Роботы, доступные в различных вариантах производительности и цен, становятся повсеместными во всех типах промышленных производственных операций. Понимание возможностей каждого типа робота является ключом к выбору лучшего варианта для вашего бизнеса.

За полвека образ большого шестиосного сочлененного робота, сваривающего кузова автомобилей и грузовиков, закрепился в общественном воображении. Роботы используются в таких разнообразных секторах, как здравоохранение, пищевая промышленность, сталелитейное производство и складирование — везде, где есть повторяющиеся или экологически или эргономически сложные задачи, которые можно выполнить быстрее, надежнее и/или более экономично. Сегодня роботы даже собирают новых роботов.

Роботы поставляются с одной-семи осями, каждая из которых обеспечивает степень свободы. Двухосевой декартов портал обычно строится на осях XY или YZ. Трехосевой 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, хотя они могут иметь прикрепленные инструменты, которые могут поворачиваться, вращаться или адаптироваться к форме небольшой полезной нагрузки. Четырех- и пятиосевые роботы имеют дополнительную гибкость для вращения и наклона. Шестиосевой шарнирный робот имеет шесть степеней свободы — гибкость для перемещения объектов в любом направлении или вращения их в любой ориентации. Эти шестиосевые роботы обычно выбираются, когда приложение требует сложных манипуляций с большим или тяжелым объектом. Семиосевые роботы способны к дополнительным ориентациям для маневрирования инструментами в ограниченном пространстве. Они могут работать ближе к обрабатываемой детали, чем другие шарнирные роботы, что позволяет экономить пространство.

Шарнирные роботы
Популярность шести- и семиосевых шарнирных роботов отражает большую гибкость, которую обеспечивают шесть степеней свободы. Их легко программировать, они поставляются с собственным контроллером, а последовательности движений и активацию ввода-вывода можно программировать с помощью удобного для пользователя обучающего пульта. Они могут иметь значительную дальность действия, более трех метров для определенных моделей. Этот диапазон размеров делает шарнирных роботов подходящими для большого количества отраслей и приложений, связанных с изготовлением или перемещением материалов или готовых изделий.

По замыслу, сочлененный робот занимает пространство и след, которые не могут быть использованы для других целей. У него также есть сингулярности, то есть местоположения 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 присутствуют рабочие.

Декартовы роботы
Декартов или линейный робот, как правило, является недорогим роботом, состоящим из сборки линейных приводов и/или вращательного привода на конце руки для 3D-приложений. Эти роботы очень легко адаптируются и просты в установке и обслуживании. Ходы и размеры каждой оси можно настраивать в соответствии с приложением. Его досягаемость и полезная нагрузка независимы друг от друга, а не переплетены. Линейная ось поставляется в ряде конструкций, которые дополнительно адаптируют ее к выполняемой функции.

Главным ограничением декартового робота является сравнительная негибкость. Он может легко выполнять линейное движение по трем осям и вращение вокруг четвертой оси. Однако для выполнения вращения вокруг более чем одной оси необходимо добавить контроллер движения. Декартовые роботы редко используются в ситуациях мойки, поскольку они не обеспечивают достаточной защиты от попадания воды. Кроме того, при установке требуются точность и тщательность — каждая ось должна быть тщательно выровнена, а плоскостность поверхности должна быть достаточной, особенно в более крупных системах.

Роботы SCARA
Роботы SCARA предназначены для легких задач. Они представляют собой обтекаемую версию шарнирных роботов, а их простота и небольшой размер позволяют легко интегрировать их в сборочные линии. Роботы SCARA могут достигать весьма впечатляющих времен цикла с высокой точностью. Они очень искусны в таких функциях, как вставка компонентов в пространства с жесткими допусками, сохраняя при этом свою жесткость в таких движениях, что делает их экономически эффективным выбором для многих задач по захвату и размещению, а также для обработки мелких деталей.

Дельта-роботы
Дельта-робот славится своей скоростью, со скоростью захвата до 300/мин. Его тип крепления размещает его над рабочей зоной, ограничивая потерю площади. Он часто работает в паре с системой технического зрения для захвата деталей, случайно размещенных в сложных сортировочных и упаковочных приложениях. Как и сочлененные и SCARA-роботы, он обычно снабжается обучающим пультом для простого программирования. Дельта-роботы часто используются в приложениях по производству продуктов питания, но, как и декартовы роботы, им может потребоваться дополнительная защита или отделение от окружающей среды.

Коллаборативные роботы
Коллаборативные роботы, или коботы, являются относительно недавней разработкой с многообещающим будущим в обеспечении возможности безопасного взаимодействия человека и машины. Обеспечивая прямое сотрудничество между работником и роботом, они добавляют измерение к нашему пониманию того, как автоматизация может быть интегрирована в промышленность. Кобот может быть сочлененным, декартовым, SCARA или дельта-роботом. Хотя на сегодняшний день большинство из них можно отнести к категории сочлененных. Они имеют грузоподъемность 4-35 кг, масштабируясь по размеру и досягаемости (а также цене) соответственно. Существуют модели с числом осей до семи; последние могут выполнять задачи, которые особенно сложны с точки зрения эргономики. Коботы даже используются в качестве независимых роботов производственной линии.

Делая свой выбор
При подходе к инвестированию в робототехнику следует рассмотреть все аспекты приложения, прежде чем сделать окончательный выбор. Вот некоторые из наиболее важных факторов, которые следует учитывать:

Вылет и полезная нагрузка.

Они должны быть первыми критериями, которые следует учитывать при выборе робота, поскольку эти факторы могут немедленно сократить список подходящих вариантов. Например, большой, тяжелый груз исключит любые варианты легких технологий обработки. С другой стороны, если радиус действия большой, а вес полезной нагрузки низкий, может подойти более дешевый декартов робот.

Гибкость.

В приложении, требующем пяти или шести степеней свободы, единственным жизнеспособным решением может быть сочлененный робот. Если это так, то одним из вариантов для бизнеса, чувствительного к цене и требующего одного или двух роботов, могут быть перепрофилированные (использованные) устройства. Однако для более простых приложений, таких как позиционирование и загрузка мелких деталей, вставка электронных деталей, загрузка коробок и станков — любого приложения, где достаточно двух или трех осей — зачем платить за большее количество осей, чем требуется для приложения?

Скорость.

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

Пространство и след.

Все чаще ключевыми проблемами планирования становятся площади машин и производственных линий. Площадь пола стоит дорого, и компании хотят оптимизировать планировку цеха. Картезианские 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 расходы на проектирование, сборку, установку и ввод в эксплуатацию должны быть учтены при сравнительной оценке затрат, особенно при включении робота в более крупную машину или систему. Задержки в получении и сборке робота могут задержать весь проект.

Ремонтопригодность, ремонтопригодность и доступность.

Незапланированный простой — кошмар каждого менеджера по производству. Роботы должны быть относительно просты в обслуживании и ремонте.

Стандартизация.

В рамках компании или отрасли может быть обоснованным рассмотрением по деловым соображениям, даже если выбранный робот не является наиболее идеально адаптированным или даже самым дешевым, но способным выполнять работу. Иногда хорошо проторенный путь оказывается путем наименьшего сопротивления (и риска).

Распространение робототехнических технологий позволило компаниям всех размеров получить доступ к преимуществам автоматизации. Лучший робот для вас — это обычно тот, который лучше всего подходит для вашего приложения — не только для достижения производительности от инвестиций и удовлетворения технических требований приложения, но и с точки зрения связанных вопросов, таких как безопасность предприятия, использование пространства и, конечно, стоимость ввода в эксплуатацию и послепродажная поддержка.