Robot industri. Robot dalam produksi. Automata-robot

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Perangkat ini sangat diminati saat ini dalam perekonomian nasional. Sebuah robot industri, yang memiliki sedikit kemiripan dengan prototipenya dalam buku Rise of the Robots oleh K. Chapek, sama sekali tidak memberikan ide-ide revolusioner. Sebaliknya, ia dengan hati-hati melakukan, dan dengan sangat akurat, baik proses produksi utama (perakitan, pengelasan, pengecatan) dan proses tambahan (memuat dan membongkar, memperbaiki produk selama pembuatan, pemindahan).

Penggunaan mesin "pintar" seperti itu berkontribusi pada solusi efektif dari tiga masalah produksi utama:

• meningkatkan produktivitas tenaga kerja;
• memperbaiki kondisi kerja masyarakat;
• optimalkan penggunaan sumber daya manusia.

Robot industri adalah gagasan dari produksi skala besar

Robot dalam produksi menyebar secara besar-besaran pada akhir abad ke-20 karena peningkatan yang signifikan dalam produksi industri. Serangkaian produk yang besar telah menyebabkan kebutuhan akan intensitas dan kualitas pekerjaan seperti itu, yang kinerjanya melebihi kemampuan manusia yang objektif. Alih-alih mempekerjakan ribuan pekerja terampil, pabrik teknologi modern beroperasibanyak saluran otomatis berkinerja tinggi yang beroperasi dalam siklus terputus-putus atau berkelanjutan.

Pemimpin dalam pengembangan teknologi semacam itu, yang menyatakan meluasnya penggunaan robot industri, adalah Jepang, AS, Jerman, Swedia, dan Swiss. Robot industri modern yang diproduksi di negara-negara di atas dibagi menjadi dua kelompok besar. Tipe mereka ditentukan oleh dua metode manajemen yang berbeda secara fundamental:

• manipulator otomatis;
• perangkat yang dikendalikan dari jarak jauh oleh manusia.

Apa kegunaannya?

Kebutuhan akan kreasi mereka mulai dibicarakan pada awal abad ke-20. Namun, saat itu belum ada elemen dasar untuk pelaksanaan rencana tersebut. Saat ini, mengikuti perkembangan zaman, mesin robot digunakan di sebagian besar industri berteknologi paling maju.

Sayangnya, peralatan ulang seluruh industri dengan mesin "pintar" seperti itu terhambat oleh kurangnya investasi. Meskipun manfaat menggunakannya jelas melebihi biaya moneter awal, karena mereka memungkinkan kita untuk berbicara tidak hanya dan tidak terlalu banyak tentang otomatisasi, tetapi tentang perubahan besar dalam bidang produksi dan tenaga kerja.

Penggunaan robot industri memungkinkan untuk melakukan pekerjaan yang lebih efektif di luar kekuatan manusia dalam hal intensitas dan akurasi tenaga kerja: pemuatan / pembongkaran, penumpukan, penyortiran, orientasi suku cadang; memindahkan barang kosong dari satu robot ke robot lainnya, dan produk jadi ke gudang; pengelasan titik dan pengelasan jahitan; perakitan bagian mekanik dan elektronik; peletakan kabel; pemotongankosong di sepanjang kontur yang rumit.

Manipulator sebagai bagian dari robot industri

Secara fungsional, mesin "pintar" semacam itu terdiri dari ACS yang dapat diprogram ulang (sistem kontrol otomatis) dan badan kerja (sistem perjalanan dan manipulator mekanis). Jika ACS biasanya cukup kompak, tersembunyi secara visual dan tidak langsung menarik perhatian, maka benda kerja memiliki penampilan yang khas sehingga robot industri sering disebut sebagai berikut: “manipulator robot”.

Menurut definisi, manipulator adalah alat yang menggerakkan permukaan kerja dan objek kerja di ruang angkasa. Perangkat ini terdiri dari dua jenis tautan. Yang pertama memberikan gerakan progresif. Yang kedua adalah perpindahan sudut. Tautan standar tersebut menggunakan penggerak pneumatik atau hidrolik (lebih bertenaga) untuk pergerakannya.

Manipulator, yang dibuat dengan analogi dengan tangan manusia, dilengkapi dengan perangkat pencengkeram teknologi untuk bekerja dengan suku cadang. Di berbagai perangkat jenis ini, pegangan langsung paling sering dilakukan oleh jari mekanis. Saat bekerja dengan permukaan datar, objek ditangkap menggunakan cangkir hisap mekanis.

Jika manipulator harus bekerja secara bersamaan dengan banyak benda kerja serupa, maka penangkapan dilakukan berkat desain ekstensif khusus.

Alih-alih gripper, manipulator sering kali dilengkapi dengan peralatan las bergerak, pistol semprot berteknologi khusus, atau hanyaobeng.

Bagaimana robot bergerak

Automata-robot biasanya beradaptasi dengan dua jenis gerakan di ruang angkasa (walaupun beberapa di antaranya bisa disebut stasioner). Itu tergantung pada kondisi produksi tertentu. Jika perlu untuk memastikan pergerakan di permukaan yang halus, maka itu diimplementasikan menggunakan monorel terarah. Jika diperlukan untuk bekerja pada tingkat yang berbeda, sistem "berjalan" dengan cangkir hisap pneumatik digunakan. Robot yang bergerak memiliki orientasi sempurna baik dalam koordinat spasial maupun sudut. Perangkat pemosisian modern dari perangkat tersebut disatukan, terdiri dari blok teknologi dan memungkinkan pergerakan benda kerja presisi tinggi dengan berat 250 hingga 4000 kg.

Desain

Penggunaan mesin otomatis yang dipermasalahkan justru di industri multidisiplin menyebabkan penyatuan tertentu dari blok penyusun utama mereka. Manipulator robot industri modern memiliki desain:

• bingkai yang digunakan untuk mengencangkan perangkat pengambil bagian (grab) - semacam "tangan" yang benar-benar melakukan pemrosesan;
• ambil dengan pemandu (yang terakhir menentukan posisi "tangan" di ruang angkasa);
• mendukung perangkat yang menggerakkan, mengubah, dan mengirimkan energi dalam bentuk torsi pada sumbu (berkat mereka, robot industri menerima potensi untuk bergerak);
• sistem pemantauan dan manajemen untuk pelaksanaan program yang ditugaskan padanya; penerimaan program baru; analisis informasi yang berasal dari sensor, dan, karenanya,mentransfernya ke perangkat penyedia;
• sistem penentuan posisi bagian kerja, mengukur posisi dan gerakan sepanjang sumbu manipulasi.

Fajar robot industri

Mari kita kembali ke masa lalu dan mengingat bagaimana sejarah penciptaan mesin otomatis industri dimulai. Robot pertama kali muncul di AS pada tahun 1962, dan diproduksi oleh Union Incorporated dan Versatran. Meskipun, tepatnya, mereka tetap merilis robot industri Unimate, yang dibuat oleh insinyur Amerika D. Devol, yang mematenkan senjata self-propelled miliknya yang diprogram menggunakan kartu berlubang. Itu adalah terobosan teknis yang jelas: mesin "pintar" mengingat koordinat titik jalan pada rute mereka dan melakukan pekerjaan sesuai dengan program.

Robot industri pertama Unimate dilengkapi dengan gripper dua jari yang digerakkan secara pneumatik dan lengan yang digerakkan secara hidraulik lima derajat kebebasan. Karakteristiknya memungkinkan untuk memindahkan bagian seberat 12 kg dengan akurasi 1,25 mm.

Lengan robot Versatran lainnya, yang dibuat oleh perusahaan dengan nama yang sama, memuat dan menurunkan 1.200 batu bata per jam ke dalam tungku pembakaran. Dia berhasil menggantikan pekerjaan orang-orang di lingkungan yang berbahaya bagi kesehatan mereka dengan suhu tinggi. Ide pembuatannya ternyata sangat sukses, dan desainnya sangat andal sehingga beberapa mesin merek ini terus bekerja di zaman kita. Dan ini terlepas dari kenyataan bahwa sumber daya mereka melebihi ratusan ribu jam.

Perhatikan bahwa robot industri generasi pertama didari segi nilai, diasumsikan 75% mekanik dan 25% elektronik. Penyesuaian kembali perangkat tersebut membutuhkan waktu dan menyebabkan downtime peralatan. Untuk menggunakannya kembali untuk melakukan pekerjaan baru, program kontrol diganti.

Mesin robot generasi kedua

Segera menjadi jelas: terlepas dari semua kelebihannya, mesin generasi pertama ternyata tidak sempurna … Generasi kedua mengambil kendali robot industri yang lebih halus - adaptif. Perangkat pertama membutuhkan pemesanan lingkungan tempat mereka bekerja. Keadaan terakhir sering berarti biaya tambahan yang tinggi. Ini menjadi kritis untuk pengembangan produksi massal.

Tahap kemajuan baru ditandai dengan perkembangan banyak sensor. Dengan bantuan mereka, robot menerima kualitas yang disebut "perasaan". Dia mulai menerima informasi tentang lingkungan eksternal dan, sesuai dengan itu, memilih tindakan terbaik. Misalnya, ia memperoleh keterampilan yang memungkinkannya untuk mengambil bagian dan melewati rintangan dengannya. Tindakan ini terjadi karena pemrosesan mikroprosesor dari informasi yang diterima, yang selanjutnya, dimasukkan ke dalam variabel program kontrol, sebenarnya dipandu oleh robot.

Jenis operasi produksi dasar (pengelasan, pengecatan, perakitan, berbagai jenis pemesinan) juga dapat disesuaikan. Artinya, ketika melakukan masing-masing, multivarians dimulai untuk meningkatkan kualitas segala jenis pekerjaan di atas.

Manipulator industri sebagian besar dikendalikan oleh perangkat lunak. Kontrol perangkat kerasfungsinya adalah komputer mini industri PC/104 atau MicroPC. Perhatikan bahwa kontrol adaptif didasarkan pada perangkat lunak multivarian. Selain itu, keputusan tentang pilihan jenis operasi program dibuat oleh robot berdasarkan informasi tentang lingkungan yang dijelaskan oleh detektor.

Fitur karakteristik dari fungsi robot generasi kedua adalah kehadiran awal mode operasi yang ditetapkan, yang masing-masing diaktifkan pada indikator tertentu yang diperoleh dari lingkungan eksternal.

Robot generasi ketiga

Robot otomatis generasi ketiga dapat secara mandiri membuat program tindakan mereka, tergantung pada tugas dan keadaan lingkungan eksternal. Mereka tidak memiliki "lembar contekan", yaitu, tindakan teknologi yang dicat untuk varian tertentu dari lingkungan eksternal. Mereka memiliki kemampuan untuk secara mandiri membangun algoritme pekerjaan mereka secara optimal, serta dengan cepat mengimplementasikannya dalam praktik. Biaya elektronik robot industri semacam itu sepuluh kali lebih tinggi daripada bagian mekanisnya.

Robot terbaru, yang menangkap bagian berkat sensor, "tahu" seberapa baik ia melakukannya. Selain itu, gaya mencengkeram itu sendiri (umpan balik gaya) diatur tergantung pada kerapuhan bahan bagian. Mungkin itu sebabnya perangkat robot industri generasi baru ini disebut cerdas.

Seperti yang Anda pahami, "otak" perangkat semacam itu adalah sistem kontrolnya. Yang paling menjanjikan adalah regulasi yang dilakukan sesuai dengan metode buatankecerdasan.

Kecerdasan untuk mesin ini diberikan oleh paket aplikasi, pengontrol logika yang dapat diprogram, alat pemodelan. Dalam produksi, robot industri terhubung ke jaringan, memberikan tingkat interaksi yang tepat antara sistem manusia-mesin. Selain itu, alat telah dikembangkan untuk memprediksi fungsi perangkat tersebut di masa mendatang berkat simulasi perangkat lunak yang diterapkan, yang memungkinkan Anda memilih opsi terbaik untuk tindakan dan konfigurasi koneksi jaringan.

Perusahaan robot terkemuka di dunia

Saat ini, penggunaan robot industri disediakan oleh perusahaan terkemuka, termasuk Jepang (Fanuc, Kawasaki, Motoman, OTC Daihen, Panasonic), Amerika (KC Robots, Triton Manufacturing, Kaman Corporation), Jerman (Kuka).

Apa perusahaan-perusahaan ini terkenal di dunia? Aset Fanuc termasuk robot delta tercepat M-1iA hingga saat ini (mesin tersebut biasanya digunakan untuk pengemasan), robot serial terkuat - M-2000iA, robot las ArcMate yang diakui di seluruh dunia.

Robot industri produksi Kuka tak kalah peminatnya. Mesin-mesin ini melakukan pemrosesan, pengelasan, perakitan, pengemasan, pembuatan palet, pemuatan dengan presisi Jerman.

Yang juga mengesankan adalah rangkaian produk dari perusahaan Jepang-Amerika Motoman (Yaskawa), yang beroperasi di pasar AS: 175 model robot industri, serta lebih dari 40 solusi terintegrasi. Robot industri yang digunakan dalam produksi di AS sebagian besar dibuat oleh pemimpin industri iniperusahaan.

Sebagian besar perusahaan lain yang kami wakili mengisi ceruk pasar mereka dengan memproduksi berbagai instrumen khusus yang lebih sempit. Misalnya, Daihen dan Panasonic memproduksi robot las.

Metode pengorganisasian produksi otomatis

Jika kita berbicara tentang organisasi produksi otomatis, maka pada awalnya prinsip linier yang kaku diterapkan. Namun, pada kecepatan siklus produksi yang cukup tinggi, ia memiliki kelemahan yang signifikan - waktu henti karena kegagalan. Sebagai alternatif, teknologi putar diciptakan. Dengan organisasi produksi seperti itu, baik benda kerja maupun jalur otomatis itu sendiri (robot) bergerak dalam lingkaran. Mesin dalam hal ini dapat menduplikasi fungsi, dan kegagalan praktis dikecualikan. Namun, dalam hal ini, kecepatan hilang. Organisasi proses yang ideal adalah gabungan dari dua di atas. Ini disebut konveyor putar.

Robot industri sebagai elemen produksi otomatis yang fleksibel

Perangkat "pintar" modern dengan cepat dikonfigurasi ulang, sangat produktif, dan melakukan pekerjaan secara mandiri menggunakan peralatan, bahan pemrosesan, dan benda kerja mereka. Tergantung pada penggunaan spesifik, mereka dapat berfungsi baik dalam kerangka satu program, dan dengan memvariasikan pekerjaan mereka, yaitu memilih yang tepat dari sejumlah program yang disediakan.

Robot industri adalah elemen penyusun produksi otomatis yang fleksibel (singkatan yang diterima secara umum - GAP). Terakhirjuga termasuk:

• sistem desain berbantuan komputer;
• kompleks kontrol otomatis peralatan teknologi produksi;
• lengan robot industri;
• Transportasi produksi otomatis;
• perangkat bongkar/muat dan penempatan;
• sistem kontrol proses manufaktur;
• kontrol produksi otomatis.

Lebih lanjut tentang praktik menggunakan robot

Aplikasi industri nyata adalah robot modern. Jenis mereka berbeda, dan mereka memberikan produktivitas tinggi di area industri yang penting secara strategis. Secara khusus, ekonomi Jerman modern berutang banyak potensi yang berkembang untuk aplikasi mereka. Di industri apa "pekerja besi" ini bekerja? Dalam pengerjaan logam, mereka berfungsi di hampir semua proses: pengecoran, pengelasan, penempaan, memberikan tingkat kualitas kerja tertinggi.

Sebagai industri dengan kondisi ekstrim untuk tenaga kerja manusia (artinya suhu tinggi dan polusi), pengecoran sebagian besar dilakukan dengan robot. Mesin dari Kuka dirakit bahkan di pengecoran.

Industri makanan juga menerima peralatan untuk keperluan produksi dari Kuka. "Robot makanan" (foto disajikan dalam artikel) sebagian besar menggantikan orang di daerah dengan kondisi khusus. Didistribusikan dalam produksi mesin yang menyediakan iklim mikro di ruangan berpemanas dengansuhu tidak lebih dari 30 derajat Celcius. Robot baja tahan karat dengan ahli memproses daging, berpartisipasi dalam produksi produk susu, dan, tentu saja, menumpuk dan mengemas produk dengan cara yang optimal.

Sulit untuk melebih-lebihkan kontribusi perangkat tersebut ke industri otomotif. Menurut para ahli, mesin paling kuat dan produktif saat ini adalah robot "Masak". Foto-foto perangkat semacam itu yang melakukan seluruh rangkaian operasi perakitan otomatis sangat mengesankan. Pada saat yang sama, ini adalah waktu yang tepat untuk berbicara tentang produksi otomatis.

Pengolahan plastik, produksi plastik, pembuatan bagian paling kompleks dari berbagai bahan disediakan oleh robot dalam produksi di lingkungan tercemar yang sangat berbahaya bagi kesehatan manusia.

Area aplikasi penting lainnya untuk agregat "Masak" adalah pengerjaan kayu. Selain itu, perangkat yang dijelaskan menyediakan pemenuhan pesanan individu dan pembentukan produksi massal skala besar di semua tahap - mulai dari pemrosesan primer dan penggergajian hingga penggilingan, pengeboran, penggilingan.

Harga

Saat ini, robot yang diproduksi oleh Kuka dan Fanuc diminati di pasar Rusia dan CIS. Harga mereka berkisar dari 25.000 hingga 800.000 rubel. Perbedaan yang begitu mengesankan dijelaskan oleh keberadaan berbagai model: standar kapasitas rendah (5-15 kg), khusus (menyelesaikan tugas khusus), khusus (bekerja di lingkungan yang tidak standar), kapasitas besar (hingga 4000 ton).

Kesimpulan

Harus diakui bahwa potensi robot industri masih belum dimanfaatkan secara maksimal. Pada saat yang sama, berkat upaya para spesialis, teknologi modern memungkinkan penerapan ide-ide yang semakin berani.

Kebutuhan untuk meningkatkan produktivitas ekonomi dunia dan memaksimalkan pangsa tenaga kerja intelektual manusia menjadi insentif yang kuat untuk pengembangan lebih banyak jenis baru dan modifikasi robot industri.