Файл: Мясников, В. А. Программное управление оборудованием.pdf

Кроме экономии на зарплате применение роботов позволяет получить следующие технико-экономические преимущества по сравнению с ручным обслуживанием оборудования.

1. Значительно повышается производительность работы обо­ рудования, так как производительность самих роботов постоянна в течение всего времени их использования (в то время как у ра­ бочего производительность труда непостоянна во времени и зави­ сит от его физического п морального состояния).

2.Резко повышается коэффициент сменности работы обору­ дования: с 1,4 до 1,8— 1,9 (при двухсменной работе) и до 2,8—2,9 (при трехсменной работе).

3.Равномерное во времени н точное выполнение работы робо­ том позволяет повысить качество выпускаемых изделий и снизить

брак.

Данные о технико-экономической эффективности применения промышленных роботов за рубежом приведены в табл. 15.

38. НЕКОТОРЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ РОБОТОВ

Расширение производства промышленных роботов

Роботостроение, начавшееся недавно (первые промышленные роботы выпущены в продажу в 1960— 1961 гг. в США и 1968 г. в Японии), развивается быстрыми темпами. По данным печати, в 1971 г. в промышленности во всем мире применялось несколько сот промышленных роботов; к 1975 г. ожидается применение 5000

роботов, к 1980 г. — 8000—9000 роботов и к 2000 г. — 50 000 ро­ ботов.

В 1971 г. во всем мире роботы выпускало более 90 фирм, в том числе около 45 фирм — японских, и число их продолжает расти. Некоторые фирмы открывают филиалы в других странах. Так, например, американская фирма AMF уже создала свое предприя­ тие, в Японии и приступила к созданию предприятия в Англии.

Промышленные роботы начинает выпускать ряд крупных фирм США, которые ранее не занимались их производством, на­ пример «IBM Согр.», «Sundstrand».

В эту область производства вступают и небольшие фирмы. Примером может служить «Wickl. Machine Tool Div.» (Мичиган, США). Эта фирма начала с изготовления роботов стоимостью по 12 000 долл, и через полтора года выпустила новую модель стоимостью 28 000 долл, с грузоподъемностью 54,4 кг.

На кузовных заводах фирмы «Fisher's Lordstown and Nordwood» в конце 1970 г. началось монтирование участка, где уста­ новили 80 роботов Unimate (включая запасные) для сборки автомобильных кузовов с минимальным участием или вовсе без участия рабочих. Ожидается высвобождение. 250—280 рабочих, 15 мастеров и пяти старших мастеров, которые будут заменены

388

15 специалистами — техниками. За работу участка будет непо­ средственно отвечать начальник производства или главный инже­ нер завода. Участок предназначается для сборки кузовов автомо­ билей Chevrolet и малолитражных автомобилей.

В дополнение к уже работающим в автомобильной промышлен­ ности США роботам Unimate (свыше 265) компания «Ford Motors» приобрела в июле 1971 г. еще 60 таких роботов и шесть роботов японской фирмы «Kawaguchi Ltd.» Ожидается появление в США роботов и другой японской фирмы «Kanemasu—Gosho».

Дополнительный толчок к расширению применения роботов в США дает вступающее в силу в этой стране с 1974 г. запрещение ручного обслуживания некоторых видов прессового оборудо­ вания.

Наряду с увеличением числа фирм, выпускающих роботы, расширяется типаж последних. Ниже указаны направления, по которым происходит расширение типажа роботов.

1. Создание и расширение производства роботов не только средней, но также малой н большой грузоподъемности. Так, фирма IBM развивает производство малых роботов. Последняя модель рассчитана на грузоподъемность 2,27 кг с радиусом обслужива­ ния до 365 мм. Разрабатывается конструкция модели грузоподъ­ емностью 6,4 кг с радиусом обслуживания до 640 мм.

Фирма «Erie Engineering» (США) приступила к производству небольших роботов Autoplace грузоподъемностью 4,54 и 13,6 кг, стоимость которых 2600—8000 долл., включая пневматическую систему управления.

Спрос на малые модели роботов так же велик, как и на более крупные модели.

Фирма «Burch Controls» (США), наоборот, приступила к про­ изводству крупных моделей роботов грузоподъемностью 136, 220, 453 кг. По отдельным заказам эта фирма изготовляет роботы грузоподъемностью до 2700 кг. Все крупные модели снабжаются гидропневматическим приводом. Самая дешевая модель, способная оперировать грузами до 220 кг, стоит 10 950 долл.; с учетом ком­ плектующих узлов управления и оснастки стоимость таких ро­ ботов будет в пределах 22 000.—25 000 долл.

2. Создание упрощенных конструкций промышленных ро­ ботов. Такие роботы менее универсальны, но зато они значительно дешевле, чем Unimate или Versatran. Они предназначены для авто­ матизации вспомогательных работ с небольшим числом движений и действий (например, загрузки и разгрузки прессов и т. д.).

3. Разработка и внедрение систем программного управления промышленными роботами. В позиционных системах новые под­ программы могут легко вводиться с помощью сменных модулей, в контурных системах — с помощью комплектов стандартных подпрограмм, записанных на сменных кассетах с магнитной лен­ той или перфолентой, с возможностью быстрого их введения в па­ мять робота и извлечения из памяти.

389

Большие работы ведутся в области создания адаптивных си­ стем управления роботами. Американская фирма «Adaptronics» продает адаптивные схемы общего назначения, которые спосоЬны управлять процессами, меняющимися непредусмотренным обра­ зом. Они делают это, запоминая реакции опытного оператора при изменяющихся условиях внешней среды или производя небольшие экспериментальные операции для достижения каких-то оптималь­ ных конечных результатов.

Разницу между адаптивным методом н методом программиро­ вания можно показать на примере решения проблемы гонок по вертикальной стене, т. е. проблемы уравновешивания мотоцикла, мчащегося по вертикальной стене. Метод программирования по­ требовал бы составления программы, включающей в себя ньюто­ новские уравнения движения, радиус стены, скорость и вес мо­ тоцикла, после этого можно было бы вычислить необходимый угол крена. Адаптивная управляющая машина решила бы проблему так, как это делает человек, гоняя мотоцикл по стене, когда он путем постоянных экспериментов и регулирования пытается удер­ жаться на ней.

В конечном итоге адаптивное управление п программирование могут стать взаимодополняющими.'Каждый из этих методов свя­ зан с разными аспектами общей проблемы искусственного интел­ лекта, и робот общего назначения мог бы использовать оба метода.

4.Применение для привода роботов не только гидравлики, но также и пневматики и малопнерционных электродвигателей.

5.Создание передвижных промышленных роботов, способных передвигаться по напольной трассе или в подвесном состоянии по монорельсу, что позволяет значительно расширить возможности применения роботов для обслуживания группы станков или межоперацнонной транспортировки. При подвешивании роботов на монорельсах появится возможность пересекать липни станков без значительной реконструкции цеха.

6.Создание специализированных роботов для транспортных и складских работ. Американская фирма «Mobility Sistems» разра­ ботала подвижный робот Mobiliti 20/20, управляемый от цен­ тральной ЭВМ, и имеющий устройство для погрузки и выгрузки

грузов по пути следования.

Применение ЭВМ для управления промышленными роботами и группами оборудования

Управление промышленными роботами с помощью ЭВМ при­ близилось к стадии осуществления. Так, роботы Versatran с си­ стемами управления 302 и 401 можно с минимальными доделками подключить к ЭВМ. Робот Unimate в случае необходимости также может быть подключен к ЭВМ. Для этого требуется либо преобра­ зователь для обработки 80-разрядного слова, либо соответствую­ щие средства программирования.

390

Во всех роботах, управляемых ЭВМ, слова команд управления, исходящие от ЭВМ, содержат указания относительно положения или движений руки и запястья. Структура этих слов чаще всего такая же, как у действующей системы сервоуправления. Ведутся работы по групповому управлению роботами и обслуживаемым оборудованием от центральной ЭВМ. В тех областях промышлен­ ности, где применяются роботы, групповые процессы с их приме­ нением планируются таким образом, чтобы каждая операция вы­ полнялась отдельно от других.

На основе роботов можно объединить оборудование с программ­ ным управлением в координированно работающие не только участ­ ки и линии в мелкосерийном и серийном производстве с управле­ нием от единой ЭВМ, но и в целые комплексы различного масштаба, не связанные жестко по планировке и числу агрегатов. Такие комплексы могут обеспечить оптимальную структуру технологи­ ческих процессов в широком диапазоне серийности изделий.

Разработка разумных роботов

В настоящее время в США и Японии интенсивно ведутся работы по созданию разумных роботов. По мнению американских спе­ циалистов, в будущем они будут высшими прототипами специа­ лизированных автоматических машин и будут органически свя­ заны друг с другом, управляясь общей интеллектуальной систе­ мой.

Такое применение разумных роботов считается экономически наиболее выгодным: оно позволит получать с высокой степенью надежности продукцию высокого качества при высокой произво­ дительности труда. Особенно выгодным это будет при дорогостоя­ щих, трудоемких технологических процессах (в том числе при сборке), а также при вредных и опасных условиях труда. Привле­ кает и то, что подобную технологическую систему можно пере­ строить для производства другого вида продукции в течение не­ скольких часов. В таких системах промышленным роботам будет отведена роль различных манипуляторов, являющихся вспомо­ гательными элементами для разумных роботов. Поэтому во многих организациях США и Японии созданию разумных роботов уде­ ляется преобладающее внимание по сравнению с промышленными роботами, несмотря на то, что исследования разумных роботов требуют больших капитальных затрат, которые пока совершенно не окупаются. На основании изложенного в этой главе можно сде­

лать следующие выводы.

1. В настоящее время разработанные и эксплуатируемы

впроизводстве промышленные роботы являются эффективными орудиями автоматизации циклических повторяющихся основных или вспомогательных операций ряда технологических процессов

вусловиях как крупносерийного, так и особенно серийного про­ изводства (при частой сменяемости объектов производства).

391