Промышленный робот — это роботизированная система, используемая для производства. Промышленные роботы автоматизированы, программируются и способны перемещаться по двум или более осям.

Типичные применения роботов включают в себя сварку, окраску, сборку, подбор и размещение печатных плат, упаковку и маркировку, пакетирование, проверку продукции и тестирование; все они выполнены с высокой выносливостью, скоростью и точностью. Они могут помочь в обработке материалов.

В 2015 году по данным Международной федерации робототехники (IFR) в мире действовало около 1,64 миллиона промышленных роботов.

Типы и функции
Наиболее часто используемыми конфигурациями роботов являются шарнирные роботы, роботы SCARA, дельта-роботы и декартовые координатные роботы (роботы-роботы или роботы xyz). В контексте общей робототехники большинство типов роботов попадают в категорию роботизированных вооружений (присущих использованию манипулятора слов в стандарте ISO 1738). Роботы демонстрируют разную степень автономии:

Некоторые роботы запрограммированы на то, чтобы добросовестно выполнять конкретные действия снова и снова (повторяющиеся действия) без изменений и с высокой степенью точности. Эти действия определяются запрограммированными программами, которые определяют направление, ускорение, скорость, замедление и расстояние от ряда скоординированных движений.
Другие роботы гораздо более гибкие относительно ориентации объекта, на котором они работают, или даже задачи, которая должна выполняться на самом объекте, который робот может даже нуждаться в идентификации. Например, для более точного руководства роботы часто содержат подсистемы машинного зрения, действующие как их визуальные датчики, связанные с мощными компьютерами или контроллерами. Искусственный интеллект или то, что ему подходит, [необходимое разъяснение] становится все более важным фактором современного промышленного робота.

Различают роботы на основе используемой кинематики:

Параллельная кинематика:
Дельта-робот с 3-мя осевыми поворотными осями и пространственным параллелограммным управлением рабочей платформы.
Hexapod-роботы (греч. «Sechsfüßer») с 6 линейными осями, часто используемые в имитаторах полета

Серийная кинематика
Сочлененный робот:
5- и 6-осевые роботы с 5 или 6 осями вращения (сравнимые с человеческим плечом)
7-осевой робот с 7 осями
Двуручный робот с 15 осями (имеет две оси с 7 осями и другую ось вращения)
Палетизирующий робот с 2 или 4 ведомыми осями вращения и механическим блокированием ориентации запястья
SCARA-робот с тремя параллельными осями вращения и одной линейной осью
Козловой робот с 3 линейными осями (движение в декартовой системе координат x / y / z, сравнимый контейнерный кран) и, возможно, ось вращения непосредственно на захвате.

Важной характеристикой промышленных роботов является грузоподъемность. Это описывает массу, которая может быть прикреплена в конце максимума манипулятора. Для шарнирных роботов в настоящее время имеется полоса пропускания от 2,5 до 1300 килограммов. Кроме того, важны динамика и точность.

Особым типом является совместный робот, который разработан так, чтобы он мог работать вместе с людьми в комнате без охранников. Это открывает совершенно новые приложения, но также предъявляет новые требования к концепции безопасности, что может привести к ограничениям с точки зрения грузоподъемности, времени цикла и т. Д.

История промышленной робототехники
Самый ранний известный промышленный робот, соответствующий определению ISO, был завершен «Биллом» Гриффитом П. Тейлором в 1937 году и опубликован в журнале Meccano Magazine, март 1938 года. Устройство, подобное крану, было построено почти полностью с использованием деталей Meccano и оснащено одним электрический двигатель. Возможны пять осей движения, включая захват и захват вращения. Автоматизация была достигнута с использованием перфорированной бумажной ленты для активации соленоидов, что облегчило бы движение рычагов управления краном. Робот мог складывать деревянные блоки в заранее запрограммированные шаблоны. Количество оборотов двигателя, необходимых для каждого желаемого движения, было сначала нанесено на графическую бумагу. Затем эта информация была перенесена на бумажную ленту, которая также управлялась одним двигателем робота. Крис Шут построил полную копию робота в 1997 году.

Джордж Девол подал заявку на первые патенты на робототехнику в 1954 году (предоставлен в 1961 году). Первой компанией, которая создала робота, была Unimation, основанная Devol и Joseph F. Engelberger в 1956 году. Унимерные роботы также назывались программируемыми переносными машинами, поскольку их основное использование вначале заключалось в передаче объектов из одной точки в другую, менее десятка футов или так обособленно. Они использовали гидравлические приводы и были запрограммированы в совместных координатах, т. Е. Углы различных суставов были сохранены во время фазы обучения и воспроизведены во время работы. Они были точными в пределах 1/10 000 дюймов (примечание: хотя точность не является подходящей мерой для роботов, обычно оцениваемой с точки зрения повторяемости — см. Ниже). Унификация позже лицензировала их технологию для Kawasaki Heavy Industries и GKN, производя Unimates в Японии и Англии соответственно. Некоторое время единственным игроком Unimation был Cincinnati Milacron Inc. из Огайо. Это радикально изменилось в конце 1970-х годов, когда несколько крупных японских конгломератов начали производить аналогичные промышленные роботы.

В 1969 году Виктор Шейнман в Стэнфордском университете изобрел руку Стэнфорда, полностью электрический 6-осевой шарнирный робот, предназначенный для разрешения ручного решения. Это позволило ему точно следовать произвольным путям в космосе и расширить возможности использования робота в более сложных приложениях, таких как сборка и сварка. Затем Шейнман спроектировал вторую руку для лаборатории MIT AI, называемой «рукояткой MIT». Шейнман, получив стипендию от Unimation для разработки своих проектов, продал эти проекты Unimation, которые развили их при поддержке General Motors, а затем продали ее как Программируемая универсальная машина для сборки (PUMA).

Промышленная робототехника быстро взлетела в Европе, и ABB Robotics и KUKA Robotics вывели на рынок роботов в 1973 году. ABB Robotics (ранее ASEA) представила IRB 6, первый в мире коммерчески доступный весь электрический микропроцессорный робот. Первые два робота IRB 6 были проданы в Magnusson в Швеции для измельчения и полировки отводов труб и были установлены на производстве в январе 1974 года. Также в 1973 году KUKA Robotics построила свой первый робот, известный как FAMULUS, также один из первых шарнирных роботов, шесть осей с электромеханическим управлением.

Интерес к робототехнике увеличился в конце 1970-х годов, и многие американские компании вышли на поле, в том числе крупные фирмы, такие как General Electric, и General Motors (которая создала совместное предприятие FANUC Robotics с FANUC LTD Японии). Американские стартап-компании включали Automatix и Adept Technology, Inc. В 1984 году в разгар робота-бум Unimation была приобретена Westinghouse Electric Corporation за 107 миллионов долларов США. Westinghouse продала Unimation Stäubli Faverges SCA Франции в 1988 году, которая по-прежнему производит шарнирные роботы для общих промышленных и чистых помещений и даже купила роботизированное подразделение Bosch в конце 2004 года.

Лишь нескольким неамериканским компаниям удалось выжить на этом рынке, основными из которых были: Adept Technology, Stäub, шведско-швейцарская компания ABB Asea Brown Boveri, немецкая компания KUKA Robotics и итальянская компания Comau.

Области применения
Промышленные роботы используются во многих областях производства, таких как

как соединительный робот для
давление Добавить
Склеивание и герметизация
Ролики

как устройство для
Оснащение машин (монтажный робот)
крепление
Паллетирование (палетизатор)
Stacking (штабелирующий робот)
Снять детали (сборщик)
упаковка

как малярный робот для покраски или как робот для полировки

как измерительный робот для измерения и тестирования

в качестве шлифовального робота для шлифования лент

в качестве режущего робота для
Фрезерование, пиление, резка струей воды или
с лазером, ножом, резаком или плазмой

как сварочный робот для
Путь сварки (дуги)
лазерная сварка
шпилька
Сварка сопротивлением (точечная сварка)

Техническое описание

Определение параметров
Количество осей — две оси необходимы для достижения любой точки в плоскости; для достижения любой точки пространства требуется три оси. Чтобы полностью контролировать ориентацию конца рычага (т. Е. Запястья), требуется еще три оси (рыскание, шаг и рулон). Некоторые проекты (например, робот SCARA) ограничивают возможности движения по стоимости, скорости и точности.
Степени свободы — это обычно то же самое, что и количество осей.
Рабочий конверт — область пространства, к которой может добраться робот.
Кинематика — фактическое расположение жестких элементов и суставов в роботе, определяющее возможные движения робота. К классам кинематики роботов относятся сочлененные, декартовые, параллельные и SCARA.
Грузоподъемность или полезная нагрузка — сколько веса робот может поднимать.
Скорость — как быстро робот может позиционировать конец своей руки. Это может быть определено с точки зрения угловой или линейной скорости каждой оси или как составная скорость, то есть скорость конца рычага, когда все оси движутся.
Ускорение — как быстро ось может ускориться. Поскольку это ограничивающий фактор, робот, возможно, не сможет достичь заданной максимальной скорости движения на короткое расстояние или сложный путь, требующий частых изменений направления.
Точность — насколько близко робот может достичь заданного положения. Когда абсолютное положение робота измеряется и сравнивается с командным положением, ошибка является мерой точности. Точность можно улучшить с помощью внешнего зондирования, например, системы зрения или инфракрасного. См. Калибровку робота. Точность может варьироваться в зависимости от скорости и положения в рабочем конверте и с полезной нагрузкой (см. Соответствие).
Повторяемость — насколько хорошо робот вернется в запрограммированную позицию. Это не то же самое, что точность. Может случиться так, что, когда ему придётся перейти к определенной позиции XYZ, она попадает только на 1 мм от этой позиции. Это будет его точность, которая может быть улучшена путем калибровки. Но если это положение учится в памяти контроллера и каждый раз, когда он отправляется туда, он возвращается с точностью до 0,1 мм от обученного положения, тогда повторяемость будет в пределах 0,1 мм.

Точность и повторяемость — это разные меры. Повторяемость обычно является самым важным критерием для робота и похожа на концепцию «точности» в измерении — см. Точность и точность. ISO 9283 устанавливает метод, позволяющий измерять как точность, так и повторяемость. Обычно робот отправляется в обучаемую позицию несколько раз, и ошибка измеряется при каждом возврате в позицию после посещения 4 других позиций. Повторяемость затем количественно оценивается с использованием стандартного отклонения этих образцов во всех трех измерениях. Типичный робот может, конечно, сделать позиционную ошибку, превышающую это, и это может быть проблемой для процесса. Более того, повторяемость отличается в разных частях рабочей оболочки, а также изменяется со скоростью и полезной нагрузкой. ISO 9283 указывает, что точность и повторяемость должны измеряться с максимальной скоростью и максимальной полезной нагрузкой. Но это приводит к пессимистическим значениям, тогда как робот может быть намного точнее и воспроизводиться при легких нагрузках и скоростях. Повторяемость в промышленном процессе также зависит от точности конечного эффектора, например захвата, и даже от конструкции «пальцев», которые соответствуют захвату, к захваченному объекту. Например, если робот выбирает винт своей головой, винт может быть под случайным углом. Последующая попытка вставить винт в отверстие может легко потерпеть неудачу. Эти и подобные сценарии могут быть улучшены с помощью «ввода-вывода», например, за счет того, что вход в отверстие суживается. Но это приводит к пессимистическим значениям, тогда как робот может быть намного точнее и воспроизводиться при легких нагрузках и скоростях. Повторяемость в промышленном процессе также зависит от точности конечного эффектора, например захвата, и даже от конструкции «пальцев», которые соответствуют захвату, к захваченному объекту. Например, если робот выбирает винт своей головой, винт может быть под случайным углом. Последующая попытка вставить винт в отверстие может легко потерпеть неудачу. Эти и подобные сценарии могут быть улучшены с помощью «ввода-вывода», например, за счет того, что вход в отверстие суживается. Но это приводит к пессимистическим значениям, тогда как робот может быть намного точнее и воспроизводиться при легких нагрузках и скоростях. Повторяемость в промышленном процессе также зависит от точности конечного эффектора, например захвата, и даже от конструкции «пальцев», которые соответствуют захвату, к захваченному объекту. Например, если робот выбирает винт своей головой, винт может быть под случайным углом. Последующая попытка вставить винт в отверстие может легко потерпеть неудачу. Эти и подобные сценарии могут быть улучшены с помощью «ввода-вывода», например, за счет того, что вход в отверстие суживается. которые соответствуют захвату захваченного объекта. Например, если робот выбирает винт своей головой, винт может быть под случайным углом. Последующая попытка вставить винт в отверстие может легко потерпеть неудачу. Эти и подобные сценарии могут быть улучшены с помощью «ввода-вывода», например, за счет того, что вход в отверстие суживается. которые соответствуют захвату захваченного объекта. Например, если робот выбирает винт своей головой, винт может быть под случайным углом. Последующая попытка вставить винт в отверстие может легко потерпеть неудачу. Эти и подобные сценарии могут быть улучшены с помощью «ввода-вывода», например, за счет того, что вход в отверстие суживается.

Управление движением — для некоторых приложений, таких как простая сборка и сборка, роботу нужно просто вернуться к ограниченному числу предварительно обученных позиций. Для более сложных применений, таких как сварка и отделка (окраска распылением), движение должно непрерывно контролироваться, чтобы следовать по пути в пространстве, с контролируемой ориентацией и скоростью.
Источник питания — некоторые роботы используют электродвигатели, другие используют гидравлические приводы. Первые бывают быстрее, последние сильнее и выгоднее в таких применениях, как распыление, когда искра может вызвать взрыв; однако низкое внутреннее сжатие воздуха в руке может предотвратить попадание легковоспламеняющихся паров, а также других загрязнений.
Привод — некоторые роботы подключают электродвигатели к соединениям через шестерни; другие напрямую подключают двигатель к соединению (прямой привод). Использование шестерен приводит к измерению «люфта», который является свободным движением по оси. Меньшие роботы часто используют высокоскоростные двигатели постоянного тока с низким крутящим моментом, которые обычно требуют высоких коэффициентов передачи; это имеет недостаток люфта. В таких случаях часто используется гармонический привод.
Соответствие — это мера количества в углу или расстоянии, которое ось робота будет перемещать при приложении к нему силы. Из-за соответствия, когда робот переходит в положение, несущее свою максимальную полезную нагрузку, он будет находиться в положении немного ниже, чем когда он не несет никакой полезной нагрузки. Соблюдение также может отвечать за превышение скорости при переносе больших полезных нагрузок, и в этом случае ускорение должно быть уменьшено.

Состав
Структура промышленного робота (IR) включает:

Контроль: он контролирует и диктует движение и действия IR. Это требует программирования.
Приводы: привод перемещает звенья кинематической цепи и состоит из двигателя, коробки передач и управления. Привод может быть электрическим, гидравлическим или пневматическим.
внутренний датчик: это дает информацию о положении кинематической цепи. Он используется контроллером для сравнения заданного значения и фактического положения. Внутренними датчиками могут быть, например, инкрементные датчики, интерференционные диаграммы или функции светового барьера.
Кинематика: представляет собой физическую реализацию несущей конструкции и создает пространственную связь между инструментом / деталью и производственным объектом. Он состоит из вращательных и поступательных осей. Как правило, для достижения каждой точки пространства требуется не менее 3 степеней свободы. Для этого требуется не менее 3 осей движения.
Захватывающие системы: система захвата устанавливает соединение между заготовкой и ИК. Это можно сделать путем силового спаривания, спаривания формы или спаривания ткани.
Внешний датчик: он дает ИК-обратную связь об окружающей среде. Это позволяет гибко реагировать на незапланированные изменения. Внешними датчиками могут быть, например, системы обработки изображений (например, системы лазерного луча), датчики триангуляции, светозащитные функции и ультразвуковые датчики.
дополнительные системы быстрой смены инструмента: они позволяют изменять инструмент с программным управлением z. В качестве сварки, резки, соединения, пакетирования, склеивания. Обычно модульные системы быстрой смены состоят из по меньшей мере одной стороны робота, нескольких сторон инструмента и соответствующего количества лотков для инструментов. В зависимости от области применения устройства смены инструмента могут быть оснащены соединительными муфтами (вода, гидравлика, воздух), электрическими сигнальными штекерами (волоконно-оптические кабели, шина данных) и штепселями питания.

манипулятор
Манипулятор или роботизированная рука представляет собой многофункциональную манипуляционную машину, состоящую из ряда жестких звеньев, соединенных друг с другом шарнирными или скользящими соединениями, причем суставы регулируются управляемыми приводами. Один конец этой «цепи звеньев» является базой, а другой конец свободно перемещается и снабжен инструментом или захватом для выполнения производственных работ.

Программирование и интерфейсы роботов
Настройка или программирование движений и последовательностей для промышленного робота обычно обучается путем связывания контроллера робота с ноутбуком, настольным компьютером или (внутренней или Интернет) сетью.

Робот и набор машин или периферийных устройств называются рабочей ячейкой или ячейкой. Типичная ячейка может содержать устройство подачи деталей, формовочную машину и робот. Различные машины «интегрированы» и управляются одним компьютером или ПЛК. Как робот взаимодействует с другими машинами в ячейке, должен быть запрограммирован как по отношению к их положениям в ячейке, так и к синхронизации с ними.

Программное обеспечение: компьютер установлен с соответствующим программным обеспечением интерфейса. Использование компьютера значительно упрощает процесс программирования. Специализированное программное обеспечение робота запускается либо в контроллере робота, либо в компьютере, либо в зависимости от конструкции системы.

Существует два основных объекта, которые необходимо обучить (или запрограммировать): позиционные данные и процедуру. Например, при выполнении задачи по перемещению винта от фидера к отверстию сначала следует обучить или запрограммировать положение фидера и отверстия. Во-вторых, необходимо запрограммировать процедуру получения винта от фидера к отверстию вместе с любым задействованным вводом-выводом, например, сигналом, указывающим, когда винт находится в подающем устройстве, которое можно поднять. Цель программного обеспечения робота — облегчить обе эти задачи программирования.

Обучение позиций роботов может быть достигнуто несколькими способами:

Позиционные команды Робот может быть направлен в нужную позицию с помощью графических или текстовых команд, в которых может быть задано и отредактировано требуемое положение XYZ.

Обучайте подвеску: позиции робота можно обучать с помощью куска обучения. Это карманный блок управления и программирования. Общими особенностями таких устройств являются возможность вручную отправить робота в нужное положение, или «дюйм» или «толчок», чтобы отрегулировать положение. У них также есть средства для изменения скорости, так как низкая скорость обычно требуется для тщательного позиционирования или при проверке через новую или измененную процедуру. Обычно также включается большая кнопка аварийного останова. Как правило, после того, как робот запрограммирован, больше нет возможности использовать кулон для обучения.

Ведущий нос: это метод, предлагаемый многими производителями роботов. В этом методе один пользователь удерживает манипулятор робота, в то время как другой человек вводит команду, которая отключает робота, заставляя его загибаться. Затем пользователь перемещает робота вручную в требуемые позиции и / или вдоль требуемого пути, в то время как программное обеспечение записывает эти позиции в память. Программа может впоследствии запустить робота на эти позиции или по обученному пути. Этот метод популярен для таких задач, как распыление краски.

Автономное программирование — это отображение всей ячейки, робота и всех машин или инструментов в рабочей области графически. Затем робот можно перемещать по экрану, и процесс имитируется. Симулятор робототехники используется для создания встроенных приложений для робота, не зависящего от физической работы робота и конечного эффектора. Преимущества моделирования робототехники состоят в том, что это экономит время при разработке приложений для робототехники. Он также может повысить уровень безопасности, связанный с роботизированным оборудованием, поскольку различные сценарии «что если» можно попробовать и протестировать до того, как система будет активирована. Программное обеспечение для моделирования роботов обеспечивает платформу для обучения, тестирования, запуска и отладки программ, написанных на разных языках программирования.

Инструменты моделирования роботов позволяют удобно писать и отлаживать программы робототехники с окончательной версией программы, проверенной на реальном роботе. Возможность предварительного просмотра поведения роботизированной системы в виртуальном мире позволяет проверять и тестировать различные механизмы, устройства, конфигурации и контроллеры перед их применением к системе «реального мира». Симуляторы робототехники имеют возможность предоставлять в режиме реального времени вычисление моделируемого движения промышленного робота с использованием как геометрического моделирования, так и моделирования кинематики.

Другие Кроме того, операторы компьютеров часто используют устройства пользовательского интерфейса, обычно сенсорные устройства, которые служат в качестве панели управления оператора. Оператор может переключиться с программы на программу, внести коррективы в программу, а также управлять множеством периферийных устройств, которые могут быть интегрированы в одну и ту же роботизированную систему. К ним относятся конечные эффекторы, фидеры, которые поставляют компоненты роботу, конвейерные ленты, средства аварийного останова, системы машинного зрения, системы блокировки безопасности, принтеры штрих-кодов и почти бесконечное множество других промышленных устройств, к которым осуществляется доступ и управление с помощью панели управления оператора ,

Обучающий кулон или ПК обычно отключается после программирования, а затем робот запускается в программе, установленной на контроллере. Однако компьютер часто используется для «контроля» робота и любых периферийных устройств или обеспечения дополнительного хранилища для доступа к множеству сложных путей и подпрограмм.

Инструментальная оснастка
Самым существенным периферийным устройством робота является конечный эффектор или инструментальная оснастка (EOT). Обычные примеры конечных эффекторов включают сварочные устройства (такие как сварочные аппараты MIG, спот-сварщики и т. Д.), Пистолеты-распылители, а также устройства для измельчения и снятия заусенцев (например, пневматические диски или ленточные шлифовальные машины, заусенцы и т. Д.) И захваты ( устройства, которые могут захватывать объект, обычно электромеханический или пневматический). Другими распространенными способами сбора предметов являются вакуум или магниты. Эффекты конца часто бывают очень сложными, что делает их совместимыми с обработанным продуктом и часто способно собирать множество продуктов за один раз. Они могут использовать различные датчики, чтобы помочь системе роботов в размещении, обработке и позиционировании продуктов.

Управление движением
Для данного робота единственными параметрами, необходимыми для полного нахождения конечного эффектора (захвата, сварочной горелки и т. Д.) Робота, являются углы каждого из соединений или смещений линейных осей (или их комбинации для форматов робота, таких как как СКАРА). Тем не менее, существует много разных способов определения точек. Наиболее распространенным и наиболее удобным способом определения точки является указание на нее декартовой координаты, т. Е. Положение «конечного эффектора» в мм в направлениях X, Y и Z относительно происхождения робота. Кроме того, в зависимости от типов соединений, которые могут иметь определенные роботы, также должна быть указана ориентация конечного эффектора на рысканье, шаг и рулон и расположение точки инструмента относительно лицевой панели робота. Для сочлененной руки эти координаты должны быть преобразованы в шарниры с помощью контроллера робота, и такие преобразования называются декартовыми преобразованиями, которые, возможно, необходимо выполнить итеративно или рекурсивно для многоосевого робота. Математика взаимосвязи между совместными углами и фактическими пространственными координатами называется кинематикой. См. Управление роботом

Позиционирование по декартовым координатам может быть выполнено путем ввода координат в систему или с помощью обучающей подвески, которая перемещает робота в направлениях XYZ. Человеку-оператору гораздо проще визуализировать движения вверх / вниз, влево / вправо и т. Д., Чем перемещать каждый совместный по одному. Когда желаемое положение достигнуто, оно затем определяется каким-то образом специфичным для используемого программного обеспечения робота, например, P1 — P5.

Типичное программирование
Большинство артикулированных роботов выполняют, сохраняя ряд позиций в памяти и перемещаясь к ним в разное время в своей последовательности программирования. Например, робот, который перемещает предметы из одного места в другое, может иметь простую программу «выбрать и разместить», подобную следующей:

Определить точки P1-P5:

Безопасно над заготовкой (определяемой как P1)
10 см Над бункером A (определяется как P2)
В позиции, чтобы принять участие в бин A (определенный как P3)
10 см Над бункером B (определяется как P4)
В позиции, чтобы принять участие в бит B. (определяется как P5)

Определить программу:

Переместить в P1
Переместить в P2
Переместить в P3
Закрыть захват
Переместить в P2
Переместить в P4
Переместить в P5
Открытый захват
Переместить в P4
Переместитесь на P1 и закончите

Примеры того, как это будет выглядеть на популярных языках роботов, см. В промышленном программировании роботов.

Сингулярности
Американский национальный стандарт для промышленных роботов и робототехнических систем — требования безопасности (ANSI / RIA R15.06-1999) определяет сингулярность как «условие, вызванное коллинеарным выравниванием двух или более осей робота, что приводит к непредсказуемым движениям роботов и скоростям». Это наиболее распространенное явление в роботизированном оружии, которое использует «тройное рулонное запястье». Это запястье, в котором три оси запястья, контролирующие рыскание, шаг и рулон, проходят через общую точку. Примером сингулярности запястья является то, что путь, по которому движется робот, приводит к тому, что первая и третья оси запястья робота (то есть оси 4 и 6 робота) выстраиваются в линию. Затем вторая ось запястья пытается вращать на 180 ° в нулевое время для поддержания ориентации конечного эффектора. Другим распространенным термином для этой особенности является «запястье». Результат сингулярности может быть довольно драматичным и может оказывать неблагоприятное воздействие на руку робота, конечный эффектор и процесс. Некоторые изготовители промышленных роботов попытались сделать шаг вперед, слегка изменив путь робота, чтобы предотвратить это условие. Другой способ — замедлить скорость движения робота, тем самым уменьшая скорость, необходимую для запястья, чтобы сделать переход. ANSI / RIA предписывает, чтобы изготовители роботов информировали пользователя об особенностях, если они происходят, когда система ручно манипулирует. таким образом уменьшая скорость, необходимую для запястья, чтобы сделать переход. ANSI / RIA предписывает, чтобы изготовители роботов информировали пользователя об особенностях, если они происходят, когда система ручно манипулирует. таким образом уменьшая скорость, необходимую для запястья, чтобы сделать переход. ANSI / RIA предписывает, чтобы изготовители роботов информировали пользователя об особенностях, если они происходят, когда система ручно манипулирует.

Второй тип сингулярности в вертикально сочлененных шестиосевых роботах, расположенных в запястье, происходит, когда центр запястья лежит на цилиндре, который центрирован вокруг оси 1 и с радиусом, равным расстоянию между осями 1 и 4. Это называется сингулярностью плеча. Некоторые производители роботов также упоминают особенности выравнивания, где оси 1 и 6 становятся совпадающими. Это просто вспомогательный случай плечевых особенностей. Когда робот проходит близко к сингулярности плеча, сустав 1 вращается очень быстро.

Третий и последний тип сингулярности в прямоугольных шарнирных шестиугольных роботах с запястью, когда центр запястья лежит в той же плоскости, что и оси 2 и 3.

Особенности тесно связаны с явлениями карданного замка, который имеет аналогичную основную причину выстраивания осей.

Здесь доступно видео, иллюстрирующее эти три типа сингулярных конфигураций.

Здоровье и безопасность
Международная федерация робототехники предсказала всемирное увеличение числа промышленных роботов, и к 2020 году они оценили 1,7 миллиона новых роботизированных установок на заводах [IFR 2017]. Быстрые достижения в области технологий автоматизации (например, стационарные роботы, совместные и мобильные роботы и экзоскелеты) имеют потенциал для улучшения условий работы, а также для внедрения опасностей на рабочем месте в производственных рабочих местах. Исследователи из Национального института безопасности и гигиены труда США (NIOSH), несмотря на отсутствие данных о профессиональном надзоре за травмами, связанными конкретно с роботами, выявили 61 смертность от роботов в период с 1992 по 2015 год, используя поиск по ключевым словам в Бюро статистики труда (BLS) База данных исследований переписи смертельных профессиональных травм (см. Информацию Центра исследований профессиональной робототехники). Используя данные Бюро статистики труда, NIOSH и его государственные партнеры расследовали 4 случая смерти, связанных с роботом, в рамках Программы оценки оценки и контроля за уровнем смертности. Кроме того, администрация безопасности и гигиены труда (OSHA) провела исследования десятков связанных с роботом смертей и травм, которые могут быть пересмотрены на странице поиска несчастных случаев OSHA. Травмы и смертельные случаи могут со временем увеличиваться из-за увеличения числа совместных и совместно существующих роботов, работающих с экзоскелетами и автономных транспортных средств в рабочей среде. Кроме того, администрация безопасности и гигиены труда (OSHA) провела исследования десятков связанных с роботом смертей и травм, которые могут быть пересмотрены на странице поиска несчастных случаев OSHA. Травмы и смертельные случаи могут со временем увеличиваться из-за увеличения числа совместных и совместно существующих роботов, работающих с экзоскелетами и автономных транспортных средств в рабочей среде. Кроме того, администрация безопасности и гигиены труда (OSHA) провела исследования десятков связанных с роботом смертей и травм, которые могут быть пересмотрены на странице поиска несчастных случаев OSHA. Травмы и смертельные случаи могут со временем увеличиваться из-за увеличения числа совместных и совместно существующих роботов, работающих с экзоскелетами и автономных транспортных средств в рабочей среде.

Стандарты безопасности разрабатываются Ассоциацией робототехнических предприятий (RIA) совместно с Американским национальным институтом стандартов (ANSI). 5 октября 2017 года OSHA, NIOSH и RIA подписали альянс для совместной работы в целях совершенствования технических знаний, выявления и помощи в устранении потенциальных опасностей на рабочем месте, связанных с традиционными промышленными роботами, и новых технологий установки и систем сотрудничества с человеческим роботом и необходимы исследования для снижения опасности на рабочем месте. 16 октября NIOSH запустила Центр исследований профессиональной робототехники для «обеспечения научного лидерства для руководства разработкой и использованием профессиональных роботов, повышающих безопасность, здоровье и благосостояние работников». На сегодняшний день НИОСХ и ее партнеры, в том числе исследования, отслеживают и предотвращают травмы и смертельные случаи,

Таким образом, первая защитная мера — это разделение пространства для движения человеческих и промышленных роботов с помощью защитной решетки с безопасными предохранительными воротами или фотоэлементами. Открытие защитной двери или прерывание светового барьера заставляет робота немедленно остановиться. В специальных режимах работы, когда человек должен войти в опасную зону робота (например, во время обучения), необходимо активировать кнопку включения, чтобы явно разрешить движения робота. В то же время скорость робота должна быть ограничена безопасным уровнем.

Недавние разработки (помощники роботов) указывают на то, что робот обнаруживает с помощью датчиков приближение постороннего предмета или человека во времени и замедляет его движение, останавливает или даже автоматически откатывается. Таким образом, в будущем возможно совместное сотрудничество с роботом в его непосредственной близости.

Все схемы управления личной безопасностью, как правило, избыточны и контролируются таким образом, что отказ, например, короткое замыкание, не приводит к потере безопасности.

Анализ опасности используется для определения опасностей, создаваемых роботом или дополнительным оборудованием, и для разработки подходящего защитного устройства для него. Все устройства, подключенные в цепи безопасности, должны соответствовать выбранной категории.

Структура рынка
Согласно исследованию Международной федерации робототехники (IFR) World Robotics 2018, к концу 2017 года насчитывалось около 2 077 500 оперативных промышленных роботов. По состоянию на конец 2021 года это число достигнет 3 788 000. На 2017 год IFR оценивает по всему миру продажи промышленных роботов с 16,2 млрд. долл. США. В том числе стоимость программного обеспечения, периферийных устройств и системного проектирования, годовой оборот для робототехнических систем оценивается в 48,0 млрд. Долл. США в 2017 году.

Китай является крупнейшим промышленным рынком роботов, из которых 137 900 единиц проданы в 2017 году. В Японии был самый большой операционный запас промышленных роботов с 286 554 в конце 2015 года. Крупнейшим заказчиком промышленных роботов является автомобильная промышленность с долей в 33%, затем электрическая / электронная промышленность с 32%, металлургическая и машиностроительная промышленность с 12%, резиновая и пластмассовая промышленность с 5%, пищевая промышленность — 3%. В текстильной, швейной и кожевенной промышленности работают 1580 единиц.

производитель
Известными производителями промышленных роботов являются:

Германия:
Dürr AG
Робот KUKA
Reis Robotics (входит в состав KUKA AG с 2013 года)

Япония:
Motoman
Yaskawa Electric Corporation
Denso
Epson
Fanuc
Хирата
Kawasaki Heavy Industries
Mitsubishi Electric
Нихон Денсан Санкё
Panasonic

Швейцария:
Güdel
Системы Sigpack (упаковка Bosch)
Штойбли
ABB Robotics

Австрия:
igm-роботы

СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ:
Технология Adept

Почти каждый производитель использует свои собственные средства управления, которые отличаются своим программированием, производительностью и достижимой точностью пути робота. Типичными элементами управления являются IRC5, S4C + (ABB AG) и KRC3 (Kuka AG).

Кроме того, существует множество системных домов, которые оживляют промышленные роботы в отдельных системах, адаптированных к соответствующим требованиям клиентов. В крупномасштабных производствах, например в автомобильном производстве, часто используются только роботы от одного производителя. Это уменьшает количество запасных частей, которые должны храниться на складе. Это также исключает необходимость обучения сотрудников различным системам. Тем не менее, все больше и больше производителей автомобилей обращаются к самому дешевому поставщику роботов, чтобы присудить контракт, чтобы уменьшить одностороннее роботизированное население и, следовательно, зависимость цены от одного производителя.

Такие компании, как VW, которые раньше имели собственную роботизированную продукцию, прекратили это с повышением специализации и в настоящее время ищут потребность в промышленных роботах извне.