Рейнгард Геттнер - Роботы сегодня и завтра

Эффективность использования технологической единицы, такой, как, например, производственная или монтажная ячейка, вытекает из эффективности отдельных частичных систем, которая, помимо прочего, зависит от времени распознавания погрешности. Для обеспечения высокой эффективности всей системы большое внимание уделяется снижению подверженности помехам и повышению надежности промышленных роботов, машин и периферийных устройств. Все чаще применяются автоматические устройства для диагноза, прежде всего для самодиагностики в отношении помех на роботе, соответственно в производственной и монтажной ячейке. За счет этого и с помощью других мер обеспечивается перманентный контроль за состоянием инструмента, подачей и отводом заготовки, за состоянием всей машины.

Промышленные роботы все в большей степени применяются в тех областях, которые до сих пор были труднодоступными или вообще недоступными для этой техники, например: в процессах контроля и испытаний; работах по очистке окон и стен высоких зданий; при контроле и ремонте технических установок, которые выделяют опасное для человека излучение, жару, газы и т. д; при сварочных, геологических работах под водой на глубине до 300 м; в качестве робота-секретаря для рутинных письменных и счетных работ; в здравоохранении для поднятия носилок с больными и т. п.; в сельском хозяйстве, например, в качестве устройств, которые плугом прокладывают прямые борозды, или для сортировки табака, фруктов, овощей и т. д., для ощипывания птицы, стрижки овец, а также для других сельскохозяйственных и лесных работ.

Совместные научно-исследовательские работы стран — участниц СЭВ на двусторонней и многосторонней основе, их специализация и производство промышленных роботов между социалистическими странами будут постоянно расширяться. Будет укрепляться обмен лицензиями на промышленные роботы и их узлы. Таким образом, станет возможным экономящее время и затраты производство оправдавших себя типов роботов.

При далеко идущей унификации комплектуются, вновь разрабатываются системы сборки из унифицированных узлов для создания определенных типов промышленных роботов и периферийных устройств. Разрабатываются наиболее оптимальные с технико-экономической точки зрения варианты решения с помощью различных механических и технических управляемых узлов для каждого отдельного случая применения, а также конструкции наилучших предпосылок для выполнения промышленными роботами технологической задачи, для привязки их к конкретной производственной модели, отдельные, относительно независимые от робота узлы, такие, как монтажные головки или грейферы при одновременном вовлечении грейферных механизмов.

Двигательный аппарат промышленных роботов станет объектом пристального внимания научно-технических изысканий, будут найдены оптимальные конструктивные решения и будут снижены, например, потери, вызванные трением, определены оптимальные с точки зрения энергии фазы разбега и торможения. Будут вестись поиски, направленные на улучшение конструкции шарниров, и т. п. Возрастет коэффициент свободы и диапазон оптимальных с кинематической точки зрения траекторий движения и тем самым расширится диапазон доступности промышленного робота. Роботы в массе своей становятся подвижнее и быстрее, чему будет способствовать совершенствование их двигательных узлов. Роботы будущего будут отличаться большой грузоподъемностью, более высокой точностью выполняемых ими движений и позиционированием.

Для выполнения специальных задач предпочтение будет отдано логическим унифицированным узлам и электрическим приводам при одновременном сохранении определенных гидравлических и пневматических функциональных единиц. Типичными для промышленных роботов останутся микропроцессоры, микрокомпьютеры и другие микроэлектронные функциональные единицы.

В настоящее время применяются многочисленные сенсоры и сенсорные системы, среди них видеооптические, инфракрасные и лазерные сенсоры, причем использование экономических, а также надежных тактильных и визуальных сенсорных систем для распознавания заготовки и позиционирования, особенно в отношении связанных с этим задач по управлению и регулировке, в значительной мере облегчается за счет микропроцессорной техники. Таким же образом используются возможности, которые открывает волоконная оптика, от устройств передачи информации на основе светопроводной техники и от систем распознавания объекта к автоматической обработке изображения при высокой разрешающей способности, высокой скорости сбора и оценки данных.

Системы управления роботами при одновременном использовании сенсоров будут комплектоваться таким образом, чтобы они были более эффективными, располагали большей емкостью запоминающего устройства и давали возможность быстрого изменения программы для обработки более мелких партий изделий, экономичной адаптации к тем или иным производственным заданиям. Эффективные системы программирования и диалога «человек — промышленный робот», включая адаптивные системы управления промышленными роботами, находятся в состоянии разработки.

В интересах дальнейшего сокращения времени на обработку и повышение эффективности применяемых станков конструкция промышленных роботов должна позволять выполнение автоматических измерительных операций, автоматический контроль процессов обработки, станков и промышленных роботов и их быстрое переоснащение. Для этого необходим высокий уровень их обслуживания.

При разработке современных станков, промышленных роботов и их комбинаций все большее значение приобретают вопросы эргономики и экологии. Снижение уровня шума и повышение чистоты за счет герметического исполнения, повышение безопасности труда (прежде всего благодаря электронной системе защиты) приобретают все более важное значение. Улучшается соотношение масса — мощность и повышается производительность.

Для дальнейшего повышения производительности гибко автоматизированных промышленных процессов в производстве объединен ряд операций (скрепление, сварка, транспортировка и складирование), при этом усилия направлены на то, чтобы на одном роботе применять одновременно несколько инструментов.

Применение гибких монтажных систем растет. Здесь применяются, с одной стороны, очень гибкие, со свободнопрограммируемым управлением и, с другой стороны, простые системы, которые с точки зрения кинематики и управления по принципу унифицированных узлов могут быть адаптированы к тому или иному заданию. Для исключительно высокой точности при обработке мельчайших деталей (при сборке часов) изготавливаются миниатюрные роботы. Детали и узлы, предназначенные для монтажа, должны быть выполнены таким образом, чтобы робот мог ими манипулировать.