Глава 25. Роботизация промышленного производства

1. Основные типы роботизированных систем

Роботизация – комплексная проблема, требующая решения вопроса совместного использования роботов с различным оборудованием в одной системе с общим управлением от ЭВМ и встроенных микропроцессоров. Эта проблема является не только технической, но и социально-психологической.

Вполне естественно, что современные достижения техники неразрывно связаны с пересмотром всей технической политики и коренным переоснащением промышленного производства. Целесообразность последнего часто определяется необходимостью быстрой перенастройки технологических участков, линий и цехов на изготовление модернизированной или совершенно новой продукции. Вследствие этого требуется строить каждую технологическую линию так, чтобы на ней можно было изготовлять попеременно сериями различные детали определенного класса с быстрой перенастройкой линии.

Робототехнические системы являются принципиально новым техническим средством комплексной автоматизации производственных процессов. Их использование позволяет наиболее полно исключить ручной труд как на вспомогательных, так и на основных технологических операциях.

Для современного производства характерна высокая автоматизация основных технологических процессов, но при этом вспомогательные операции выполняются человеком вручную. Эти операции утомительны, примитивны, а в ряде случаев тяжелы, вредны и даже опасны для жизни рабочих. Практика показала, что традиционными средствами невозможно автоматизировать многие вспомогательные ручные операции, и это сдерживает интенсификацию и развитие производства. Поэтому возникла необходимость в широком применении ПР.

Различают три класса робототехнических систем: манипуляционные робототехнические системы; информационные и управляющие робототехнические системы; мобильные (движущиеся) робототехнические системы.

Манипуляционные робототехнические системы можно разделить на три вида. Первый вид базируется на применении автоматически действующих роботов, автоматических манипуляторов и роботизированных технологических комплексов. Второй – на дистанционно управляемых роботах, манипуляторах и технологических комплексах. К третьему виду относятся системы, в которых используются роботы с ручным управлением, непосредственно связанные с движением рук, а иногда и ног человека.

Первые из них применяют в основном в промышленном производстве (ПР и роботизированные комплексы), вторые – в экстремальных условиях, т. е. при наличии радиации, загазованности, взрывоопасности, высоких и низких температур и давлений, а третий – для погрузо-разгрузочных и тяжелых работ.

Аналогичная классификация распространяется и на роботизированные технологические комплексы Они могут быть жестко запрограммированными или адаптивно приспосабливающимися к изменениям внешних условий, положению и конфигурации деталей и т. п. Это является основой для создания гибко переналаживаемых автоматизированных, почти безлюдных производств.

Информационные и управляющие робототехнические системы представляют собой некоторые комплексы автоматических измерительно-информационных и управляющих средств, предназначенных для сбора, обработки и передачи информации. На основе полученной информации эти системы формируют управляющие сигналы.

В различных цехах системы автоматического контроля и управления используют для почти безлюдного производственного процесса, в том числе с групповым использованием ПР. Подобные системы применяют и в автоматических системах проектирования, при выполнении технических и экономических расчетов и др.

Мобильные (движущиеся) робототехнические системы представляют собой автоматически управляемые платформы (или шасси). Они способны автоматически нагружаться и разгружаться, имеют программы маршрута движения и автоматической адресовки. В промышленных цехах они предназначаются для автоматической доставки деталей и инструмента к станкам и от станков на склады. На таких подвижных системах могут устанавливаться манипуляционные механизмы. К такого рода системам относятся также движущиеся устройства для обслуживания автоматизированных складов в разных отраслях народного хозяйства.

В мобильных робототехнических системах используют любые принципы движения. Они могут быть колесными, шагающими, гусеничными, на воздушной подушке, плавающими и т. п.

Рассмотренные автоматически действующие робототехнические системы применяют не только в промышленности, но и в других отраслях народного хозяйства.

Многофункциональные легко переналаживаемые робототехнические системы являются основными, принципиально новыми техническими средствами, позволяющими оперативно решать производственные задачи.

При использовании робототехники вследствие резкого сокращения времени и затрат на изменение технологического процесса создаются благоприятные условия для автоматизации мелкосерийного многономенклатурного производства. Групповое применение роботов в технологических линиях позволяет значительно увеличить производительность.

При использовании роботов, исключающих участие человека в непосредственном производстве, облегчается переход на двух- и трехсменную работу, что существенно повышает коэффициент использования всего технологического оборудования. Исключение из производственного цикла человека с его эмоциями, усталостью, возможной невнимательностью создает условия для более четкого соблюдения технологической дисциплины, в результате чего существенно снижается брак и повышается качество выпускаемых изделий. Важным фактором роботизированного технологического комплекса является возможность гибкой переналадки производства.

На роботизированных участках существенно повышается ритмичность производственного процесса (по суткам, неделям, месяцам), что является также важнейшим фактором в организации производства.