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?
Люди стали изобретать первых роботов уже в середине прошлого века. Конечно, первые громоздкие разработки лишь отдаленно напоминали современные
Люди стали изобретать первых роботов уже в середине прошлого века. Конечно, первые громоздкие разработки лишь отдаленно напоминали современные, однако только благодаря их появлению наука смогла продвинуться в изучении и конструировании робототехники. Современный этап развития цивилизации может предложить миллионы модификаций автоматических устройств, давайте познакомимся с самыми известными из них.
В данный момент японские разработчики продолжают модернизировать устройство. Asimo, собранный в 2014 году, представляет собой робота, имеющего высоту 1,5 метра и вес 50 кг. Автоматическое устройство способно самостоятельно маневрировать в пространстве, избегать преграды, выполнять действия в рамках своей программы, например, приносить чай по просьбе человека.
Роботизированное устройство телеприсутствия VGo управляется при помощи сети Wi-Fi. Робот может передвигаться, говорить, слышать и видеть окружающие его предметы. Пользователь может подключить к системе устройства и использовать его в качестве своеобразной камеры.
Подобная разработка создана для людей с ограниченными возможностями, которые не могут посещать определенные места. Например, ребенок-инвалид может видеть свой школьный класс, находясь при этом дома. Он сможет получать задания и следить за уроками посредством робота VGo.
Данный робот был представлен в 2005 году. BigDog – это четырехногое устройство, которое способно преодолевать значительные расстояния. Длина модели BigDog составляет 1,5 метра, высота достигает 1 метра. Вес такого робота равен 110 кг. С помощью него человек может транспортировать грузы весом до 150 кг, минимальная скорость движения робота составит 6 км/ч.
Сотрудники университета Цюриха создали Roboy. Данный экспонат имеет движимые сухожилия, поэтому его жесты напоминают человеческие. Конструкция Roboy имеет мягкую поверхность, можно ощутить отдельные суставы. Робот умеет выражать разные эмоции. Считается, что он стал бы хорошим помощником для одиноких пожилых людей, лишенных внимания, заботы и ухода.
Это гигантский робот, имеющий высоту 4 метра. Вес устройства достигает 4,5 тонн. Он подразумевает наличие водителя, который управляет машиной из кабинки. Существует возможность руководить действиями гиганта на расстоянии с помощью дистанционной панели. Максимальная скорость передвижения робота Kuratas достигает 10 км/ч.
Создателем устройства выступил японский художник Когоро Курата, который спроектировал его на основе дизайна из аниме. Робототехник Ватару Йошизаки дополнил конструкцию. Стоимость робота – 1,3 миллиона долларов.
Итальянские специалисты разработали робота-гуманоида под названием iCub, внешний вид которого практически полностью повторяет строение человеческого тела. Устройство откликается, когда его зовут по имени. Оно способно идентифицировать знакомых людей, запоминать названия и свойства неодушевленных предметов.
Автоматическое устройство iCub может ориентироваться в пространстве и находить выход из сложных лабиринтов. Его научили стрелять из лука с идеальной точностью.
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.
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!
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.
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.
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.
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.
Почему именно робот-игрушка?
Роботы — игрушки универсальные. Ведь они подходят как для мальчиков, так и для девочек (тем более в продаже есть и модели, которые больше понравятся как раз им). Да и для развития ребенка «роботизированные» игры полезны вне зависимости от его пола. Почему? Во-первых, подобные игрушки оказывают положительное влияние на развитие мелкой моторики детей и повышение их (поскольку требуют вдумчивого и серьёзного подхода к сборке или обращению с относительно сложным механизмом). Во-вторых, они работают на фантазию и воображение малыша — хотя бы потому, что чаще всего выглядят совершенно фантастически, и подобрать им аналоги в реальной жизни обычно невозможно. В-третьих, такие игрушки могут знакомить ребёнка с миром продвинутых современных технологий... К тому же, как показывает практика, роботы ещё отлично способствуют социализации детворы: шумные компании «по интересам» владельцев таких игрушек во дворе и в детском саду можно заметить издалека!
Какие бывают детские роботы?
При выборе игрушечного робота самый первый и главный шаг — это определиться с типом игрушки, который во многом зависит от возраста и интересов конкретного ребёнка. Условно предлагающийся в магазинах ассортимент можно разделить на несколько больших групп:
Роботы-трансформеры
Когда заходит речь о роботах из кино, именно трансформеры приходят на ум большинству. Они неизменно вызывают интерес у детей от 3 лет (для малышей помладше они достаточно сложны). Их суть «два-в-одном» предельно проста: это и человекоподобный воин, и, например, машинка, в которую он собирается за пару минут. Хотя производители трансформеров давно не ограничены автомобилями: выбирать можно роботов, которые превращаются в мотоциклы, танки, самолёты, вертолёты, катера, космические корабли, животных, насекомых, динозавров — фантазия разработчиков не знает границ! Есть даже модели по принципу «три-в-одном» (например, воин, машина и самолёт) или же такие, где нет «человека» (в ракету собирается, например, динозавр).
Роботы-конструкторы
Из названия, наверное, всё ясно: чтобы играть с таким роботом, предварительно его нужно собрать из множества небольших деталей при помощи инструкции, как самый настоящий . Как следствие, такая игрушка подходит детишкам от 3 лет, так как совсем маленькие малыши, скорее всего, не справятся с ней или могут подавиться мелкими элементами. Сама по себе игрушка несёт двойную пользу: сначала как развивающая головоломка, а потом уже как непосредственно фигурка робота, с которой можно разыгрывать всё те же сюжетные игры. А при желании такого робота легко модернизировать — собрав в новую конструкцию, что разнообразит игры с ним и не даст заскучать.
Интерактивные роботы
Именно эти игрушки и являются роботами в истинном значении своего слова. А значит, оснащены «умной» электроникой, которая управляет всеми действиями такого устройства. Впрочем, самые простые интерактивные роботы, подходящие для детей 1-2 лет, не являются автономными: чтобы они начали вращать головой и руками, шагать, мигать лампочками, играть музыку и «произносить» шаблоны фраз, малышу нужно нажимать кнопки на их корпусе. А вот модели для ребёнка от 3-4 лет нередко умеют работать и на «автопилоте». Подобный робот может, к примеру, патрулировать заданный небольшой участок и при обнаружении на нём помехи запускать сирену. Или, например, включаться при определённой последовательности хлопков ребёнка. Отдельные разновидности можно даже программировать на какие-то сценарии поведения в тех или иных обстоятельствах!
Роботы-животные
В определенной мере группу можно отнести к интерактивным, но специфичность внешнего вида и вариантов использования требует выделить их в отдельный подвид. Эти роботы напоминают собачек, кошечек, попугаев, черепах, причём нередко за счет отделки мехом их сложно отличить не то что от , а и от настоящих животных! Это и обусловливает игру с ними. Такой робот требует к себе внимания «гавканьем», «мурлычет», когда его гладят, и «болеет», если его вовремя не «кормят». Отдельные модели даже «узнают» владельца с помощью встроенной камеры! А ещё он может бегать, прыгать и выполнять голосовые команды, такие как «лежать», «сидеть» и «голос». Это не просто развлекает малыша, но и помогает ему прочувствовать, каково это содержать .
Конечно, существует огромное количество роботов, которые объединяют в себе несколько категорий. Так, конструктор может быть и трансформером, — собрав, его можно превратить во что-то иное. А трансформеры бывают интерактивными: со световой или звуковой сигнализацией, «стреляющим» оружием и т. д.
Какие характеристики роботов важны?
Когда с нужным вам типом игрушки определились, стоит оценить прочие свойства предлагающегося детского робота:
. сертификаты: как и любой другой товар для детей, надо поинтересоваться у продавца наличием документов, которые гарантируют безопасность его использования маленьким ребёнком;
Качество: робот должен быть прочным и аккуратно собранным, шарниры обязаны быть крепкими, не пищащими или тарахтящими, у него не должно быть трещин, острых заусенцев, облезающей краски и резкого запаха;
Размер: габариты робота должны соответствовать самому ребёнку — не слишком маленьким (чтобы крохотным пальчикам было удобно обращаться с ним), но и не чересчур большим (чтобы малыш мог его сам взять в руки);
Свет/звук: если игрушечный робот оснащен таким оборудованием, оно не должно быть излишне ярким и громким, резким, чтобы не напугало самого ребёнка и не отвадило его от игрушки на долгое время;
Управление: все кнопки на роботе должны быть крупными и в меру легко нажимаемыми, не западающими, чтобы малышу было удобно запускать нужные ему функции во время игры;
Пульт: бывает проводным (ограничивает в радиусе), по радио (до 10-15 м), инфракрасным (должен быть в пределах видимости по прямой линии) и даже с Bluetooth и WiFi (управлять можно через приложение на );
Изоляция: вся проводка и электроприводы робота должны быть надёжно защищены, в том числе от попадания внутрь влаги (что вполне ожидаемо у детей в силу их невысокой аккуратности);
Батарейки: вне зависимости от источника питания робота (батарейки или встроенные аккумуляторы) до покупки убедитесь в его работоспособности, попросив продавца включить и продемонстрировать все режимы работы;
Заряд: поищите в инструкции, на какое время работы рассчитан робот — если он будет быстро разряжаться и требовать очередной подзарядки, это может сильно расстроить игру ребёнка.
