Роботы, доступные с различными характеристиками и ценами, становятся повсеместным явлением во всех типах промышленного производства. Понимание возможностей каждого типа робота — ключ к выбору оптимального решения для вашего бизнеса.

За полвека образ большого шестиосного шарнирного робота, сваривающего кузова легковых и грузовых автомобилей, прочно закрепился в общественном сознании. Роботы используются в самых разных отраслях, таких как здравоохранение, пищевая промышленность, сталелитейное производство и складское хозяйство — везде, где есть повторяющиеся или сложные с точки зрения экологии или эргономики задачи, которые можно выполнить быстрее, надежнее и/или экономичнее. Сегодня роботы даже собирают новые роботы.

Роботы имеют от одной до семи осей, каждая из которых обеспечивает степень свободы. Двухосный декартовый портал обычно строит по осям XY или YZ. Трехосный робот имеет три степени свободы и выполняет свои функции посредством осей XYZ. Эти небольшие роботы имеют жесткую форму и не могут наклоняться или вращаться самостоятельно, хотя они могут иметь прикрепленный инструмент, который может поворачиваться, вращаться или адаптироваться к форме небольшой полезной нагрузки. Четырех- и пятиосные роботы обладают дополнительной гибкостью для вращения и наклона. Шестиосный шарнирный робот имеет шесть степеней свободы — гибкость, позволяющую перемещать объекты в любом направлении или вращать их в любой ориентации. Эти шестиосные роботы обычно выбирают, когда приложение требует сложных манипуляций с большим или тяжелым объектом. Семиосные роботы способны к дополнительным ориентациям для маневрирования инструментом 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 высокую гибкость, которую обеспечивают шесть степеней свободы. Они легко программируются, оснащены собственным контроллером, а последовательности движений и активацию устройств ввода-вывода можно запрограммировать с помощью удобного пульта управления. Они могут иметь значительную дальность действия, превышающую три метра у некоторых моделей. Такой диапазон размеров делает шарнирные роботы подходящими для множества отраслей и задач, связанных с производством или перемещением материалов или готовых изделий.

По своей конструкции шарнирный робот занимает пространство и зону охвата, которые невозможно использовать для других целей. Он также имеет особенности, то есть определённые местоположения и ориентации в окружающем пространстве, к которым он не имеет доступа. Эти пространственные ограничения требуют более сложных мер безопасности, поскольку робот часто будет использоваться в зонах, где присутствуют рабочие.

Декартовы роботы
Декартовый, или линейный, робот — это, как правило, недорогой робот, состоящий из набора линейных и/или поворотных приводов на конце руки для 3D-приложений. Эти роботы очень гибкие в установке и обслуживании. Ход и размеры каждой оси можно настроить в соответствии с областью применения. Досягаемость и грузоподъёмность робота независимы друг от друга и не переплетены. Линейная ось доступна в различных исполнениях, что позволяет адаптировать её к выполняемой функции.

Главным ограничением декартового робота является его относительная негибкость. Он легко может выполнять линейное перемещение по трём осям и вращение вокруг четвёртой оси. Однако для вращения вокруг нескольких осей требуется дополнительный контроллер движения. Декартовые роботы редко используются в условиях повышенной влажности, поскольку не обеспечивают достаточной защиты от проникновения воды. Кроме того, при установке требуется точность и тщательность: каждая ось должна быть тщательно выровнена, а поверхность должна быть достаточно ровной, особенно в крупных системах.

роботы SCARA
Роботы SCARA предназначены для лёгких задач. Они представляют собой облегчённую версию шарнирных роботов, а их простота и компактность позволяют легко интегрировать их в сборочные линии. Роботы SCARA могут достигать впечатляющей длительности цикла при высокой точности. Они отлично справляются с такими задачами, как установка компонентов в пространства с жёсткими допусками, сохраняя при этом жёсткость при таких перемещениях, что делает их экономичным выбором для многих задач по перекладке и перемещению, а также для работы с мелкими деталями.

Дельта-роботы
Дельта-робот славится своей скоростью, достигая 300 захватов в минуту. Благодаря своему креплению он располагается над рабочей зоной, что позволяет минимизировать потерю занимаемой площади. Его часто оснащают системой технического зрения для захвата случайно размещённых предметов в сложных процессах сортировки и упаковки. Как и шарнирные роботы и роботы SCARA, он обычно оснащается пультом управления для лёгкого программирования. Дельта-роботы часто используются в пищевой промышленности, но, как и декартовы роботы, им может потребоваться дополнительная защита или изоляция от окружающей среды.

Коллаборативные роботы
Коллаборативные роботы, или коботы, – относительно недавняя разработка с многообещающим будущим в плане обеспечения безопасного взаимодействия человека и машины. Обеспечивая прямое взаимодействие между работником и роботом, они расширяют наше понимание того, как автоматизация может быть интегрирована в промышленность. Кобот может быть сочленённым, декартовым, SCARA- или дельта-роботом. Хотя на сегодняшний день большинство из них относятся к категории сочленённых. Они обладают грузоподъёмностью от 4 до 35 кг, масштабируясь по размеру и радиусу действия (а также цене) соответственно. Существуют модели с числом осей до семи; последние могут выполнять задачи, особенно сложные с точки зрения эргономики. Коботы даже используются в качестве независимых роботов на производственных линиях.

Делая свой выбор
При рассмотрении вопроса об инвестициях в робототехнику следует рассмотреть все аспекты заявки, прежде чем сделать окончательный выбор. Вот некоторые из наиболее важных факторов, которые следует учитывать:

Вылет и полезная нагрузка.

Эти критерии должны быть первыми при выборе робота, поскольку они могут сразу же сократить список подходящих вариантов. Например, большой и тяжёлый груз исключит любые варианты лёгких технологий обработки. С другой стороны, если вылет большой, а полезная нагрузка небольшая, может подойти более дешёвый декартовый робот.

Гибкость.

В случае применения, требующего пяти или шести степеней свободы, шарнирный робот может быть единственным жизнеспособным решением. В таком случае одним из вариантов для бизнеса, чувствительного к цене и нуждающегося в одном или двух роботах, могут быть перепрофилированные (бывшие в употреблении) устройства. Однако для более простых задач, таких как позиционирование и загрузка мелких деталей, установка электронных компонентов, загрузка коробок и станков — любых задач, где достаточно двух или трёх осей, — зачем платить за большее количество осей, чем требуется?

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.

Всё чаще ключевыми вопросами планирования становятся размеры оборудования и производственных линий. Площадь помещений стоит дорого, и компании стремятся оптимизировать планировку цехов. Декартовы и дельта-роботы обеспечивают явное преимущество перед другими технологиями, поскольку теряются только вертикальные площади, что, как правило, менее критично.

Инжиниринг и разработка проектов.

При сравнительном расчете стоимости следует учитывать время и затраты на проектирование, сборку, установку и ввод в эксплуатацию, особенно при интеграции робота в более крупную машину или систему. Задержки с получением и сборкой робота могут затормозить реализацию всего проекта.

Ремонтопригодность, ремонтопригодность и доступность.

Незапланированные простои — кошмар любого руководителя производства. Роботы должны быть относительно просты в обслуживании и ремонте.

Стандартизация.

В рамках компании или отрасли это может быть обоснованным решением с точки зрения бизнеса, даже если выбранный робот не идеально адаптирован или даже не самый дешёвый, но способный выполнить задачу. Иногда проторённый путь оказывается путём наименьшего сопротивления (и риска).

Распространение робототехники позволило компаниям любого размера воспользоваться преимуществами автоматизации. Лучший робот для вас, как правило, тот, который наилучшим образом соответствует вашим задачам — не только с точки зрения повышения производительности за счёт инвестиций и соответствия техническим требованиям, но и с точки зрения сопутствующих вопросов, таких как безопасность производства, эффективное использование пространства и, конечно же, стоимость внедрения и послепродажного обслуживания.