Доступные в широком диапазоне производительности и цен, роботы становятся повсеместными во всех типах промышленного производства. Понимание возможностей каждого типа роботов является ключом к выбору оптимального решения для вашего бизнеса.

На протяжении полувека образ большого шестиосевого шарнирного робота, сваривающего кузова автомобилей и грузовиков, прочно закрепился в массовом сознании. Роботы используются в самых разных отраслях, таких как здравоохранение, пищевая промышленность, металлургия и складское хозяйство — везде, где есть повторяющиеся или сложные с точки зрения окружающей среды или эргономики задачи, которые можно выполнить быстрее, надежнее и/или экономичнее. Сегодня роботы даже собирают новых роботов.

Роботы бывают с одной по семь осей, каждая из которых обеспечивает степень свободы. Двухосевой декартов портал обычно располагается по осям XY или YZ. Трехосевой робот имеет три степени свободы и выполняет свои функции по осям XYZ. Эти небольшие роботы имеют жесткую конструкцию и не могут наклоняться или вращаться, хотя к ним могут быть прикреплены инструменты, которые могут поворачиваться, вращаться или адаптироваться к форме небольшого груза. Четырех- и пятиосевые роботы обладают дополнительной гибкостью для вращения и наклона. Шестиосевой шарнирный робот имеет шесть степеней свободы — гибкость для перемещения объектов в любом направлении или их вращения в любой ориентации. Эти шестиосевые роботы обычно выбираются, когда требуется сложная манипуляция крупным или тяжелым объектом. Семиосевые роботы способны к дополнительным ориентациям для маневрирования инструментами в ограниченном пространстве. Они могут работать ближе к заготовке, чем другие шарнирные роботы, что потенциально позволяет экономить пространство.

Шарнирные роботы
Популярность шести- и семиосевых шарнирных роботов отражает большую гибкость, которую обеспечивают шесть степеней свободы. Они просты в программировании, поставляются со своим собственным контроллером, а последовательности движений и активация ввода/вывода могут быть запрограммированы с помощью удобного пульта управления. Они могут иметь значительную дальность действия, более трех метров у некоторых моделей. Такой диапазон размеров делает шарнирные роботы подходящими для множества отраслей и применений, связанных с производством или перемещением материалов или готовой продукции.

По своей конструкции шарнирный робот занимает пространство и площадь, которые нельзя использовать для других целей. Он также имеет свои особенности, то есть места и ориентации в окружающем пространстве, к которым он не может получить доступ. Эти пространственные ограничения требуют более сложных мер безопасности, поскольку робот часто будет использоваться в зонах, где находятся рабочие.

декартовы роботы
Декартов робот, или линейный робот, как правило, представляет собой недорогой робот, состоящий из набора линейных и/или вращательных приводов на конце манипулятора для 3D-приложений. Эти роботы очень универсальны, просты в установке и обслуживании. Ход и размеры каждой оси могут быть настроены под конкретное применение. Его радиус действия и полезная нагрузка независимы друг от друга, не переплетаются. Линейные оси выпускаются в различных конструкциях, что дополнительно адаптирует их к выполняемой функции.

Главным ограничением декартовых роботов является их относительная негибкость. Они легко могут осуществлять линейное перемещение по трем осям и вращение вокруг четвертой оси. Однако для выполнения вращения вокруг более чем одной оси необходимо добавить контроллер движения. Декартовы роботы редко используются в условиях мойки, поскольку они не обеспечивают достаточной защиты от попадания воды. Кроме того, требуется точность и тщательность при установке — каждая ось должна быть тщательно выровнена, а плоскость поверхности должна быть достаточной, особенно в больших системах.

Роботы SCARA
Роботы SCARA предназначены для выполнения несложных задач. Они представляют собой упрощенную версию шарнирных роботов, а их простота и небольшие размеры позволяют легко интегрировать их в сборочные линии. Роботы SCARA способны достигать впечатляющих показателей времени цикла с высокой точностью. Они отлично справляются с такими функциями, как установка компонентов в пространства с жесткими допусками, сохраняя при этом свою жесткость при таких движениях, что делает их экономически выгодным выбором для многих задач по захвату и перемещению, а также для обработки мелких деталей.

Дельта-роботы
Дельта-робот известен своей скоростью, достигающей 300 операций захвата в минуту. Благодаря способу крепления он располагается над рабочей зоной, что минимизирует занимаемую площадь. Часто его используют в паре с системой машинного зрения для захвата произвольно расположенных деталей в сложных процессах сортировки и упаковки. Как и шарнирные и SCARA-роботы, он обычно оснащается пультом управления для удобного программирования. Дельта-роботы часто используются в пищевой промышленности, но, как и декартовы роботы, могут потребовать дополнительной защиты или изоляции от окружающей среды.

Коллаборативные роботы
Коллаборативные роботы, или коботы, — это относительно новая разработка с многообещающим будущим в обеспечении безопасного взаимодействия человека и машины. Позволяя прямое взаимодействие между работником и роботом, они расширяют наше понимание того, как автоматизация может быть интегрирована в промышленность. Кобот может быть шарнирным, декартовым, SCARA-роботом или дельта-роботом. Хотя на сегодняшний день большинство из них относятся к шарнирным. Они обладают грузоподъемностью от 4 до 35 кг, соответственно увеличиваясь в размерах и радиусе действия (а также в цене). Существуют модели с семью осями; последние могут выполнять задачи, особенно сложные с точки зрения эргономики. Коботы даже используются в качестве независимых роботов на производственных линиях.

Сделав свой выбор
Принимая решение об инвестициях в робототехнику, следует учитывать все аспекты её применения, прежде чем делать окончательный выбор. Вот некоторые из наиболее важных факторов, которые необходимо принять во внимание:

Дальность действия и полезная нагрузка.

Эти критерии следует учитывать в первую очередь при выборе робота, поскольку они могут сразу же сократить список подходящих вариантов. Например, большой и тяжелый груз исключит любые варианты использования легких технологий погрузки/разгрузки. С другой стороны, если радиус действия большой, но вес полезной нагрузки невелик, может подойти более дешевый декартов робот.

Гибкость.

В задачах, требующих пяти или шести степеней свободы, шарнирный робот может быть единственным жизнеспособным решением. В этом случае для предприятий, чувствительных к цене и нуждающихся в одном или двух роботах, одним из вариантов может стать использование бывших в употреблении (перепрофилированных) роботов. Однако для более простых задач, таких как позиционирование и загрузка мелких деталей, установка электронных компонентов, загрузка коробок и станков — любых задач, где достаточно двух или трех осей, — зачем платить за большее количество осей, чем требуется для выполнения задачи?

Скорость.

Требуется ли для данного приложения высокая скорость захвата, как у дельта-робота, или же будет достаточно меньшей скорости захвата, как у портального робота или SCARA-робота?

Площадь и площадь застройки.

Всё чаще площадь, занимаемая оборудованием и производственными линиями, становится ключевым фактором планирования. Площадь помещений дорога, и компании стремятся оптимизировать планировку своих цехов. Декартовы и дельта-роботы обеспечивают явное преимущество перед другими технологиями, поскольку теряется только вертикальное пространство, что, как правило, менее критично.

Инженерные разработки и разработка проектов.

При сравнительном расчете стоимости следует учитывать время и затраты на проектирование, сборку, установку и ввод в эксплуатацию, особенно при интеграции робота в более крупную машину или систему. Задержки в получении и сборке робота могут затормозить весь проект.

Ремонтопригодность, ремонтопригодность и доступность.

Внеплановые простои — это кошмар для любого руководителя производства. Роботы должны быть относительно просты в обслуживании и ремонте.

Стандартизация.

Внутри компании или отрасли это может быть веским аргументом с точки зрения бизнеса, даже если выбранный робот не является идеально подходящим или даже самым дешевым, но способным выполнить работу. Иногда проторенный путь оказывается путем наименьшего сопротивления (и риска).

Распространение робототехники позволило предприятиям всех размеров воспользоваться преимуществами автоматизации. Лучший робот для вас, как правило, — это тот, который наилучшим образом подходит для вашей задачи — не только с точки зрения повышения производительности за счет инвестиций и удовлетворения технических требований, но и с точки зрения таких сопутствующих вопросов, как безопасность производства, использование пространства и, конечно же, себестоимость и послепродажное обслуживание.