство производственных процессов и уходить не собираются.Несмотря на такое обширное, почти повсеместное распространение роботов, лишь специалисты в полной мере представляют себе весь спектр их возможностей. В этой статье мы приоткроем дверь в мир промышленной робототехники для широкого круга читателей: опишем некоторые разновидности производственных роботов и сферы их применения. Нельзя объять необъятное в одной статье, но, если читателям будет интересно, мы обязательно продолжим.
Так какие они бывают - роботы?
Есть несколько классификаций промышленных роботов: по типу управления, по степени мобильности, по области применения и специфике совершаемых операций.
По типу управления:
Управляемые роботы: требуют, чтобы каждым их движением управлял оператор. В силу узости областей применения распространены мало. Да и не совсем роботы.
Автоматы и полуавтономные роботы: действуют строго по заданной программе, зачастую не имеют сенсоров и не способны корректировать свои действия, не могут обойтись без участия рабочего.
Автономные: могут совершать запрограммированный цикл действий без участия человека, согласно заданным алгоритмам и корректируя свои действия по мере необходимости. Такие роботы способны полностью перекрыть поле деятельности на своем участке конвейера, без привлечения живой рабсилы.
По функциям и сфере применения:
Роботы разделяются по назначению и исполняемым функциям, вот лишь некоторые из них: промышленные роботы бывают универсальные, сварочные, машиностроительные, режущие, комплектовочные, сборочные, упаковочные, складские, малярные.
Это далеко не полный перечень: количество всевозможных вариантов постоянно растет и все перечислить невозможно в рамках одной статьи. Можно лишь с уверенностью сказать о том, что вряд ли найдется такая область человеческой деятельности, где роботы не смогли бы сделать труд человека более творческим, взяв всю монотонную и опасную часть работы на себя.
Другие методы классификации
У каждой энциклопедии, каждого справочника и каждого производителя своя классификация и типология роботов. Что и не удивительно - зачастую она определяется сугубо специфическими нуждами и частным подходом того, кто её составляет.
Помешает ли это нам рассмотреть некоторые образцы и понять - что же они умеют? Нет. Начнем.
Рассмотрим образцы
Среди промышленных роботов широко известна продукция таких фирм, как Kuka, Fanuc, Universal Robots, некоторые образцы которых мы рассмотрим чуть ниже.
Очень интересным представляется подход компании Stratasys, которая создала промышленный аппарат нового типа - гибрид робота и 3D-принтера.Конечно, любой 3D-принтер обладает признаками робота, но тут - это совершенно традиционной формы роботизированный манипулятор, имеющий в том числе и функцию FDM-печати. Stratasys Infinite-Build 3D Demonstrator предназначен, прежде всего, для авиационного и космического производства, в котором так важна его способность производить печать на вертикальных поверхностях неограниченной площади, в соответствии с концепцией “infinite-build” - “бесконечное построение”. С работой над проектом связаны такие монстры, как аэрокосмический гигант Boeing и автоконцерн Ford, которые предоставили Stratasys спецификации по необходимым характеристикам получаемых изделий.Восьмиосевой механизм манипулятора, обилие специально разработанных композитных материалов для печати, традиционно высокое качество изготовления - все говорит нам о том, что у этого аппарата и его потомков большое будущее. 3D Systems - Figure 4
Figure 4 компании 3D Systems - модульная робототехническаяя система для автоматизации стереолитографической 3D-печати, ни больше, ни меньше.
Это целый автоматический комплекс, который способен производить новые изделия каждые несколько минут - в отличие от нескольких часов на обычных SLS-принтерах.
Кроме того, в цикл уже включены и такие этапы, как промывка, отделение поддержек и дозасветка, а не только первичная экспозиция. Все это Figure 4 делает сам, без вмешательства оператора в процесс работы.Благодаря модульности, на основе Figure 4 можно создать достаточно крупные автоматические линии, используя стандартные компоненты.
Этот комплекс был представлен общественности в этом году, на выставке The International Dental Show в Кёльне, как и новый 3D-принтер ProJet CJP 260Plus - полноцветный 3D-принтер предназначенный для анатомического моделирования медицинских изделий и быстрого прототипирования любых промышленных образцов.Принтер также роботизирован - снабжен системой автоматической загрузки, удаления и переработки печатного порошка.Можно с уверенностью сказать, что комплексный подход к 3D-печати - часть производственной культуры будущего. Он даст радикально новое сочетание скорости, точности, удобства и снижения себестоимости изделий.
Carbon - Carbon SpeedCell
Carbon SpeedCell - технологическое решение от компании Carbon, которое включает в себя новый 3D-принтер The M2, работающий по технологии CLIP, и финишинговый аппарат для стереолитографических распечаток Smart Part Washer.
CLIP - технология бесслойной стереолитографической печати, обеспечивающая скорость от 25 до 100 раз быстрее обычной SLS и новый уровень качества поверхности.Система CLIP (Continuous Liquid Interface Production) позволяет получить невозможные ранее формы изделий требующие минимальной постобработки. Точных характеристик аппаратного комплекса производитель пока не предоставил, но сам подход уже радует - это почти готовое решение для любой мастерской, в которой требуется стереолитографическая печать.
DMG MORI - LASERTEC 65 3D
Аппарат сочетающий в себе несколько разных подходов к обработке деталей: это и классический фрезерный станок с программным управлением - пятиосевой и весьма точный, и лазерный режущий инструмент с теми же степенями свободы, и печатающий металлом 3D-принтер с технологией лазерного напыления. Сложно представить себе операцию, которую не смог бы произвести этот станок с металлической деталью. Гибридный подход: фрезеровка заготовки, наплавление недостающих деталей или печать с нуля и чистовая обработка - все операции могут произведены с деталью за один подход, в рамках одной заданной программы, без прерывания технологического цикла. Размер обрабатываемой и/или печатаемой детали составляет до 600 на 400 мм, а вес может быть до 600 кг.Такое МФУ для работы по металлу уже многое изменило в культуре производства штучных и мелкосерийных изделий, а в ближайшее время подобный подход может распространиться и на серийное производство.
EOS - Additive Manufacturing
Компания EOS создала манипуляторы, которые способны производить различные операции, где требуется захват и перемещение детали. Разработки EOS в этой области основываются на наблюдениях за поведением животных, в частности - этот манипулятор создан по примеру хобота слона.Такой робот-манипулятор может быть использован во множестве промышленных операций, как то: в транспортировке и упаковке, в перемещении деталей из одной рабочей зоны в другую, например - из 3D-принтера в камеру пост-обработки, чтобы исключить участие человека на этом этапе.
Вот так он устроен:Также компания спонсирует и представляет проект Roboy - это мобильный гуманоидный робот, который способен выполнять любые движения свойственные человеку и служить помощником на производстве.
Concept Laser и Swisslog - M Line Factory
Известный производитель печатающих металлом 3D-принтеров, Concept Laser заключил соглашение с компанией Swisslog, их общий проект - M Line Factory, это система перемещения металлических 3D-печатных деталей между станками Concept Laser с помощью роботов Swisslog.Компании продолжают совершенствование аппаратных комплексов для 3D-печати металлом. Роботизированные составляющие этих машин способны провести деталь через весь цикл - от загрузки проекта в память, до выхода готового изделия на склад, - без необходимости вмешательства оператора.
Additive Industries - The MetalFAB1 Единственная в своем роде установка - единая система для печати, транспортировки из рабочей камеры и хранения готовых деталей. Фактически - готовый цех металлической 3D-печати в одном корпусе.Существуют роботы, которые способны выполнять функции сварочных и фрезерных станков c программным управлением.А также такие, которые обслуживают традиционные фрезерные ЧПУ-станки, увеличивая их производительность.Вот так с этим справляется упомянутый выше Sawyer:Выводы:
Роботы в современной промышленности везде. Они в любом цеху и в любой области производства. И это нормально: роботы экономят деньги работодателей, а рабочих спасают от вредной и монотонно-отупляющей работы; роботы работают круглосуточно и безостановочно; роботы намного точнее живых рабочих - они не устают, у них не “замыливается глаз”, их сенсоры и системы позиционирования способны сохранять точность до сотых долей миллиметра.
Пока мы видим их еще не везде - многие производственные процессы скрыты от рядового пользователя, да и не особо интересны обычно, - но совсем скоро невозможно будет не замечать того, что подавляющая часть всех материальных благ производится умными машинами.
Хотите больше интересных новостей из мира 3D-технологий?
Научно-технический прогресс на месте не стоит. Новейшие технологии всё больше размывают границы между фантазией и реальностью.
Роботы уже давно перестали быть научной фантастикой. Сегодня они наши незаменимые помощники во многих отраслях деятельности. В этой статье мы посмотрим как выглядят и что умеют самые совершенные на сегодняшний день роботы.
Марсоход Curiosity
Самый совершенный на сегодняшний день марсоход третьего поколения. На его разработку NASA потратили 10 лет и 2,5 млрд. долларов. По сути это автономная химическая лаборатория на колёсах, размером с небольшой автомобиль. Его создали специально для исследования кратера Гейла. Curiosity буквально напичкан всевозможными приборами и датчиками, которые умеют делать практически всё от съёмки фото в выском разрешении до спектрального анализа твёрдых грунтовых пород.
Geminoid DK
Это один из самых реалистичных человекоподобных роботов. Его построил Хироши Исигуро вместе со своими коллегами из Japan’s Advanced Telecommunications Research Institute International. Внешность этого робота является точной копией профессора Хенрика Шарфе из Aalborg University. Geminoid DK может управляться дистанционно, с помощью передовой технологии захвата движений. Она позволяет машине имитировать выражение лица и точно повторять движения.
Baxter
Бакстер - необычный промышленный робот, хоть и выглядит вполне заурядно. Такие модели можно встретить практически на всех более-менее современных машиностроительных предприятиях. Главная его особенность заключается в повышенной безопасности. Обычные промышленные роботы такой чертой совсем не отличаются. Если человеку непосчастливится попасть под их механические руки-клещи, то всё может кончиться достаточно печально. Но только не в случае с Бакстером. В его «голове» находится камера, которая следит, чтобы в поле деятельности не было инородных предметов. Если таковые попадаются, то ультразвуковые моторы, контролирующие захваты механических «рук» автоматически отпускают «клещи».
Paul
Paul, пожалуй, меньше всего похож на робота в привычном нам понимании. Но то, что он делает - просто потрясающе. Это настоящий робот-художник, который состоит из одной лишь механической руки, которая держит карандаш или авторучку. Процесс рисования предельно прост: человек садиться напротив камеры, которая сканирует его лицо, а затем «рука» Paul начинает рисовать портрет. Причём рисует робот не по шаблону, каждый портрет даже одного и того же человека, получается уникальным. В его рисунках действительно есть какой-то стиль.
WildCat
Разработка знаменитой компании Boston Dynamics. Это робот-разведчик, который способен передвигаться по пересечённой местности, а в режиме галопа может разгоняться до 25,7 км/ч. Да-да, этот робот умеет скакать галопом. А ещё резко останавливаться и разворачиваться. Кроме того WildCat невероятно устойчивый «уронить» его - настоящая проблема.
S-One
Робот-спасатель от японской компании Schaft, которую в итоге купила Google (также как и Boston Dynamics, кстати). S-One небольшой, коренастый, крайне устойчивый и очень сильный робот. Он может поднимать тяжести, орудовать дрелью, легко справляется с вентилями и дверными ручками. Благодаря особым новейшим разработкам создателям робота удалось добиться невероятной быстроты и плавности выполнения поставленных задач.
Sub1
Этого робота создали двое разработчиков программного обеспечения из США Джей Флэтлэнд и Пол Роуз. Робот состоит из 6 шаговых двигателей, 4 веб-камер и небольшого числа общедоступных деталей. А основная его задача - собирать кубик Рубика. И делает он это, вы только вдумайтесь, менее, чем за одну секунду. Среди людей рекорд по скоростной сборке кубика Рубика принадлежит сейчас американскому подростку Лукасу Эттеру. Осенью 2015 года он собрал кубик за 4,9 секунды. Роботу Sub1 понадобилось всего 0,887 секунды.
Row-bot
Новейшая разработка учёных из Бристольского университета. Row-bot - это прототип робота, который предназначен для того, чтобы передвигаться по поверхности загрязнённых водоёмов и поедать микробы, которые, собственно и делают воду грязной. Примечательно, что «съеденных» микробов Row-bot использует как биотопливо для выработки энергии и продолжения работы.
M-2000iA/1700L
Японская компания FANUC разработала самого сильного робота в мире. Название у него, конечно, не очень благозвучное, но зато возможности поистине впечатляющие. Робот-силач с «размахом руки» 4,7 метра, может поднимать предметы весом до 1700 кг. Предыдущий самый сильный робот планеты Titan, мог манипулировать предметами весом до 1 тонны, но и «рука» у него была чуть длиннее - 6,5 метров.
Atlas
Компания Boston Dynamisc не так давно представила широкой публике новое поколение своего робота под название Atlas. B его способности просто поражают воображение. Двуногий человекоподобный робот легко гуляет по зимнему лесу с очень сложным рельефом. При этом он сохраняет равновесие даже тогда, когда его ноги проваливаются в снег. Но если всё-таки упадёт, робот способен самостоятельно подняться практически из любого положения.
С чем ассоциируется у вас понятие о робототехнике? Согласитесь, воображение рисует нечто, человекоподобное, с механическими руками и ногами, либо, паукообразное, а ещё, обязательно представляется знаменитая собака-робот. Одним словом, представление о роботах у многих достаточно узкое и однобокое.
На самом деле, в современном мире, роботы – довольно востребованы. Их используют в абсолютно различных сферах жизни, о которых многие могут даже не догадываться.
Медицина
Самым удивительным образом роботы спасают человеческие судьбы, а иногда, и жизни. Возможно, вы не догадываетесь, но современные протезы конечностей напрямую связаны с робототехникой. Неподвижные искусственные руки остались в далёком прошлом, нынешние протезы умеют двигать пальчиками. Их управление напрямую связано с электрическими импульсами, передаваемыми телом.
Впрочем, искусственные конечности – не единственная заслуга роботов в медицине. Самые прогрессивные экземпляры умеют проводить высокотехнологичные операции!
Космос
Наверное, ни у кого не возникнет сомнений в том, что космос словно предназначен для обитания роботов. И действительно, если посмотреть на историю освоения космоса, можно увидеть, что большая часть космических исследований легла именно на плечи роботов. Луноход, Марсоход и робот-аватар – наиболее известные из космороботов. На самом деле, их разновидностей достаточно много, все они предназначены для работы в условиях космоса и выполняют действия, которые для человека оказались бы непосильными или крайне опасными.
Системы безопасности
Отлично проявляют себя роботизированные системы в сфере безопасности. Эти роботы первыми обнаруживают пожароопасные ситуации и успешно предотвращают их.
Современные военные учения максимально приближены к условиям реальности, благодаря роботам, имитирующим противника. Роботы для военных учений не отличаются стильным дизайном, но достаточно хорошо имитируют человеческие импульсы и повадки.
Также, роботы способны проводить длительное слежение за объектами, вызывающими подозрение у органов правопорядка.
Производство и быт
Невозможно представить себе современные заводы без роботизированной техники. Роботы выполняют множество самых различных операций. В основном – это действия, требующие многократного повторения и высокой точности. Зачастую применение роботов спасает целые отрасли промышленности. Ведь их применение позволяет значительно увеличить производительность труда, освободив при этом человеческие ресурсы для решения более важных задач.
Отлично применимы роботы и в быту. Самые известные из них – робот-пылесос и газонокосильщик. Также, можно встретить роботов специально разработанных для выполнения более сложных бытовых задач.
Развлечения
Ну и конечно же, никто не отменял роботов, призванных нести людям радость, развлекая их своими умениями. В большинстве своём, такие роботы представляют мир детских игрушек: всевозможные поющие и танцующие животные, интерактивные игрушки, радиоуправляемые машины и вертолёты. Впрочем, роботы для развлечения взрослых отличаются от детских, разве что, размерами.
Роботы все больше покоряют этот мир, становясь все более совершенными. Где только они не помогают человеку - и в космосе, и на производстве, и в медицине. О них снимают кино, они служат для развлекательных целей.
На верхнем снимке вы можете увидеть инженера из Франции рядом с прототипом робота Wall-Ye, предназначение которого заключается в обрезании лозы винограда. Робот всего 50х60 сантиметров, у него есть четыре колеса, клешни из металла и шесть веб-камер. GPS-навигатор помогает не заблудиться между лоз, а также проверять качество винограда и почвы. Со временем Wall-Ye сможет подрезать более шестисот виноградных лоз за день. Его изобретатель совершенствовал свое детище последние три года.
Это роботизированное существо напоминающее безголового коня называется LS3. Создало его Министерство Обороны США. Предназначение робота - переноска тяжелых вещей и оборудования для солдат американской армии.
Этот робот делает свои заплывы под льдами Антарктиды. Именно он помог ученым из восьми стран сделать карту подводной поверхности Антарктиды и измерить толщину ледяных покровов. Благодаря этом специалисты разбираются в изменениях климата этой местности.
А вот и "Дрон" - аппарат, который может летать без пилота и экипажа. На фотографии вы можете увидеть его запуск.
Робот "Рекс". Его предназначение - помогать ходить и стоять инвалидам, которые передвигаются в коляске, причем и парализованным тоже. На фотографии вы можете увидеть его в действии. Этот экзоскелет помогает человеку увеличить свою силу за счет каркаса. Биомеханика человека соблюдена.
Автопортрет Curiosity - марсохода, который в начале августа этого года приземлился на Марсе, в кратере Гуйла. Если быть точным - это его камера.
А вот и панорама Марса, снятая роботом.
Роботы, которые исполняют функции саперов. На одном из них находится рюкзак, в котором находится самодельное взрывное устройство, которое нужно разминировать.
Есть роботы, которые могут просто отдыхать, как вот этот, который присел рядом с буддийскими монахами.
А вот еще один "Дрон", который сделали во Франции. Он будет наблюдать за возгораниями, что поможет французским пожарникам быстрее реагировать на них.
Робот, танцующий стриптиз.
Эти солидные парни напоминают инопланетных десантников, не так ли? Эти четвероногие металлические создания создали в США и на фото вы можете видеть их показательную прогулку.
Одна сталелитейная компания из Германии решила организовать интересное мероприятие для подростков и детишек. На фото вы можете увидеть робота из выставки, которая проходила в августе этого года в городе Эссене. Выставка организовывалась для того, чтобы её посетители заинтересовались научно-технической карьерой.
Как обычно отличился очередной мастер на все руки из Китая. Этот пятидесятилетний механик сам сделал двухметрового робота-шиномонтажника, который не только сам двигается, но и накачивает шины автомобилей.
Этот беспилотный разведчик работает на водородном топливе, а разработали его специалисты из компании Боинг. Разработку спонсировали военные США, этот аппарат может четверо суток беспрерывно следить из воздуха за обстановкой на земле.
В Корее, на соревновании для железных существ, выступали вот такие роботы-танцоры.
Еще одна ветка робототехники - роботы, которые максимально схожи с людьми. У этой красотки даже есть имя - HRP-4C или MIIM. Она даже танцует и поет, что весьма неплохо для робота.
Этот железный сапер обезвреживает боеприпасы в Афганистане.
Этот манекен тоже робот. Его изобрели для виртуальной примерки одежды в интернет-магазинах. Он может быть толстым и тонким, женского и мужского пола. Также изобретение ученых из Эстонии имитирует разнообразные телосложения, что дает ему возможность принимать более ста тысяч разных форм.
Неизвестно, для чего создан этот одиннадцатиметровый робот-жук, весящий семнадцать тонн, но он прекрасно двигается на своих шестерых конечностях и даже выпускает из носа пар.
Все наверняка догадываются, что сигареты испытывают не люди. Вот этот железный курильщик занимается таким нелегким делом на фабрике Philip Morris.
Это судно называют кораблем-призраком. У него нет никакой необходимости в экипаже, так как его создавали для патрулирования и разведки, чем он успешно будет заниматься.
Современные ученые немалую долю своих сил бросили на создание роботов с мягкими телами. Ведь они могут проникать туда, куда твердотелым роботам даже и не снилось. Например, в 2-сантиметровую щель, как вот этот экземпляр.
Создатель этого роботизированного сапера утверждает, что оно способно обезвреживать любые самодельные взрывные устройства. Очень полезное предназначение.
А вот процесс нанесения макияжа на лицо робота-гуманоида. Оказывается, и такое тоже нужно уметь...
Вот так работает робот-сапер в Южной Корее.
Этот килограммовый робот проверяет состояние деревьев, ползая по ним, аки гусеница. Придумали дереволаза, естественно, в Гонконге. А пока проблемы садоводов решает триммер lider bc 415 - незаменимый помощник ландшафтных дизайнеров и огородников.
Гражданский вертолет США, но только беспилотный. Он может летать на расстояния до полтысячи километров и при этом перевозить почти три тонны чего-либо.
Испытание робота-пожарника.
Эти мягкотелые роботы, которые являются прототипами бионических рук, отлично преодолевают непростые препятствия.
"Обеликс" из Германии. За сто минут он сумел проехать четыре километра, обходя людей и повороты.
