Введение
Промышленное устройство, которым человек может управлять в ручном режиме называется роботомманипулятором. Такое устройство может не только существовать как отдельная единица, но и входить в сложный роботизированный комплекс. Манипулятор состоит из узлов, каждый из них отвечает за конкретные задачи, одни позволяют совершать вращательное движение, другие же поступательное [1].
Современные технологии в настоящее время заняли очень высокие позиции, производства стали чащеустанавливать роботов, тем самым минимизируя человеческий ручной труд. В самых сложных производственных процессах роботы могут исполнять управляющие и двигательные функции. Все роботы-манипуляторы могут суспехом заместить собой несколько десятков профессионалов. На данный момент времени данный вопрос актуален, так как применение роботов-манипуляторов позволяет автоматизировать практически любой процесспромышленности.
Целью работы является рассмотрение всевозможных видов роботов-манипуляторов и анализ современного рынка.Каждый год перед промышленностью остро стоит вопрос о сокращении экономических затрат. Благодаря применению роботов-манипуляторов на производстве можно сократить количество ошибок во времяпроизводственного процесса, сократить бракованные изделия, а также уменьшить потери сырья и снизить уровеньтравмоопасности. С помощью робототехники предприятие можно оптимизировать под разные технологии, обеспечитьдолжный уровень труда и безопасности [2], [3].
Виды роботов манипуляторов и их характреистика
Так как общей классификации роботов-манипуляторов нет, условно их можно разделить на несколько видов,которые объединяются по технологическому назначению, особенностям конструкции и другим параметрам. По типу монтажа роботизированного оборудования (рисунок 1) :
Рисунок 1 – Классификация роботов-манипуляторов по типу монтажа
Главным плюсом мобильных устройств являются их небольшие габариты, они не займут много места приперемещении, но при этом с легкостью преодолевают преграды, а из минусов – это высокая стоимость и работа снебольшими весами.
Самыми популярными роботами-манипуляторами являются стационарные. Различаются по типу закрепления(напольный, потолочный, настенный), среди преимуществ – обширный радиус применения и увеличеннаягрузоподъемность.
Горизонтальные могут быть иметь протяженность до нескольких десяток метром и используются в местахэксплуатации нескольких объектов. Вертикальные – используются там, где мало места.
Рисунок 2 – Классификация роботов-манипуляторов по типу монтажа
Автономные роботы-манипуляторы (программируемые). Такой манипулятор можно расположить возле обрабатываемых объектов, а также применять рядом с другими программируемыми устройствами.
Если оснастить робота колесами всенаправляющего движения, то такое устройство может передвигаться в любыетруднодоступные места для человека без его помощи.
Роботы-манипуляторы с ручным управлением обеспечивают высокую точность при изготовлении деталей.Коллаборативные манипуляторы или коботы. Здесь отмечаются самые жесткие условия к конструкционной безопасности и программному обеспечению, такие меры должны минимизировать травмированные работников.По типу выполняемых функций (рисунок 2):
Рисунок 3 – Классификация роботов-манипуляторов по типу выполняемых функций
Сборочные роботы-манипуляторы (сборка/разборка). С помощью манипуляторов в этой в области можно собиратьизделия любых габаритов без непосредственного участия человека, что уменьшает необходимость использования устройств большой грузоподъемности.
Пайка и сварка. Благодаря роботам можно добиться высокого уровня сварных швов и стабильности дуг,увеличивается скорость работы и можно применить очень низкий ток, то, чего нельзя при ручной аппаратной сварке.
Обработка материалов. Манипулятором можно добиться совершенно гладких поверхностей при условииповышения прочности стенок металла и его укрепления свыше чем на 30%, так как применяется холодная ковка.
Очистка, покраска, дозирование. Устройство можно использовать для очистки поверхностей водой под большимнапором, пескоструйной обработке, либо покраске уже готового товара.
Резка и обработка. Такая процедура очень опасна для человека, для робота она не принесет никакого вреда, такжероботы очень точно выполняют резку, при этом сокращается время обработки и минимизируется потеря материала.
Строительные. В строительной сфере роботы-манипуляторы позволяют увеличивать скорость строительства домаксимальной с сохранением предельной точности. Устройство работает круглосуточно, не подвержено внешним погодным факторам и техническим особенностям процесса.По типу привода (рисунок 4):
Рисунок 4 – лассификация роботов-манипуляторов по типу привода
Гидравлические роботы-манипуляторы. Для движения исполнительного органа применяют жидкость и применяттакие устройства для грузов массой более 100 кг
Электрические. Приводятся в движение электрическим током, характеризуется хорошей производительностью иточностью действий.
Пневматические. Рабочий орган движется за счет энергии сжатого воздуха, который закачивается компрессором впневмолинию.По полезной нагрузке (рисунок 5):
Рисунок 5 – Классификация роботов-манипуляторов по полезной нагрузке
Анализ рынка
По оценке Research and Markets промышленные роботы на мировом рынке (в эти цифры не закладываетсястоимость компонентов, программного обеспечения и системный инжиниринг) в 2018 дошли до значения в 16,9 млрд долл. Предполагается, что средний темп роста рынка в последние 5 лет составит 12%, а в объёмных показателях 31,7млрд. долл. Вся продукция, которую предполагалось перевозить в 2018 году остановилась на цифре четырестадвадцать тысяч роботов.
Данный показатель будет возрастать каждый год на 13% и установится на цифре 774 тысячи роботизированныхустройств через два года. Общая цифра мирового рынка роботизированных устройств в 2018 году приближенно значится как 46 млрд.долл. Известно, что спустя 2 года эта цифра будет уже почти 70 с ежегодной прибавкой 7,9%.
В конце 2020 года, всемирная ассоциация робототехники (International Federation of Robotics, IFR), оценила, что суммарное количество промышленных роботов, которых установили 4 года назад, на производствах составляет 422 271 штук, а весь рынок достиг почти 17 млрд.долл. (не учитывая составляющие и системные разработки). После 2018года уменьшение продаж роботов для промышленности составило 12%, однако, общая цифра роботов, использующихся для эксплуатации, составляет почти 3 млн. единиц.
Рисунок 6 – Количество устанавливаемых промышленных роботов в мире за 2013-2022 гг
По данным IFR, самое большое количество устанавливаемых промышленных роботов приходится на страны Азии– двести восемьдесят пять тысяч штук в 2019 году. Количество экспортируемых роботов в Европе в 2019 составляет 27% от азиатских поставок (или семьдесят четыре тысячи штук), Американские поставки занимают 19% (или жепятьдесят четыре тысячи штук от азиатских поставок).
Рисунок 7 – Статистические данные устанавливаемых промышленных роботов в данное время по регионам мира за2017-2022 гг
Россия занимает лишь 27 место по количеству продаваемых роботов. Весь рынок промышленных роботов нашейстраны составляет около трех млрд.руб., рынок же роботизированных систем занимает около девяти млрд.руб. (сюда входят все этапы разработки, оснащения, написания программ и налаживания на производстве).
Российская промышленность встречается со сложностями на начальном этапе проектирования и дальнейшегосоздания роботов, поскольку в государстве нет базовых необходимых деталей (сервомоторы, редукторы, системы линейного перемещения, контроллеры и др., которые привозятся из других стран), нет необходимой базы длявключения робота в производственный процесс (быстро настраиваемое ПО, шаблоны, машинное зрение и т.д.), нет четких планов на ближайшее будущее, а также на данный момент экономически затратно внедрять проекты сроботами, поскольку ручной труд стоит дешевле, поэтому на выходе получаются долгие сроки окупаемости.
Анализ рынка
Подводя итоги, перспективами развития в направлении промышленных роботов можно выделить такие пункты:введение машинного зрения, искусственного интеллекта, развитие коллаборативных роботов, способных к общему труду с человеком, совершенствование потенциала использования, развертывания и обслуживания. Роботы становятсямногогранными, приспособленными и безошибочными. Для их создания применяют открытый программный код, цифровые технологии управления.
Список используемой литературы:1. Белянин П.Н. Кинематические схемы, системы и элементы промышленныхроботов / П.Н. Белянин. — М.:Машиностроение, 1992. — 85 с.
2. Белянин П.Н. Состояние и развитие техники роботов / П.Н. Белянин // Проблемы машиностроения инадежность машин. — 2000. — 2. — с. 85-96.
3. Бурдаков С.Ф. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов / С.Ф.Бурдаков. — М.: Высшая школа, 1986. — 264 с.