რა არის სამრეწველო რობოტი?

მსოფლიოში პირველისამრეწველო რობოტიდაიბადა შეერთებულ შტატებში 1962 წელს. ამერიკელმა ინჟინერმა ჯორჯ ჩარლზ დევოლმა უმცროსმა შემოგვთავაზა „რობოტი, რომელსაც შეუძლია მოქნილად უპასუხოს ავტომატიზაციას სწავლებისა და დაკვრის გზით“. მისმა იდეამ ნაპერწკალი გამოიწვია მეწარმე ჯოზეფ ფრედერიკ ენგელბერგერთან, რომელიც ცნობილია როგორც "რობოტების მამა".სამრეწველო რობოტისახელად „უნიმეიტი (= უნივერსალური შესაძლებლობების მქონე სამუშაო პარტნიორი)“ დაიბადა.
ISO 8373-ის მიხედვით, სამრეწველო რობოტები არის მრავალსახსრიანი მანიპულატორები ან თავისუფლების მრავალხარისხიანი რობოტები ინდუსტრიული სფეროსთვის. სამრეწველო რობოტები არის მექანიკური მოწყობილობები, რომლებიც ავტომატურად ასრულებენ სამუშაოს და არის მანქანები, რომლებიც ეყრდნობიან საკუთარ ძალასა და კონტროლის შესაძლებლობებს სხვადასხვა ფუნქციების მისაღწევად. მას შეუძლია მიიღოს ადამიანის ბრძანებები ან იმუშაოს წინასწარ დაპროგრამებული პროგრამების მიხედვით. თანამედროვე ინდუსტრიულ რობოტებს ასევე შეუძლიათ იმოქმედონ ხელოვნური ინტელექტის ტექნოლოგიით ჩამოყალიბებული პრინციპებისა და სახელმძღვანელო პრინციპების მიხედვით.
სამრეწველო რობოტების ტიპიური გამოყენება მოიცავს შედუღებას, შეღებვას, აწყობას, შეგროვებას და განთავსებას (როგორიცაა შეფუთვა, პალეტირება და SMT), პროდუქტის შემოწმება და ტესტირება და ა.შ.; ყველა სამუშაო დასრულებულია ეფექტურობით, გამძლეობით, სისწრაფით და სიზუსტით.
ყველაზე ხშირად გამოყენებული რობოტების კონფიგურაციებია არტიკულირებული რობოტები, SCARA რობოტები, დელტა რობოტები და კარტეზიული რობოტები (ზედა რობოტები ან xyz რობოტები). რობოტები ავლენენ ავტონომიის სხვადასხვა ხარისხს: ზოგიერთი რობოტი დაპროგრამებულია კონკრეტული მოქმედებების განმეორებით (განმეორებითი მოქმედებების) ერთგულად, ცვალებადობის გარეშე და მაღალი სიზუსტით შესასრულებლად. ეს მოქმედებები განისაზღვრება დაპროგრამებული რუტინებით, რომლებიც განსაზღვრავს კოორდინირებული მოქმედებების სერიის მიმართულებას, აჩქარებას, სიჩქარეს, შენელებას და მანძილს. სხვა რობოტები უფრო მოქნილები არიან, რადგან მათ შეიძლება დასჭირდეთ ობიექტის ადგილმდებარეობის ან თუნდაც ობიექტზე შესასრულებელი დავალების იდენტიფიცირება. მაგალითად, უფრო ზუსტი მითითებისთვის, რობოტები ხშირად აერთიანებენ მანქანათმხედველობის ქვესისტემებს, როგორც მათ ვიზუალურ სენსორებს, რომლებიც დაკავშირებულია მძლავრ კომპიუტერებთან ან კონტროლერებთან. ხელოვნური ინტელექტი, ან ყველაფერი, რაც შეცდომით ხელოვნურ ინტელექტად არის შერეული, სულ უფრო მნიშვნელოვანი ფაქტორი ხდება თანამედროვე ინდუსტრიულ რობოტებში.
ჯორჯ დევოლმა პირველად შემოგვთავაზა სამრეწველო რობოტის კონცეფცია და პატენტზე განაცხადი 1954 წელს მიიღო (პატენტი გაიცა 1961 წელს). 1956 წელს Devol-მა და Joseph Engelberger-მა დააარსეს Unimation, Devol-ის ორიგინალური პატენტის საფუძველზე. 1959 წელს Unimation-ის პირველი სამრეწველო რობოტი დაიბადა შეერთებულ შტატებში, რომელმაც დაიწყო რობოტების განვითარების ახალი ერა. მოგვიანებით Unimation-მა თავისი ტექნოლოგია ლიცენზირებული მისცა Kawasaki Heavy Industries-სა და GKN-ს, რათა წარმოედგინათ Unimates სამრეწველო რობოტები, შესაბამისად, იაპონიასა და გაერთიანებულ სამეფოში. გარკვეული პერიოდის განმავლობაში Unimation-ის ერთადერთი კონკურენტი იყო Cincinnati Milacron Inc. ოჰაიოში, აშშ. თუმცა, 1970-იანი წლების ბოლოს, ეს სიტუაცია ძირეულად შეიცვალა მას შემდეგ, რაც რამდენიმე მსხვილმა იაპონურმა კონგლომერატმა დაიწყო მსგავსი სამრეწველო რობოტების წარმოება. ინდუსტრიულმა რობოტებმა ევროპაში საკმაოდ სწრაფად გაიტაცა და ABB Robotics-მა და KUKA Robotics-მა 1973 წელს გამოიტანეს რობოტები ბაზარზე. 1970-იანი წლების ბოლოს ინტერესი რობოტიკის მიმართ გაიზარდა და ბევრი ამერიკული კომპანია შემოვიდა ამ სფეროში, მათ შორის ისეთი მსხვილი კომპანიები, როგორიცაა General Electric და General Motors (რომელთა ერთობლივი საწარმო იაპონურ FANUC-თან FANUC-მა შექმნა). ამერიკული სტარტაპები მოიცავდნენ Automatix და Adept Technology. 1984 წელს რობოტების ბუმის დროს Unimation შეიძინა Westinghouse Electric-მა 107 მილიონ დოლარად. Westinghouse-მა Unimation მიყიდა Stäubli Faverges SCA-ს საფრანგეთში 1988 წელს, რომელიც ჯერ კიდევ აწარმოებს არტიკულირებულ რობოტებს ზოგადი ინდუსტრიული და სუფთა ოთახებისთვის და 2004 წლის ბოლოს Bosch-ის რობოტიკის განყოფილებაც კი შეიძინა.

პარამეტრების განსაზღვრა. სივრცეში სადმე მოსახვედრად საჭიროა სამი ღერძი. ბოლო მკლავის (ანუ მაჯის) მიმართვის სრულად გასაკონტროლებლად საჭიროა კიდევ სამი ღერძი (პან, მოედანი და რულეტი). ზოგიერთი დიზაინი (როგორიცაა SCARA რობოტები) სწირავს მოძრაობას ფასის, სიჩქარისა და სიზუსტისთვის. თავისუფლების ხარისხი - ჩვეულებრივ იგივეა, რაც ღერძების რაოდენობა. სამუშაო კონვერტი - ფართობი სივრცეში, რომელსაც რობოტს შეუძლია მიაღწიოს. კინემატიკა - რობოტის სხეულის ხისტი ელემენტებისა და სახსრების რეალური კონფიგურაცია, რომელიც განსაზღვრავს რობოტის ყველა შესაძლო მოძრაობას. რობოტის კინემატიკის სახეებია არტიკულირებული, კარდანული, პარალელური და SCARA. ტევადობა ან დატვირთვის მოცულობა - რამდენი წონის აწევა შეუძლია რობოტს. სიჩქარე - რამდენად სწრაფად შეუძლია რობოტს თავისი ბოლო მკლავის პოზიცია პოზიციაზე. ეს პარამეტრი შეიძლება განისაზღვროს, როგორც თითოეული ღერძის კუთხოვანი ან წრფივი სიჩქარე, ან როგორც კომპოზიციური სიჩქარე, რაც ნიშნავს ბოლო მკლავის სიჩქარეს. აჩქარება - რამდენად სწრაფად შეიძლება აჩქარდეს ღერძი. ეს არის შემზღუდველი ფაქტორი, რადგან რობოტმა შეიძლება ვერ მიაღწიოს მაქსიმალურ სიჩქარეს მოკლე სვლების ან რთული ბილიკების შესრულებისას მიმართულების ხშირი ცვლილებით. სიზუსტე - რამდენად მიუახლოვდება რობოტს სასურველ პოზიციას. სიზუსტე იზომება იმით, თუ რამდენად შორს არის რობოტის აბსოლუტური პოზიცია სასურველი პოზიციიდან. სიზუსტის გაუმჯობესება შესაძლებელია გარე სენსორული მოწყობილობების გამოყენებით, როგორიცაა ხედვის სისტემები ან ინფრაწითელი. განმეორებადობა - რამდენად კარგად უბრუნდება რობოტი დაპროგრამებულ პოზიციას. ეს განსხვავდება სიზუსტისგან. შეიძლება ითქვას, რომ გადადით გარკვეულ XYZ პოზიციაზე და ის მიდის მხოლოდ 1 მმ-მდე ამ პოზიციიდან. ეს სიზუსტის პრობლემაა და შეიძლება გამოსწორდეს კალიბრით. მაგრამ თუ ეს პოზიცია ისწავლება და ინახება კონტროლერის მეხსიერებაში და ის ყოველ ჯერზე უბრუნდება ნასწავლი პოზიციის 0.1 მმ-ს, მაშინ მისი განმეორებადობა 0.1 მმ-ის ფარგლებშია. სიზუსტე და განმეორებადობა ძალიან განსხვავებული მეტრიკაა. განმეორებადობა, როგორც წესი, რობოტის ყველაზე მნიშვნელოვანი სპეციფიკაციაა და გაზომვისას „სიზუსტის“ მსგავსია - სიზუსტისა და სიზუსტის მითითებით. ISO 9283[8] ადგენს სიზუსტისა და განმეორებადობის გაზომვის მეთოდებს. როგორც წესი, რობოტი რამდენჯერმე იგზავნება ნასწავლ პოზიციაზე, ყოველ ჯერზე მიდის ოთხ სხვა პოზიციაზე და უბრუნდება ნასწავლ პოზიციას და შეცდომის გაზომვა ხდება. განმეორებადობა ფასდება, როგორც ამ ნიმუშების სტანდარტული გადახრა სამ განზომილებაში. რა თქმა უნდა, ტიპურ რობოტს შეიძლება ჰქონდეს პოზიციის შეცდომები, რომლებიც აღემატება განმეორებადობას და ეს შეიძლება იყოს პროგრამირების პრობლემა. გარდა ამისა, სამუშაო კონვერტის სხვადასხვა ნაწილს ექნება განსხვავებული განმეორებადობა და განმეორებადობა ასევე განსხვავდება სიჩქარისა და დატვირთვის მიხედვით. ISO 9283 განსაზღვრავს, რომ სიზუსტე და განმეორებადობა უნდა გაიზომოს მაქსიმალური სიჩქარით და მაქსიმალური დატვირთვით. თუმცა, ეს აწარმოებს პესიმისტურ მონაცემებს, რადგან რობოტის სიზუსტე და განმეორებადობა ბევრად უკეთესი იქნება მსუბუქი დატვირთვისა და სიჩქარის დროს. სამრეწველო პროცესებში განმეორებადობა ასევე გავლენას ახდენს ტერმინატორის სიზუსტეზე (როგორიცაა სამაგრი) და თუნდაც სამაგრზე არსებული „თითების“ დიზაინი, რომლებიც გამოიყენება საგნის დასაჭერად. მაგალითად, თუ რობოტი თავის თავზე აიღებს ხრახნს, ხრახნი შეიძლება იყოს შემთხვევითი კუთხით. ხრახნიანი ხრახნის ხვრელში მოთავსების შემდგომი მცდელობები სავარაუდოდ წარუმატებელი იქნება. ასეთი სიტუაციები შეიძლება გაუმჯობესდეს „მიმყვანი ფუნქციებით“, როგორიცაა ხვრელის შესასვლელის შეკუმშვა (ჩაღრმავება). მოძრაობის კონტროლი - ზოგიერთი აპლიკაციისთვის, როგორიცაა მარტივი არჩევის და განლაგების შეკრების ოპერაციები, რობოტს ესაჭიროება მხოლოდ წინ და უკან წასვლა წინასწარ შესწავლილი პოზიციების შეზღუდულ რაოდენობას შორის. უფრო რთული გამოყენებისთვის, როგორიცაა შედუღება და შეღებვა (შეღებვა სპრეით), მოძრაობა მუდმივად უნდა კონტროლდებოდეს სივრცეში ბილიკის გასწვრივ განსაზღვრული ორიენტაციისა და სიჩქარით. ენერგიის წყარო - ზოგი რობოტი იყენებს ელექტროძრავებს, ზოგი კი ჰიდრავლიკურ ამძრავებს. პირველი უფრო სწრაფია, მეორე უფრო ძლიერი და სასარგებლოა ისეთი აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა ფერწერა, სადაც ნაპერწკლებმა შეიძლება გამოიწვიოს აფეთქებები; თუმცა, მკლავის შიგნით დაბალი წნევის ჰაერი ხელს უშლის აალებადი ორთქლების და სხვა დამაბინძურებლების შეღწევას. წამყვანი - ზოგიერთი რობოტი აკავშირებს ძრავებს სახსრებთან მექანიზმების საშუალებით; სხვებს აქვთ ძრავები დაკავშირებული პირდაპირ სახსრებთან (პირდაპირი წამყვანი). გადაცემათა კოლოფის გამოყენება იწვევს გაზომვადი „უკუშექცევას“, რაც არის ღერძის თავისუფალი მოძრაობა. რობოტების მცირე მკლავები ხშირად იყენებენ მაღალსიჩქარიან, დაბალი ბრუნვის DC ძრავებს, რომლებიც, როგორც წესი, საჭიროებენ გადაცემათა კოეფიციენტის მაღალ კოეფიციენტებს, რომლებსაც აქვთ უკმარისობის უარყოფითი მხარე, და ასეთ შემთხვევებში ხშირად გამოიყენება სიჩქარის ჰარმონიული რედუქტორები. შესაბამისობა - ეს არის საზომი კუთხის ან მანძილის რაოდენობისა, რომლის გადაადგილებაც შეუძლია რობოტის ღერძზე მიყენებულ ძალას. შესაბამისობის გამო, რობოტი ოდნავ დაბლა მოძრაობს მაქსიმალური ტვირთის ტარებისას, ვიდრე ტვირთის გარეშე. შესაბამისობა ასევე გავლენას ახდენს გადაჭარბების რაოდენობაზე იმ სიტუაციებში, როდესაც აჩქარება უნდა შემცირდეს მაღალი დატვირთვით.