Роботы сегодня и завтра

Геттнер Рейнгард

Двигательный аппарат промышленных роботов станет объектом пристального внимания научно-технических изысканий, будут найдены оптимальные конструктивные решения и будут снижены, например, потери, вызванные трением, определены оптимальные с точки зрения энергии фазы разбега и торможения. Будут вестись поиски, направленные на улучшение конструкции шарниров, и т. п. Возрастет коэффициент свободы и диапазон оптимальных с кинематической точки зрения траекторий движения и тем самым расширится диапазон доступности промышленного робота. Роботы в массе своей становятся подвижнее и быстрее, чему будет способствовать совершенствование их двигательных узлов. Роботы будущего

будут отличаться большой грузоподъемностью, более высокой точностью выполняемых ими движений и позиционированием.

Для выполнения специальных задач предпочтение будет отдано логическим унифицированным узлам и электрическим приводам при одновременном сохранении определенных гидравлических и пневматических функциональных единиц. Типичными для промышленных роботов останутся микропроцессоры, микрокомпьютеры и другие микроэлектронные функциональные единицы.

В настоящее время применяются многочисленные сенсоры и сенсорные системы, среди них видеооптические, инфракрасные и лазерные сенсоры, причем использование экономических, а также надежных тактильных и визуальных сенсорных систем для распознавания заготовки и позиционирования, особенно в отношении связанных с этим задач по управлению и регулировке, в значительной мере облегчается за счет микропроцессорной техники. Таким же образом используются возможности, которые открывает волоконная оптика, от устройств передачи информации на основе светопроводной техники и от систем распознавания объекта к автоматической обработке изображения при высокой разрешающей способности, высокой скорости сбора и оценки данных.

Системы управления роботами при одновременном использовании сенсоров будут комплектоваться таким образом, чтобы они были более эффективными, располагали большей емкостью запоминающего устройства и давали возможность быстрого изменения программы для обработки более мелких партий изделий, экономичной адаптации к тем или иным производственным заданиям. Эффективные системы программирования и диалога «человек — промышленный робот», включая адаптивные системы управления промышленными роботами, находятся в состоянии разработки.

В интересах дальнейшего сокращения времени на обработку и повышение эффективности применяемых станков конструкция промышленных роботов должна позволять выполнение автоматических измерительных операций, автоматический контроль процессов обработки, станков и промышленных роботов и их быстрое переоснащение. Для этого необходим высокий уровень их обслуживания.

При разработке современных станков, промышленных роботов и их комбинаций все большее значение приобретают вопросы эргономики и экологии. Снижение уровня шума и повышение чистоты за счет герметического исполнения, повышение безопасности труда (прежде всего благодаря электронной системе защиты) приобретают все более важное значение. Улучшается соотношение масса — мощность и повышается производительность.

Для дальнейшего повышения производительности гибко автоматизированных промышленных процессов в производстве объединен ряд операций (скрепление, сварка, транспортировка и складирование), при этом усилия направлены на то, чтобы на одном роботе применять одновременно несколько инструментов.

Применение гибких монтажных систем растет. Здесь применяются, с одной стороны, очень гибкие, со свободнопрограммируемым управлением и, с другой стороны, простые системы, которые с точки зрения кинематики и управления по принципу унифицированных узлов могут быть адаптированы к тому или иному заданию. Для исключительно высокой точности при обработке мельчайших

деталей (при сборке часов) изготавливаются миниатюрные роботы. Детали и узлы, предназначенные для монтажа, должны быть выполнены таким образом, чтобы робот мог ими манипулировать.

Комплексные технологические системные решения реализуются в ходе осуществления гибкой автоматизации и для не требующего обслуживания производства, а также производства, функционирующего в определенные отрезки времени без обслуживания, ведут к значительному сокращению времени прохода заготовок, к технологической дисциплине и непрерывности производства, к повышению производительности труда, загруженности основных фондов, к увеличению экономии энергии и материалов, улучшению качества продукции.

Для выбора технических задач и для технико-экономической оценки альтернативных роботосистем создаются промежуточно-вспомогательные решения. Для ускорения применения промышленных роботов будет укрепляться сотрудничество между различными отраслями науки и техники.

Математическое обеспечение потребует в будущем более высокой доли рабочего времени и затрат на применение, обслуживание и дальнейшее совершенствование. Техника подпрограмм будет расширяться, увеличится продолжительность программ при использовании промышленных роботов для специальных технологических процессов. Рациональная конструкция, изготовление и последующее использование математического обеспечения, облегчение программирования (среди прочего и решение проблем языков программирования) увеличивают экономическую выгоду в этой области. Алгоритмы, картотеки данных, центральные банки данных и т. п. должны использоваться для дальнейшей рационализации.

Необходимо создать пригодные для широкого применения периферийные устройства, например унифицированные программируемые загрузочные, разгрузочные и транспортные устройства, а также устройства для ориентирования, автоматизированной обработки в определенных местах, другие установки для автоматизации процессов измерения и контроля, накопления и хранения и частично для решения многостаночного обслуживания.

Итак, упомянутые тенденции указывают на широкие качественные изменения в промышленном производстве, в центре которого — промышленная робототехника и дальнейшая автоматизация промышленных процессов.

Исполнится ли мечта человека?

Мечта человека — создать технические устройства, сконструировать и построить такие машины, которые работали бы сами и стали бы своего рода добрыми волшебниками, работали бы за человека или по крайней мере помогали бы ему в работе. С развитием промышленной робототехники исполняется эта давняя мечта.

В ближайшие десятилетия роботы будут улучшаться и совершенствоваться. Они найдут более широкое применение и будут работать с большей эффективностью. Производительность труда в значительной мере возрастет, принося тем самым большую пользу нашему социалистическому обществу и каждому из нас в отдельности.

Мы в этой книге попытались заглянуть на одно или два десятилетия вперед, именно в эти годы будет заложен фундамент той структуры народного хозяйства, с которой наша страна и страны социалистического содружества вступят в XXI в.

При переходе в новое тысячелетие созданная человеческим трудом материально-техническая база общества в качестве ресурса экономического роста приобретает все большее значение, поскольку она соединяет оба изначальных ресурса экономического роста — труд и природу. Оба этих источника материального изобилия лежат в относительно узких рамках.