Общие положения

ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГПС

Экономическая эффективность использования ГПС достигается за счет:

I. Увеличения времени работы технологического оборудования за счет:

1. Ликвидация простоев по выходным и праздникам (≈30%);

2. Работа в третью смену (≈21%);

3. Ликвидация перерывом и пауз (≈5%);

4. Ликвидация невыхода на работу по различным причинам (≈3%);

+∑≈60%

Увеличение количества отказов и останов системы на обслуживание и ремонт ≈35%.

-∑≈35%

Всего: + ≈25%

II. Время производства изделия сокращается в 3 раза.

III. Время подготовки производства на переход на новое изделие сокращается до 75%.

IV. Коэффициент использования технологического оборудования достигает «0,9» (в традиционной производственной системе из 8760 -часового годового фонда времени технологическое оборудование работает только 700 часов).

V. Коэффициент сменности технологического оборудования достигает «3» (в традиционной производственной системе оборудование морально устаревает, не успев выработать свой ресурс, коэффициент сменности меньше «1» и составляет «0,5»-«0,7»).

VI. Численность персонала сокращается на 30%, т.к. реализуется режим безлюдной технологии.

VII. Количество технологического оборудования сокращается до 50% за счет использования универсального многофункционального оборудования.

VIII. Производственные площади сокращаются до 40% за счет использования новейших технологий и сокращения количества применяемого оборудования.

IX. Вспомогательные площади сокращаются до 75% за счет использования новейших технологий и сокращения численности работающего персонала.

X. Улучшение условий труда.

XI. Увеличение годового выпуска продукции.

Понятие “робот” к настоящему времени уже достаточно широко известно во всем мире, даже не просвещенный в технических науках человек сможет дать ему определение. Толковый словарь по машиностроению понятие “робот” трактует следующим образом: “Автоматическая машина, способная выполнять аналогичные человеку двигательные и управляющие функции”. Общепринятый за рубежом словарь Вебстера: “Автоматическое устройство, которое выполняет функции, обычно приписываемые человеку”. Большинство ученых и специалистов у нас и за рубежом считают, что робот это универсальный автомат для выполнения разнообразных операций как физических, так и интеллектуальных, в большей или меньшей мере присущих человеку.

Современный спектр использования “умных” машин, как иногда называют роботы, в различных сферах человеческой деятельности велик: они применяются в быту, медицине, сферах обслуживания и научных исследований, на транспорте в различных отраслях промышленности. Часто роботу дают название в соответствии с выполняемой работой, которое красноречивее всего характеризует спектр его использования. Известны робот - милиционер, сторож, пожарник, рыболов, мойщик, пекарь, официант, заправщик, лаборант, контролер, докер, спелеолог, боксер, жокей и т.п. Умные “машины”, используемые при производстве предметов труда, получили название промышленные роботы (ПР). В дальнейшем будем рассматривать только ПР, составляющие более 80 % всего парка роботов.

В настоящее время существует более 100 официально зарегистрированных и общепринятых определений ПР, причем границы последнего термина устанавливаются относительно произвольно. Поэтому ряд терминов, касающихся робототехники (роботизации), за рубежом и у нас в стране трактуется не адекватно. К началу нового века было выпущено (заменено, откорректировано) более шестидесяти ГОСТов, успешно функционирующих и описывающих значительную часть основных положений в области робототехники и роботизации производства. И так, согласно ГОСТ 25686-85, промышленный робот - автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. Ряд авторов [93, 109, 120, 118] машины данного класса определяет как манипуляционные промышленные роботы, подчеркивая, что наиболее важным элементом структуры этого оборудования является манипулятор.

Кроме манипуляционных роботов, в промышленности используются мобильные (локомоционные), информационные, информационно-управляющие, творческо-игровые, комплексные и другие виды ПР [59, 77, 93, 120, 155, 164, 186, 205]. Мобильные промышленные роботы - это как правило, всевозможные самодвижущиеся тележки, кары, обладающие элементами искусственного интеллекта для распознавания реальной обстановки, работающие в автоматическом режиме.

Информационные роботы предназначены для научно-исследовательских, поисковых и частично ремонтных работ в сферах, опасных или недоступных для непосредственного наблюдения и присутствия человека, они собирают и передают информацию на различное расстояние. Наибольшее распространение данный вид получил в космонавтике, при освоении морских глубин и выполнении разнообразных аварийно-спасательных работ.

Информационно-управляющие роботы представляют собой комплексы измерительно-информационных и управляющих средств, автоматически производящих сбор, обработку, выработку управляющего сигнала и передачу его на исполнительные механизмы. В промышленности это, как правило, различные системы автоматического контроля.

Творчески-игровые роботы служат для автоматизации процесса проектирования и управления систем, где приходится иметь дело с игровыми ситуациями.

Комплексные роботы сочетают в себе функциональные возможности нескольких выше перечисленных видов. Например, на самоходную тележку устанавливают манипуляционный робот, при этом данная система в автоматическом режиме обеспечивает самозагрузку и выгрузку транспортируемых изделий.

Наибольшее распространение в промышленности получили манипуляционные роботы, которые в дальнейшем назовем промышленными роботами (ПР) и будем рассматривать только их. Достаточно часто встречающиеся термины (манипулятор с автоматическим управлением, автоматические манипуляционные роботы, перепрограммируемый автоматический манипулятор, автоматический манипулятор и манипуляционный робот) представляют собой с некоторыми незначительными допущениями эквивалентные понятия. Это объясняется тем, что предшественниками ПР были разнообразные устройства и механизмы с ручным и автоматическим управлением, выполняющие манипулирование объектами. Их характерными представителями являются манипуляторы и автооператоры. Согласно ГОСТ 25686-85, манипулятор - управляемое устройство или машина для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям руки человека при перемещении объектов в пространстве, оснащенное рабочим органом. Автооператор - автоматическая машина, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора или совокупности манипулятора и устройства передвижения и неперепрограммируемого устройства управления. Согласно представленным понятиям, основным отличием манипулятора от автооператора является уровень их автоматизации, т.е. первый не может функционировать без участия человека (оператора), а второй работает в автоматическом режиме. Однако в отличие от ПР переналадка автооператора вызывает значительные сложности, приводящие к изменению кинематики устройства, - удлинению или укорочению рычагов, замене кулачков, копиров и т.д. Таким образом, если выстроить ряд вышеописанного оборудования по уровню автоматизации, будем иметь ПР – автооператор – манипулятор с ручным управлением.

Выделение из общего класса ПР манипуляторов и автооператоров соответствует понятию “промышленный робот”, разработанному в Европе и США. Однако Японская ассоциация разработчиков промышленных роботов подразделяет роботы по уровню сложности на следующие 6 классов: ручные манипуляторы; устройства типа “взять-положить”; программируемые манипуляторы; роботы, обучаемые вручную; роботы, управляемые на языке программирования; роботы способные реагировать на окружающую среду [170], что необходимо иметь в виду при приобретении за рубежом данного класса оборудования.

К настоящему времени разработано достаточно большое количество разнообразных моделей ПР, для которых характерной является структура, состоящая из трех основных элементов: системы управления, информационной системы и исполнительного устройства. Рассмотрим подробнее каждую из этих систем.

ЛЕКЦИЯ № 3

Дата добавления: 2014-01-07