около Лиза Эйтель, старший редактор, @DW_LisaEitel—

В сегодняшней передовой производственной среде было бы трудно найти производственное предприятие, которое не внедрило бы робототехнику в тот или иной процесс. По словам Скай Гортер, специалиста по автоматизации в Cowper Inc. “Робототехника оказала огромное влияние на способность производителей повышать повторяемость, точность и пропускную способность, а также обеспечивать более безопасную рабочую среду — и все это при одновременном снижении затрат на производство одних и тех же продуктов”, — сказал Гортер. Преимущества очевидны, но что стоит за ростом робототехники в автоматизации?

“Более совершенные микрочипы значительно увеличили вычислительную мощность при меньших затратах, поэтому разработчики внедряют роботизированные кинематические структуры на уровне управления движением для бесшовной интеграции робототехники в общую машинную систему”, — сказал Гортер. Таким образом, в сочетании с более эффективными и простыми в использовании последовательными шинами, такими как EtherCAT, производительность промышленной робототехники делает гигантский скачок вперед в производственном процессе.

Тенденция к внедрению робототехники конечными пользователями также набирает обороты благодаря увеличению доступности роботизированных платформ — не только декартовых, но и дельта- и шестиосевых шарнирно-сочлененных роботов-манипуляторов (SCARAs) или портальных декартовых роботов. Так считает Майк Эверман, директор и главный технический директор Bell Everman. Большинство промышленных роботов для обслуживания машин, укладки на поддоны и сварки представляют собой SCARAs или порталы, изготовленные из компонентов линейной передачи энергии, приводимых в движение двигателями.

Здесь есть одно предостережение: хотя декартовы роботы часто дешевле, чем роботы SCARAs или Delta, это не всегда так. “Это потому, что, например, если декартов робот имеет четыре оси с отдельными приводами и ПЛК в качестве мозга, инженер по управлению должен запрограммировать и скоординировать эти оси, чтобы заставить конечный эффектор плавно перемещаться из пункта А в пункт Б. С помощью SCARA инженер подключает к системе точку X-Y-Z в пространстве и позволяет роботизированному контроллеру определять траекторию”, — сказал Джефф Хеншоу, инженер по управлению в Yamaha Robotics.

Тем не менее, некоторые готовые декартовы роботы или сценические установки могут выполнять те же задачи, что и роботы Delta или SCARA, с гораздо меньшими затратами и усилиями по программированию. “В последние годы инженеры были особенно очарованы элегантностью и плавностью роботов Delta и SCARA”, — сказал Эверман. “Однако роботы Delta и SCARA имеют недостатки в стоимости и простоте управления по сравнению с декартовыми роботами. Поскольку инженеры оценивают стоимость и факторы контроля, естественным шагом является рассмотрение декартовых и других предварительно спроектированных систем в качестве альтернативы ”.

Декартовы роботы могут получать команды от ПЛК, рабочей лошадки на заводе, и стоимость за полезную нагрузку также благоприятствует декартовцам. “Большинство машин Delta предназначены для довольно легкого использования, в то время как для общей автоматизации производства часто требуется более надежное оборудование, способное выдерживать более тяжелые нагрузки”, — сказал Эверман.

Дельты и картезианцы также имеют преимущество перед скарами в том, что они занимают меньше места при заданном охвате, добавил Эверман. SCARA, по сути, имеет круглую область доступа с мертвым пространством в углах ее ограничивающей рамки.

Независимо от кинематики, еще одним технологическим достижением, улучшившим производительность промышленной робототехники в последние годы, является интегрированная система безопасности, которая контролирует скорость робота, положение и крутящий момент, а также состояние внешних барьеров. Это по словам Алекса Бонэйра, менеджера по продуктам Mitsubishi Electric Automation. Эти системы безопасности позволяют инженерам использовать роботов в более разнообразных условиях, чем это было возможно ранее, — например, для роботов, работающих бок о бок с людьми.<

“За последние несколько лет конечные пользователи в сфере бытовой электроники и управления складами побудили многих производителей робототехники разрабатывать продукты, поскольку их потребности довольно уникальны по сравнению с потребностями большинства потребителей робототехники”, — сказал Бонэйр.

Технологические достижения также привели к появлению роботов в новых областях применения. “Достижения в области средств управления и программного обеспечения упростили интеграцию робототехники и сделали ее более рентабельной, а развитие беспроводных технологий, упаковки и фармацевтики побудило производителей роботов создавать меньших по размеру и более быстрых роботов”, — сказал Патрик Лахтер, менеджер по робототехнике, ремонту и обучению в Denso Products and Services Americas. Здесь основной целью является проверка упаковки и производства продукта.

Отрасли, которые продолжают использовать больше робототехники, — это производство продуктов питания и упаковка. “В целом, большой процент компаний в этих отраслях продолжают работать с ручными операциями из-за недостаточного понимания автоматизации. Однако по мере того, как компании в этих отраслях узнают о преимуществах автоматизации и внедряют робототехнику, они чаще всего переводят производство на автоматизированные процессы”, — сказал Бонэйр. Это позволяет таким компаниям иметь гибкое производство и повышать производительность. Поскольку США входят в число крупнейших производителей продуктов питания в мире, потенциал рынка очень велик.

Что касается того, как изменилось производство или распространение роботов за последние несколько лет, “роботы сейчас делают роботов. Это позволяет поддерживать качество и графики поставок”, — сказал Смех.

Фактически, за последнее десятилетие новая робототехника даже позволила создавать новые приложения. “У зарубежного оператора автомобильной промышленности было приложение, в котором робот должен был извлекать мелкие детали из большого бункера и помещать их на следующий этап автоматизированного процесса”, — сказал Бонэйр. “Существующий процесс заключался в использовании большого вибрационного питателя, склонного к заклиниванию. Это ограничивало оператора обработкой только одной детали на линию”. Таким образом, конечный пользователь внедрил новую компактную систему 3D-зрения, установленную на конце шестиосевого робота, для определения местоположения и отбора деталей непосредственно из бункера. “Хотя технология 3D-зондирования существует уже некоторое время, миниатюризация блока камеры позволила камере работать внутри бункера, так что теперь система может видеть все детали”, — сказал Бонэйр. Усовершенствованные алгоритмы обработки изображений также позволяют элементам управления идентифицировать и выделять затемненные части даже при очень небольшом количестве визуальной информации для камеры.

Одним из наиболее многообещающих достижений в робототехнике стало появление ко-ботов, таких как Бакстер от Rethink и универсальные роботы — роботы с совместимыми приводами, которые безопасны рядом с людьми без охраны или клеток.

“Я думаю, что наиболее многообещающим достижением в робототехнике стало внедрение коллаборативных устройств, предназначенных для работы непосредственно с людьми”, — сказал Бонайр. Эти устройства открыли совершенно новую сферу применения роботов для работы там, где они ранее были неспособны. “Поскольку технология совместной работы все еще находится в зачаточном состоянии, в ближайшие пять лет мы продолжим наблюдать, как производители сосредотачиваются на разработке технологий, необходимых для того, чтобы сделать роботов для совместной работы более способными, безопасными и простыми в использовании”, — добавил он.

По словам Эвермана, поскольку конечные пользователи все чаще знакомятся с различными конструкциями и кинематикой роботов, они научились визуализировать, как конкретное устройство может заменить человека.