Рейнгард Геттнер - Роботы сегодня и завтра

Система МАВИС на модулях, разработанная и испытанная Академией наук ГДР и Центральным институтом кибернетики и информационных процессов, заменяет 2–3 рабочих. Ее модулями являются различные микрокомпьютерные программы, которые выбираются в зависимости от решаемой задачи.

Эта визуальная система пригодна для определения местоположения поверхностных замеров обрабатываемых деталей, сортировки деталей, которые затем подаются для дальнейшей обработки на следующий робот. В зависимости от степени трудности на процесс распознавания тратится от 20 до 2,5 мл/с на каждый распознаваемый объект.

Вначале осуществляется съемка выбранных деталей и их фиксация в блоке памяти. Система сравнивает данные оцениваемой детали с данными из блока памяти. В случае их соответствия роботу отдается необходимый приказ, и деталь обрабатывается согласно требованиям производственного процесса. Применение систем распознавания гарантирует преимущества и в роботизированных монтажных процессах.

Применение унифицированных элементов при конструировании и создании промышленных роботов, в особенности загрузочных и для сварочных работ, дает значительные преимущества. Унификация узлов позволяет создавать роботы ограниченными сериями из функциональных элементов, т. е. из таких основных элементов, как стандартизованные блоки подачи и вращения, а также узлов, которые соединяют все в единое целое.

В системе унифицированных узлов для загрузочных роботов в качестве интеграционных единиц зарекомендовали себя следующие типы: тип 1 (для манипулирования с массами менее 10 кг), тип 2 (от 10 до 40 кг) и тип 3 (от 40 до 100 кг). В связи с тем что требования к промышленным роботам растут, на наших предприятиях все больше создаются роботы собственной конструкции с частичным использованием унифицированных узлов. Это позволяет добиваться решений, оптимально соответствующих производственным условиям, и обеспечивает более рациональное исполнение периферийных устройств. Здесь учитываются и требования по использованию защитных устройств, установке магазинов для деталей, инструмента, наличию грейферов, устройств для очистки деталей и инструмента, для зажима и позиционирования деталей, измерительных и контрольных приборов для слежения за качеством, систем для распознавания объектов и их позиции, а также транспортирующих устройств. Правда, не всегда нужны все эти периферийные устройства. Однако любой вид промышленного робота предполагает по меньшей мере использование защитных устройств или магазинов для деталей.

Модульный принцип создания промышленных роботов для загрузки технологических устройств. X, Y, Z — направления движений; А, В, С — оси вращения (по Пёслеру).

В будущем повысится значение входящих в технологический блок и необходимых для манипуляционных задач устройств по контролю за качеством, а следовательно, и очисткой обрабатываемой детали, так как количество высвобождаемой промышленными роботами рабочей силы во многом зависит от автоматических устройств для контроля за качеством. Так, относительно высокие расходы для гибких измерительных устройств будут полностью оправданны, поскольку часто меняющиеся замеряемые величины требуют значительных затрат времени и высокой степени точности. Такие устройства все более необходимы при гибкой автоматизации наряду с приспособлениями для зажима и транспортировки деталей.

Создавая периферийные устройства, следует учитывать их стоимость. Чем выше технический уровень промышленного робота, тем ниже процент стоимости его периферийных устройств. Манипуляционные движения, перенесенные в периферийную зону, реализуются, как правило, с более значительными затратами, чем те же движения, выполненные самим роботом. Центральное размещение определенных, зачастую необходимых, периферийных устройств (магазины для обрабатываемых деталей и т. п.) путем создания типовых образцов также могут способствовать уменьшению расходов на периферийную зону. Этой же цели служит разработка функциональных единиц на микроэлементах, предназначенных для выполнения промышленными роботами или их периферийными устройствами специальных задач.

Увеличение производительности и расширение сферы применения промышленных роботов находится в прямой зависимости от развития микроэлектроники, благодаря которой и стало возможным их создание.

Эра микроэлектроники началась примерно с 1960 г., с изготовления интегральных схем для переработки сигналов. Путем нанесения необходимых структур на небольшие пластинки из кремния или других материалов размером в несколько квадратных миллиметров (кристаллы) получают схему, сочетающую в себе множество электронных функциональных единиц. Теперь требуются только соответствующие контакты и защитный корпус.

Научно-технические разработки в области микроэлектроники продвигаются вперед семимильными шагами. Подтверждение тому — повышение степени интегрирования, т. е. количества функциональных элементов, которые могут быть реализованы на одном кристалле, от малой (10–100 функциональных элементов на каждый кристалл) и средней (102–103) степени интеграции через высокую (103–104) до высшей степени интеграции (104–106) элементов на кристалле для создания функционально ориентированных микросхем с более чем миллионом элементов. К схемам с высокой степенью интеграции относятся микропроцессоры и запоминающие устройства, являющиеся основой для создания микроЭВМ.

С развитием микроэлектроники значительно повышается не только число функциональных элементов на одном кристалле, но и надежность электронных компоновочных элементов. У кристаллов случаи отказа значительно реже, чем у прежних компоновочных элементов на основе электронных ламп или обычных транзисторов.

Даже эти немногочисленные факты свидетельствуют о том, что микроэлектроника приводит к кардинальным изменениям в области средств производства, в технологиях и виде получаемой продукции, способствует достижению новых успехов во всех отраслях народного хозяйства. Но чтобы этот процесс развивался, необходимо достаточное количество микроэлектронных компоновочных элементов. Если в 1976 г. в ГДР их было произведено на сумму в несколько миллионов марок, то к 1980 г. их производство возросло уже до 1 млрд. марок. С тех пор их производство увеличивается ежегодно на 20–40 %.

При помощи микроэлектроники промышленность производит более высококачественные изделия, и не в последнюю очередь это касается производства товаров массового потребления. Кроме того, применение микроэлектроники способствует дальнейшему расширению автоматизации и технологий с незначительной долей ручного управления и с использованием тысяч промышленных роботов, она позволяет осуществлять рационализацию в области подготовительных производственных процессов и в области оказания услуг населению.