Интернет-магазин
ООО «3ДТУЛ»
$$
Россия, г. Москва, ул. Дорогобужская, д. 14, стр. 4, офис 302
Интернет-магазин
ООО «3ДТУЛ»
$$
Россия, г. Москва, ул. Дорогобужская, д. 14, стр. 4, офис 302
Всем привет, друзья! С Вами 3DTool!
В одной из прошлых публикаций о промышленных роботах мы в общих чертах рассказали Вам про линейку промышленных антропоморфных роботов Fanuc, их отличиях и особенностях, познакомились с примерами автоматизации различных процессов и составили общее впечатление об этих устройствах. В этой статье, давайте сделаем шаг назад, приоткроем историю создания компании, в частности, а также историю промышленных много-осевых роботов и их появления в общем. Немного разберем комплектующие и возможность их гибкой модификации для решения самых разных задач.
Каталог промышленных роботов Fanuc
Fanuc - компания-производитель оборудования для автоматизации в промышленности и производстве. Основным продуктом являются станки с ЧПУ, в т. ч. лазерные, промышленные роботы – манипуляторы и комплексные решения автоматизации. Компания была основана в 1956 году, как дочернее производство Fudjitsu и сперва носила название “Fujitsu Fanuc”.
Само название – «Fanuc» - акроним. Расшифровывается как «Fuji Automation Numerical Control» («Автоматизация технологических процессов и числовое управление компании Fuji»)
Тогдашний руководитель компании, доктор технических наук Сейюмон Инаба, горел идеей автоматизации производства и обрабатывающих станков и ратовал за ее скорейшее внедрение. Благодаря этому, в том же 1956 компания разработала и представила систему числового управления на перфокартах, заняв место одной из первопроходцев в этой области. Через некоторое время технологию запустили в серийное производство, а уже в 1972 году, Fujitsu Fanuc выпустила эту технологию на широкий рынок, попутно представив первый в мире станок с ЧПУ Robodrill. Всего через 2 года после этого, был разработан и успешно внедрен на собственном производстве первый промышленный робот, после чего Fanuc отделилась из-под крыла Fujitsu и стала самостоятельным игроком. Господин Инаба стал президентом новообразованной компании.
Примерно в то же время, в промежутке до 80-х годов, компания разработала и представила широкой публике несколько линеек промышленных станков, производящихся до сих пор - ROBOCUT, ROBODRILL и ROBOSHOT с помощью этой линейки продуктов, Fanuc успешно наладила поставки в Европу.
Самым важным нюансом является еще и то, что Fanuc использует свои наработки на своих же производствах, это говорит о качестве и надежности продукции, нацеленности на достижение наилучшего результата! Например, в демо-зале Российского представительства компании можно увидеть множество примеров автоматизации процессов работы с такими станками средствами подключения к ним коботов и промышленных роботов Fanuc. Такой подход позволяет выявлять узкие места в решениях и в случае необходимости оперативно их исправлять. А также предлагать на рынке уже отработанные «пакетные» решения.
Основным направлением деятельности Fanuc является разработка и производство антропоморфных промышленных роботов, коллаборативных роботов. Различных моделей, из тех которые выпускаются в данный момент, насчитывается более 130! Все они разделены на несколько семейств применяемых в схожих задачах. Некоторые из них мы продемонстрировали в прошлой публикации.
Вообще, промышленные антропоморфные роботы делятся на несколько типов, как правило, по типу кинематики – в линейке Fanuc, например, можно обнаружить –шарнирные, дельта, Scara и портальные. В зависимости от своего типа они применяются для решения тех или иных задач. Например, Дельта кинематика позволяет добиваться максимальной точности перемещений и используется, например при создании роботизированных сборочных комплексов небольших узлов и изделий, а благодаря особенностям конструкции они могут быть использованы в пищевой и фармацевтической промышленности.
Scara роботы благодаря скорости и точности работы используются на транспортировочных участках конвейера, например, для перемещения узлов на другую ленту конвейера или непосредственно в упаковку.
Модельная линейка роботов Fanuc в общих чертах повторяет это разделение, разве что антропоморфные роботы-манипуляторы делятся еще на несколько подклассов в зависимости от специализации.
Любой робот Fanuc, это, по сути, модульная платформа. В рамках одной модели вы можете конфигурировать и подстраивать под Ваши нужды любую комплектацию. В базе лежит кинематика, параметры дальности, грузоподъёмности и тип робота. Приводные моторы, контроллеры и П.О., а также рабочие инструменты варьируются очень широко. Так же необходимо принимать во внимание условия, в которых устройство будет работать. Например, в пылезащищенных помещениях необходимо убирать проводку и другие выступающие навесные элементы внутрь корпуса, поэтому для определенных сред использования, применяются те или иные корпуса для механики, присутствующие в конкретных моделях. Про составляющие и узлы промышленных роботов, поговорим позднее.
Антропоморфные много-осевые роботы – манипуляторы, самый распространенный, узнаваемый и разнообразный раздел продукции Fanuc. Каждый кто смотрит телевизор, или исследует интернет, хоть в раз в жизни видел на фотографиях или в видео репортажах, как на автомобильных заводах большие разноцветные машины сваривают кузовные элементы и переносят более крупные узлы.
Массовое внедрение таких роботов произошло в конце 20-го века, в 70-х-80-х годах. Однако многоосевые антропоморфные роботы появились не сами по себе, им предшествовали различные мало похожие на существующие сегодня конструкции, зачастую обладавшие одной или двумя степенями свободы. Такие роботы объединяются широкой категорией – манипулятивные.
Первый манипулятивный робот был разработан в США в 1959 году гениальным инженером Джорджем Деволом и получил название Unimate. В 1961 году прототип этого робота был внедрен на литейном производстве General Motors в городе Юинг. А уже в 1962 им и Джозефом Энгельбергером была основана компания Unimation. Первый серийный робот компании получил название PUMA. В 1967 году этот робот стал поставляться и на производства Европы, в частности в Швецию. После довольно холодного приема в родной стране, технологию предложили Японским производствам, и вскоре японская корпорация Kawasaki приобретает лицензию на производство Unimate, параллельно начиная собственные разработки в области промышленной робототехники. Как мы знаем, уже в 1974-м году компания Fanuc представляет свою версию промышленного робота и внедряет его на собственных производственных линиях. Параллельно с Fanuc, робототехникой занимаются другие корпорации и Япония занимает уверенное место на пьедестале робототехнического прогресса.
В то же время в СССР параллельно идут масштабные работы по развитию отрасли автоматизации и на волне успехов в космической гонке, а также создании большого количества трудоемких производств и конвейерных фабрик развивается и робототехника. В 1966 году Воронежские ученые – специалисты разрабатывают автоматический манипулятор с циклическим управлением для переноски и укладывания металлических листов, а в 1968 г. институтом океанологии АН СССР совместно с Ленинградским политехническим институтом и другими вузами создается управляемый ЭВМ подводный робот «Манта» с захватным устройством, оборудованным обратной связью. В 1969 году в ЦНИТИ Миноборонпрома под руководством Б.Н. Сурнина инженеры приступают к созданию промышленного робота “Универсал -50”. А уже в 1971 году появляются первые тестовые образцы промышленных роботов - УМ-1 и УПК-1, оборудованные системами программного управления и предназначенные для выполнения операций механообработки, холодной штамповки, нанесения гальванопокрытий. К лучшим образцам манипулятивных роботов созданным в конце 70х, можно отнести промышленные роботы типа «Универсал» (на фото справа), ПР-5, «Бриг-10», МП-9С, ТУР-10 (на фото слева) и ряд других моделей.
Параллельно с США, Японией и Советским Союзом разработки в сфере робототехники ведут и другие страны, самым последним из промышленных держав к гонке присоединяется Китай.
К концу 70-х, за рубежом промышленные роботы активно внедряли на любых производственных предприятиях, от автомобильного до аэрокосмического сектора. Сложность внедрения заключалась в том, что такие роботы были лишены датчиков безопасности и им требовалось находится в специально огороженной безопасной зоне без контакта с человеком. Такая ситуация сохраняется и ныне, но распространяется на малое количество промышленных манипуляторов в зоне действия, которых не предполагается присутствие человека. Однако благодаря развитию систем контроля и специальным датчикам, появилась возможность более гибкого внедрения этих стальных гигантов, а коллаборативный тип таких роботов позволяет напрямую взаимодействовать с человеком.
Однако касательно классификации промышленных роботов необходимо внести некоторую ясность, что мы сейчас и попробуем сделать.
Каталог промышленных роботов Fanuc
Для начала напомним определение самого термина «Робот». Согласно открытой энциклопедии Wikipedia, «Ро́бот — это автоматическое устройство, предназначенное для осуществления различного рода механических операций, которое действует по заранее заложенной программе.»
Довольно широкое определение, под которое попадает большое количество различных механизмов, в том числе ЧПУ станки и 3D принтеры. Если уточнять, промышленные роботы относятся к категории «Антропоморфных» роботов, т. е. таких устройств, которые своими действиями производят впечатление человеческой работы копируя в известной степени его (человека) движения.
В общем, любые автоматические устройства антропоморфного характера можно разделить на три категории:
манипуляционные
локомоционные
информационные
В этой статье нас интересует преимущественно первая категория устройств, такие роботы подразумевают некоторые манипуляции с предметами, перенос, использование инструментов и другие функции присущие человеческим рукам. Для справки локомоционными называются роботы выполняющие некие передвижения от английского «locomotion» (передвижение из одной точки в другую), экзоскелеты так же относятся к этой категории устройств. Информационные роботы нас в данном случае не интересуют, эту категорию мы опустим.
Первые две категории можно разделить так же на типы по принципу управления упрощенно их можно описать следующим образом:
биотехнические – для управления коими требуется прямое вмешательство человека
интерактивные – с внешней системой управления, выступающей в качестве интерфейса человек/робот и возможностью автономной работы
автоматические – выполняющие задачу без участия человека непосредственно во время работы
Промышленные манипуляторы третьего типа, например серия роботов – М-10, относятся к устройствам, работа которых программируется заранее, далее робот повторяет заданную программу без участия оператора. Такие роботы используются в цехах, в которые запрещен доступ человека, например на сварочной линии автомобильного производства кузовов. Так же в эту категорию можно отнести Scara роботов и Delta манипуляторы.
Ко второму типу промышленных манипуляторов относятся коллаборативные роботы, например линейка CR/CRX. Этот тип роботов оборудован интеллектуальной системой управления, позволяющей роботу запоминать программу движения разными способами, от классического программирования, до триггерных операций и кинематического обучения, когда робот запоминает, как его манипулятором двигает вручную оператор и далее воспроизводит эту программу сам. Помимо прочего, такой тип устройств позволяет находиться рядом с роботом людям, благодаря системам обратной связи, машинного зрения и сенсорам прикосновений. Это позволяет использовать Коботов для загрузки/разгрузки станков ЧПУ параллельно с их обслуживанием людьми, применять роботов в мелкосерийных производствах и оптимизировать другие производственные процессы не позволяющие изолировать робота от персонала. Коллаборативные роботы так же называют «интеллектуальными», благодаря большому количеству умных систем на борту.
К первому типу систем относятся управляемые непосредственно оператором механизмы, например пневмо или гидроуправляемые роботы – манипуляторы. Как правило, автоматизация таких устройств представляется сложной задачей, однако первые типы автоматических устройств использовали именно такой принцип функционирования.
В современной робототехнике каждая из категорий находит свое промышленное решение, даже классические биотехнические роботы делятся на свои подтипы и используются по сей день. Более подробно мы описывали подкатегории в ЭТОЙ статье.
С историей возникновения, классификацией и основными особенностями устройств немного разобрались, пришло время узнать, из чего же состоят промышленные роботы манипуляторы на какие узлы и комплектующие их можно разделить и какие это дает преимущества.
Глобально, любого автоматического промышленного робота можно разделить на основные принципиальные узлы:
1) Программатор
2) Блок управления
3) Приводы осей
4) Рабочий инструмент
5) Датчики состояния
6) Датчики очувствления (если есть)
На приведенной выше схеме мы выделили основные зависимости элементов друг от друга.
Блок управления получает команды от интерфейса программатора. Это может быть как отдельный планшет с графическим интерфейсом, так и записанный заранее программный код на карте флеш памяти, либо их различные комбинации, блок управления передает сигналы движения на соответствующие приводы осей, которые в свою очередь подводят рабочий инструмент/захват к нужной точке. При этом робот отслеживает положение осей в пространстве благодаря датчикам состояния возвращая изменение координат в блок управления и при необходимости может останавливать/корректировать движение осями если оборудован датчиками очувствления. Такими датчиками могут являться суставные сенсоры, датчики усилия, датчики осязания (касания), а также внешние системы машинного зрения и оповещений.
Промышленные роботы Fanuc как правило имеют специальные внешние интерфейсы управления, выступающие как программатором, так и полноценным диагностическим устройством. Это могут быть как безкнопочные сенсорные панели, так и полноценные клавиатурные пульты с не интерактивными дисплеями, или различные комбинации. Обычно контроллер (блок управления) и программаторы (пульт управления) неразрывно связаны в единый узел радио или проводным подключением.
В основе контроллеров Fanuc лежит та самая система Fanuc Numerical Control начавшая свою историю с далеких 60х годов. Сейчас сложность и возможности таких контроллеров бесконечно далеко ушли от первых образцов, однако принцип технологии неизменен. С тех пор было создано множество поколений этой системы.
Каждое поколение системы числового программного управления FANUC имеет разные уровни возможностей управления устройствами, которые обычно обозначаются номером модели или серийным номером. Каждая модель контроллера обычно доступна с несколькими возможностями управления устройством, в зависимости от того, какие программные функции доступны для использования на этом устройстве.
В случае промышленных роботов-манипуляторов используются блоки управления типа J-30iB — это проверенный контроллер FANUC, который обладает высокой гибкостью настроек, что позволяет ему соответствовать любому автоматизированному устройству, требующему управления сервоприводами, включая промышленных роботов.
Внутри блока управления устанавливаются так же, драйверы шаговых моторов или контроллеры сервоприводов, в зависимости от того какие из них управляют кинематикой устройства. В случае промышленных или коллаборативных роботов это всегда сервоприводы.
В качестве двигателей осей в кинематике некоторых манипулятивных роботов используются шаговые моторы. Если речь идет о шарнирных антропоморфных манипуляторах, в их суставах устанавливаются только сервомоторы благодаря более точному контролю за их движением, плавности и скорости работы. Шаговые же моторы могут применяться в дополнение к сервоприводам или отдельно от них совместно со специальными редукторами. Управлять движением таких моторов проще и менее затратно, а строение мотора позволяет удерживать бОльшие веса и выполнять передвижения точнее. Такие двигатели используются, например в промышленных манипуляторах на SCARA или DELTA кинематиках, тем не менее в сегодняшних моделях устройств, производитель полностью отказался от шаговых моторов в пользу сервоприводов. Как правило шаговые моторы применяются в роботах с расположением двигателей в основании корпуса, а сервоприводные внутри шарнирных суставов. В современных условиях шаговые моторы встречаются в основном в недорогих настольных или хоббийных манипуляторах.
Пример использования шаговых моторов в антропоморфном манипуляторе.
Пример сварочного робота Fanuc Arcmate с сервоприводами в шарнирах.
Основная прелесть типовых промышленных роботов-манипуляторов заключается в возможности устанавливать практически любые варианты инструментов для совершенно разных задач.
Сходу можно назвать несколько основных применяемых инструментов, а соответственно отраслей, где их можно применить:
Сварочные аппараты
Пневмо, гидро и магнитные захваты
Краскопульты
Шприцы
3д сканеры и лидары
Видео и фотокамеры
Шпиндели для фрезерования и сверления
Ножи и ножницы
Электропилы и лобзики
Экструзионные головки
Словом, любой инструмент, движения которого можно запрограммировать в понятной и исполнимой для робота форме.
Возможности применения промышленных роботов в автоматизации процессов и производств практически безграничны. Нужно лишь понимать экономическую выгоду и целесообразность, т. к. пока еще роботизация удовольствие не из дешевых и правильно подбирать платформу для ваших процессов. Благо у таких компаний как Fanuc имеются десятки лет опыта работы и сформированы удобные линейки продуктов под самые распространенные задачи.
Подробнее ознакомиться с промышленными манипуляторами Fanuc можно в ЭТОЙ нашей статье.
А ЗДЕСЬ мы более подробно рассказываем чем принципиально отличаются коллаборативные роботы от обычных промышленных.
Автоматизация производства, конвейерных и фабричных процессов, сборки и обработки оборудования и узлов день сегодняшний и даже уже немного вчерашний. Тысячи и десятки тысяч промышленных роботов трудятся на предприятиях разного формата и размера по всем уголкам земного шара, однако до сих пор их помощь была уделом закрытых и огороженных участков и безлюдных цехов. Начало же 21-го тысячелетия ознаменовало новый этап развития отношений робота и человека – коллаборативный. Теперь помощь наших железных друзей доступна и мелким предприятиям, специфика работы которых не позволяет полностью избавиться от присутствия человека рядом с зачастую опасными механизмами.
На пороге повсеместного внедрения нейросетевые системы управления и безопасности, «умное» и самообучающееся машинное зрение, кластерные системы управления юнитами, а также проникновение роботов во многие сферы нашей повседневной жизни. Вспомнить хотя бы роботов – хирургов Davinci или робота Шеф-повара от Moley Robotics.
Поэтому сейчас самое время присоединиться к прогрессу и подумать, какие именно процессы в вашей работе, могли бы автоматизировать роботы? Быть может, именно вашу проблему с блеском решит один из коботов Fanuc, или на вашем производстве, сопряженном с опасностями увечий для человека, протянет руку помощи промышленный антропоморфный робот.
Каталог промышленных роботов Fanuc
Приобрести робот-манипулятор или другую ЧПУ или 3Д технику и расходные материалы, задать свой вопрос, или сделать предложение, вы можете, связавшись с нами:
Не забывайте подписываться на наш YouTube канал :
Вступайте в наши группы в соц.сетях:
Подпишитесь на последние обновления и узнавайте о новинках и специальных предложениях первыми