Современный промышленный робот

Роботы   первого   поколения   переживают один   из   самых   ответственных  периодов своего существования — период «естественного отбора», период внедрения. Идет жесткий отбор конструкций  роботов, причем критерии, по   которым   он   производится, разнообразны и многочисленны: точность и быстрота действия, стоимость и универсальность, грузоподъемность   и   габариты, объем обслуживания и удобство программирования. Точность и быстрота — очень важные критерии, так как они основа качества н производительности любого труда: и ручного, и механизированного, и автоматизированного.

Когда  речь  идет о замене коллективов людей, которые трудятся у конвейеров, станков, машин, комплексом роботов, наличие количественных критериев, в том числе  критериев точности и производительности, позволяет  оценить  эффективность такой замены. Но, конечно, в объеме такая оценка приобретет смысл, когда роботы заменят десятки и сотни тысяч людей, когда участие роботов в производстве станет массовым. Только тогда можно будет надежно  оценить  и  экономические  и  социальные последствия роботизации.

Пока идет первый и самый сложный ее этап — внедрение. Оно   включает не только естественный  отбор конструкций  роботов, сопровождающийся «межвидовой борьбой» — конкуренцией, соревнованием. Происходит  и  отбор  технологических  процессов, выявление тех из них, которые следует роботизировать в первую очередь, тех, с роботизацией которых торопиться не следует, наконец, тех, которые сегодня, к сожалению! Вообще не поддаются роботизации, а она крайне необходима.

Роботы приспосабливают и пытаются приспосабливать для загрузки и выгрузки заготовок и изделий, очистки деталей, сварки и окраски, обслуживания технологических процессов штамповки, литья, прессования, множества самых разнообразных ручных процессов.

Для обучения робота его переводят с помощью    специальной   рукоятки   ручное управление. Оператор включает магнитофон на   запись   программы и начинает перемещать   захват, воспроизводя   все   движения, которые должен будет потом повторять робот.    Движения   захвата   то   замедляются, то ускоряются, соответственно замедляется и ускоряется работа приводов. Все эти изменения регистрируются на магнитной ленте. Необходимый цикл движений окончен. Оператор переключает робота на автоматический   режим. С   этого  момента  магнитная лента — результат обучения робота — становится программой его работы. Обучать таких роботов можно по-разному. Либо так, как было рассказано, то есть вручную отрабатывать всю программу, заставляя робота запомнить ее. Либо можно рассчитать программу, используя необходимую технологическую информацию, и ввести ее непосредственно в память робота, не моделируя  движений захвата. Позиционное и непрерывное управление — две основные системы, используемые при создании промышленных роботов.

Семейство роботов первого поколения растет. По подсчетам американских специалистов, к началу этого года у станков, машин, автоматических линий во всем мире трудилось 3500 роботов. Среди них роботы различных типов, вариантов, конструкций н систем управления — в основном это американские, японские, английские, шведские и другие роботы.

Проблемой   создания  и  внедрения  промышленных   роботов   советские  ученые   и инженеры начали заниматься еще в шестидесятых  годах. Создано   уже много опытных образцов, в том числе роботы универсального      назначения      (УМ-1, «Универ-сал-50»,   УПК-1),   Институтом электросварки имени Е.О. Патона Академии наук совместно с Горьковским автозаводом создан  опытный  образец специализированного робота, предназначенного для автоматизации сварочных работ. Ряд конструкций передается  в  серийное производство. Так, например, впервые  в нашей стране было освоено серийное производство    промышленных   роботов   УМ-1. Многими научно-исследовательскими институтами   нашей   страны  накоплен   большой научный задел по важнейшим проблемам, связанным с разработкой роботов первого и последующих поколений.

Специализированный робот УМ-1П выполняет различные технологические операции в условиях повышенной запыленности воздуха (прежде всего в процессе дробеструйной обработки и пескоструйной очистки деталей и заготовок); для сохранения высокой надежности робота его манипулятор защищен кожухом, внутри которого создается избыточное давление. И не только к ним, но и к роботам ближайшего будущего, которые должны отличаться более широкими функциональными свойствами, более высокой квалификацией.

При программировании бесчувственного робота подразумевается, что он работает в строго определенных условиях, касающихся и внешнего мира, с которым он взаимодействует. Например, считается, что заготовки, грузы и изделия, которые должен брать робот, всегда оказываются на одном и том же месте, что там, куда он их должен ставить или класть, всегда свободное пространство, и т.д. и т.п. Иначе он и не может работать, поскольку его взаимодействие с внешним миром носит односторонний характер: вся информация, котирую несет управляющая программа, направлена из центра на периферию, с пульта управления к механической руке, а извне в процессе работы он никакой информации не получает. Правда, каждое из своих движений робот выполняет по замкнутой схеме, по схеме с обратной связью, но эта обратная связь укороченная: она замыкается внутри системы, не охватывает среду «обитания» робота, его рабочее пространство.

В результате получается, что самые небольшие изменения в окружающей среде могут его моментально сделать непригодным к работе, вывести из строя.

Современный промышленный робот по своей мощности и неутомимости превосходит человеческие возможности. Но неутомимость, сила, разнообразие движений — это ведь черты, характеризующие главным образом механические свойства системы.

Маленькому ребенку можно поручить собрать в коробку кубики, разбросанные по полу. Скорее всего, он выполнит это задание не самым экономным образом, совершит много лишних движений. Но ребенку достаточно указать только цель, а программу действий он вырабатывает сам в процессе достижения этой цели. Задачу собрать кубики можно поручить и роботу. Если точно указать число и расположение кубиков, а также положение коробки, то с этим заданием он справится лучше ребенка. Но вот если коробки и кубиков не окажется ва месте, робот на это «не обратит внимания»: он все равно будет собирать «кубики» (воздух!) и класть «их» туда, где должна быть коробка.

Совершенно очевидно, что для увеличения надежности робота, расширения возможных областей применения, его надо сделать значительно «умнее».