Доступные в широком диапазоне производительности и цены, роботы становятся повсеместными во всех видах промышленных производственных операций. Понимание возможностей каждого типа роботов является ключом к выбору лучшего решения для вашего бизнеса.

За полвека образ больших шестиосных шарнирно-сочлененных роботизированных кузовов легковых и грузовых автомобилей закрепился в сознании людей. Роботы используются в таких разнообразных отраслях, как здравоохранение, производство продуктов питания и напитков, производство стали и складирование — везде, где есть повторяющиеся или сложные с точки зрения экологии или эргономики задачи, которые можно выполнить быстрее, надежнее и/или экономичнее. Сегодня роботы даже собирают новых роботов.

Роботы имеют от одной до семи осей, каждая из которых обеспечивает определенную степень свободы. Двухосный декартовый портал обычно строит графики по осям XY или YZ. Трехосный робот имеет три степени свободы и выполняет свои функции через оси XYZ. Эти небольшие роботы имеют жесткую форму и не могут наклоняться или вращаться сами по себе, хотя к ним могут быть прикреплены инструменты, которые могут поворачиваться, вращаться или адаптироваться к форме небольшой полезной нагрузки. Четырех- и пятиосные роботы обладают дополнительной гибкостью при вращении и наклоне. Шестиосный шарнирно-сочлененный робот имеет шесть степеней свободы — возможность перемещать объекты в любом направлении или вращать их в любой ориентации. Эти шестиосные роботы обычно выбираются, когда приложение требует сложных манипуляций с большим или тяжелым объектом. Семиосные роботы способны выполнять дополнительную ориентацию для маневрирования инструмента в ограниченном пространстве. Они могут работать ближе к заготовке, чем другие шарнирно-сочлененные роботы, что позволяет сэкономить пространство.

Шарнирно-сочлененные роботы
Популярность шести- и семиосных шарнирных роботов отражает большую гибкость, которую обеспечивают шесть степеней свободы. Их легко программировать, они оснащены собственным контроллером, а последовательность движений и активацию входов/выходов можно запрограммировать с помощью удобного пульта обучения. У них может быть значительный радиус действия, более трех метров в некоторых моделях. Такой диапазон размеров делает шарнирно-сочлененные роботы подходящими для множества отраслей и применений, связанных с производством или перемещением материалов или готовой продукции.

По своей конструкции шарнирно-сочлененный робот занимает пространство и площадь, которые невозможно использовать для других целей. У него также есть сингулярности, то есть местоположения и ориентации в окружающем пространстве, к которым он не имеет доступа. Эти пространственные ограничения требуют более сложных мер безопасности, поскольку робот часто будет использоваться в зонах присутствия рабочих.

Декартовы роботы
Декартовский или линейный робот, как правило, представляет собой недорогой робот, состоящий из узла линейных приводов и/или поворотного привода на конце руки для 3D-приложений. Эти роботы очень легко адаптируются и просты в установке и обслуживании. Ходы и размеры каждой оси можно настроить в соответствии с применением. Его радиус действия и полезная нагрузка независимы друг от друга и не взаимосвязаны. Линейная ось поставляется в нескольких исполнениях, которые дополнительно адаптируют ее к выполняемой функции.

Основным ограничением декартового робота является сравнительная негибкость. Он может легко обеспечить линейное перемещение по трем осям и вращение вокруг четвертой оси. Однако необходимо добавить контроллер движения, чтобы выполнять вращение вокруг более чем одной оси. Декартовы роботы редко используются при промывке, поскольку они не обеспечивают достаточной защиты от проникновения воды. Кроме того, требуется точность и тщательность при установке: каждая ось должна быть тщательно выровнена, а плоскостность поверхности должна быть достаточной, особенно в более крупных системах.

СКАРА роботы
Роботы SCARA предназначены для легких задач. Они представляют собой упрощенную версию шарнирно-сочлененных роботов, а их простота и небольшой размер позволяют легко интегрировать их в сборочные линии. Роботы SCARA могут достигать впечатляющего времени цикла при высокой точности. Они очень хорошо справляются с такими функциями, как вставка компонентов в пространства с жесткими допусками, сохраняя при этом их жесткость при таких перемещениях, что делает их экономически эффективным выбором для многих операций захвата и размещения, а также обработки мелких деталей.

Дельта-роботы
Дельта-робот известен своей скоростью: скорость подбора достигает 300 шт./мин. Тип монтажа размещает его над рабочей зоной, ограничивая потерю занимаемой площади. Его часто используют в сочетании с системой машинного зрения, чтобы отбирать детали, случайно расположенные в сложных приложениях по сортировке и упаковке. Как и шарнирно-сочлененные роботы и роботы SCARA, они обычно оснащаются подвесным пультом обучения для облегчения программирования. Дельта-роботы часто используются в производстве продуктов питания, но, как и декартовы роботы, им может потребоваться дополнительная защита или изоляция от окружающей среды.

Коллаборативные роботы
Коллаборативные роботы, или коботы, являются относительно недавней разработкой с многообещающим будущим в обеспечении безопасного взаимодействия человека и машины. Обеспечивая прямое сотрудничество между работником и роботом, они расширяют наше понимание того, как автоматизация может быть интегрирована в промышленность. Кобот может быть шарнирно-сочлененным, декартовым, SCARA или дельта-роботом. Хотя на сегодняшний день большинство из них можно отнести к категории сформулированных. Их грузоподъемность составляет 4–35 кг, а их размер и радиус действия (а также цена) соответственно увеличиваются. Есть модели с количеством осей до семи; последний может выполнять задачи, которые особенно сложны с эргономической точки зрения. Коботы даже используются в качестве независимых роботов на производственных линиях.

Делая свой выбор
Приближаясь к инвестициям в робототехнику, следует рассмотреть все аспекты применения, прежде чем сделать окончательный выбор. Вот некоторые из наиболее важных факторов, которые следует учитывать:

Досягаемость и полезная нагрузка.

Они должны быть первыми критериями, которые следует учитывать при выборе робота, поскольку эти факторы могут сразу же сократить список подходящих вариантов. Например, большой и тяжелый груз исключает любое рассмотрение облегченных технологий погрузочно-разгрузочных работ. С другой стороны, если радиус действия велик, а вес полезной нагрузки мал, может быть достаточно более дешевого декартового робота.

Гибкость.

В приложении, требующем пять или шесть степеней свободы, шарнирно-сочлененный робот может быть единственным жизнеспособным решением. Если да, то одним из вариантов для бизнеса, чувствительного к цене, требующего одного или двух роботов, могут быть перепрофилированные (использованные) единицы. Однако для более простых приложений, таких как позиционирование и загрузка мелких деталей, вставка электронных деталей, а также загрузка ящиков и станков (любое приложение, где достаточно двух или трех осей), зачем платить за большее количество осей, чем требует приложение?

Скорость.

Требует ли приложение высокой скорости подбора, как у дельта-робота, или будет достаточно меньшей скорости подбора декартового портального робота или робота SCARA?

Пространство и след.

Все чаще занимаемая площадь машин и производственных линий становится ключевым моментом при планировании. Площадь производственных помещений стоит дорого, и компании хотят оптимизировать планировку своих цехов. Декартовы и дельта-роботы обеспечивают явное преимущество перед другими технологиями, поскольку теряется только вертикальное пространство, что, как правило, менее критично.

Инжиниринг и разработка проектов.

Время и затраты на проектирование, сборку, установку и ввод в эксплуатацию следует учитывать при сравнительной стоимости, особенно при включении робота в более крупную машину или систему. Задержки с получением и сборкой робота могут задержать реализацию всего проекта.

Ремонтопригодность, ремонтопригодность и доступность.

Внеплановые простои – кошмар каждого начальника производства. Роботы должны быть относительно простыми в обслуживании и ремонте.

Стандартизация.

Внутри компании или отрасли это может быть разумным решением с точки зрения бизнеса, даже если выбранный робот не является самым идеально адаптированным или даже самым дешевым, но способным выполнять работу. Иногда хорошо пройденный путь оказывается путем наименьшего сопротивления (и риска).

Распространение робототехнических технологий позволило предприятиям любого размера получить доступ к преимуществам автоматизации. Лучшим роботом для вас обычно является тот, который лучше всего подходит для вашего применения — не только с точки зрения повышения производительности за счет инвестиций и удовлетворения технических требований приложения, но также с точки зрения связанных с этим вопросов, таких как безопасность предприятия, использование пространства и т. д. конечно, первоначальная стоимость и послепродажная поддержка.