ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ:
виды и примеры

Что такое промышленный робот и какие у него особенности?

Промышленный робот — это автоматически управляемый, перепрограммируемый, многоосевой манипулятор, способный выполнять задачи по трём и более осям.

Определение международного стандарта ISO 8373

Проще говоря, это программируемое устройство, имитирующее сложные действия человека-оператора. Оно действует по заранее заданной программе и не требует постоянного вмешательства оператора.

Если автоматизация конвейера направлена на упорядочивание процесса, то промышленный робот автоматизирует отдельные движения. К особенностям промышленных роботов можно отнести следующие параметры:

1. Автоматизация работы. Роботы способны функционировать непрерывно, что существенно повышает производительность и помогает компенсировать нехватку персонала.
2. Гибкость настроек. Благодаря программируемости один и тот же робот может выполнять различные операции без изменения механической части — достаточно сменить программу.
3. Точность и повторяемость. Роботы обеспечивают высокую точность движений и идентичность выполнения операций в каждом цикле, что важно для процессов с требованиями к качеству.
4. Универсальность применения. Промышленные роботы могут выполнять широкий спектр задач: от сборки и покраски до упаковки и резки.
5. Автономность. После программирования и настройки робот способен работать без постоянного наблюдения со стороны оператора.

Классификация промышленных роботов по конструкции

Конструкция определяет основные параметры робота — кинематическую схему, количество степеней свободы (DOF), рабочую зону и тип приводов, а также влияет на особенности системы управления.

Эти характеристики в совокупности задают возможности движения, скорость, грузоподъемность и точность позиционирования, что влияет на его функциональные возможности и область применения.

Выбор конструкции представляет собой компромисс между скоростью выполнения операций, точностью, грузоподъемностью и стоимостью. От корректного выбора зависит производительность и эффективность всего производственного процесса.

Линейные роботы (декартовы) — точность и грузоподъёмность

Линейный робот — это промышленный манипулятор, движение которого организовано по прямолинейным осям. Ключевой принцип работы декартова робота основан на перемещении по трем взаимно перпендикулярным осям (X, Y, Z). Каждая ось движется независимо по прямой линии, без вращательных траекторий. Такая конструкция, аналогичная декартовой системе координат, обеспечивает высокую точность позиционирования и повторяемость.

Механизм XYZ-манипулятора построен на жёсткой раме с направляющими и приводами, чаще всего — с шарико-винтовыми парами и сервомоторами, что обеспечивает надёжность и стабильность работы. Благодаря отсутствию консольных нагрузок, характерных для иных конструкций, такие роботы способны выдерживать значительные нагрузки и сохранять минимальную погрешность по всему рабочему диапазону..

Примером может служить 3-осевой линейный робот AMO-S от нашего завода «АМО Сталь». Он предназначен для автоматизации загрузки и разгрузки заготовок на станках с ЧПУ. Технические характеристики включают скорость перемещения до 7 м/с и грузоподъемность до 20 кг..

Портальные роботы — для масштабных задач

Портальный робот представляет собой специализированную разновидность линейного робота. Его ключевое конструктивное отличие — наличие жесткой несущей рамы (портала или гантри), закрепленной с двух сторон.

Такая конструкция обеспечивает высокую жёсткость и стабильность, позволяя перемещать тяжёлые манипуляторы и крупногабаритные заготовки с сохранением точности позиционирования.

Важно отметить, что не все линейные роботы являются портальными, однако большинство портальных роботов относятся именно к линейным. Термины «портальный» и «линейный» часто используют как синонимы из-за схожих принципов работы. При этом именно портальная конструкция обеспечивает максимальную стабильность и грузоподъёмность.

Цилиндрические роботы — классика промышленной автоматизации

Цилиндрические роботы — одни из первых типов промышленных манипуляторов. Их кинематическая схема основана на трех основных движениях: вращении вокруг поворотного основания, вертикальном перемещении и радиальном выдвижении манипулятора. В результате рабочая зона такого робота имеет форму цилиндра.

Несмотря на историческую значимость, классические роботы цилиндрического типа сегодня считаются устаревающими.

Тем не менее, цилиндрические роботы продолжают использоваться в специализированных задачах, таких как точечная сварка и переноска деталей. Например, первые модели роботов Unimate применялись именно в таких операциях. Современные аналоги сохраняют преимущество в грузоподъемности — до 100 кг — и сравнительной экономичности, что обеспечивает их востребованность в ряде производств с ограниченным набором движений.

Артикулированные роботы (шарнирно-сочлененные роботы, 6-осевые)

Артикулированный робот — самый узнаваемый и универсальный тип промышленных манипуляторов. Его конструкция имитирует человеческую руку, состоящую из нескольких сегментов, соединенных вращательными шарнирами. Именно этот тип роботов чаще всего называют роботизированной рукой или антропоморфным манипулятором.

Ключевая особенность таких роботов — наличие шести степеней свободы, обеспечивающих свободную ориентацию инструмента в пространстве. Это позволяет достигать труднодоступных точек и обходить препятствия по сложным траекториям.

Эта особенность объясняет широкое применение артикулированных роботов в таких операциях, как дуговая сварка, паллетирование и механическая обработка. Шарнирно-сочлененный робот по праву считается самым распространенным типом промышленных роботов в мире благодаря своей гибкости и адаптивности к разнообразным производственным задачам.

SCARA-роботы (селективные сборщики)

SCARA робот (Selective Compliance Assembly Robot Arm) создан для высокоскоростных операций в одной плоскости. Его кинематическая схема обеспечивает маневренность при горизонтальных перемещениях с одновременным обеспечением устойчивого положения по вертикальной оси.

Такая конструкция делает SCARA-роботы оптимальными для выполнения операций «взять-установить» и обеспечивает более высокую скорость выполнения повторяющихся операций по сравнению с артикулированными манипуляторами.

SCARA-роботы востребованы в производствах, где важны скорость и точность, например, они широко применяются в электронной промышленности для сборки печатных плат и монтажа компонентов.

Дельта-роботы (параллельные)

Дельта-робот отличается уникальной конструкцией на основе параллельной кинематики. Три механических рычага, объединенные общей подвижной платформой, обеспечивают исключительное быстродействие при работе с легкими объектами.

Данный тип манипуляторов монтируется над конвейерными линиями для выполнения операций сортировки и транспортировки. Он способен выполнять до 200 циклов "взять-установить" в минуту. Такой темп работы незаменим для фасовки и сортировки в пищевой и фармацевтической промышленности.

Коллаборативные роботы (коботы)

Коллаборативный робот (кобот) представляет собой отдельный класс промышленных роботов, предназначенных для безопасной работы в непосредственной близости от человека.

Чаще всего коботы выполняются по схеме 6-осевого шарнирного манипулятора. Ключевое отличие от обычных артикулированных роботов — в системе безопасности. Коллаборативный робот оснащен встроенными датчиками, которые мгновенно останавливают движение при контакте с оператором. Дополнительные меры включают программное ограничение усилия и скорости работы.

Простота программирования и мобильность — ключевые преимущества коботов. Программирование путем физического перемещения манипулятора позволяет быстро перенастраивать робота без остановки производства. Стандартные интерфейсы и компактность обеспечивают легкое перемещение между операциями. Эта гибкость особенно ценна при частой смене производственных задач и в условиях мелкосерийного выпуска.

Как выбрать робота для ваших задач?

Для удобства выбора все рассмотренные типы промышленных роботов сведены в сравнительную таблицу.

Таблица позволяет сравнить основные характеристики роботов и выбрать оптимальное решение для конкретных производственных задач.

Классификация по функциональному назначению и применению

Конструкция робота определяет его возможности, но конкретное применение задается концевым эффектором — рабочим органом, установленным на манипуляторе. В технической документации этот узел часто обозначается как EOAT (End of Arm Tooling) или концевая оснастка. Именно этот элемент определяет функциональное назначение оборудования и его специализацию для определенных технологических операций.

Один и тот же 6-осевой робот может выполнять разные задачи — от дуговой сварки до покраски или паллетирования. Все зависит от установленного инструмента: сварочного электрода, краскопульта или специализированного захвата. Рассмотрим основные виды такой специализации.

Роботы для автоматизации станков (загрузчики)

Робот-загрузчик решает ключевую проблему металлообработки — устраняет простои оборудования. При работе без автоматизации типичная ситуация выглядит так, один оператор обслуживает три станка с ЧПУ. Пока он загружает заготовку в первый станок, два других уже завершили цикл и простаивают. Такие постоянные сбои ритма снижают потенциальный выпуск на 30% и более.

Автоматизация станков с помощью робота кардинально меняет ситуацию. Чаще всего для этих задач применяют линейные или артикулированные модели.

Робот интегрируется непосредственно в рабочую зону оборудования. Он обеспечивает непрерывную подачу заготовок и съем готовой продукции. Это позволяет одному оператору эффективно контролировать до шести единиц оборудования одновременно.

Особенности линейных роботов для автоматизации ЧПУ-станков

Линейные роботы демонстрируют максимальную эффективность в автоматизации ЧПУ. Российский 3-осевой робот AMO-S с двойным пневмозахватом показывает высокую производительность в задачах загрузки и разгрузки обрабатывающих центров.

Линейные роботы позволяют значительно увеличить производительность и снизить затраты на обслуживание станков без потери качества. Их успешно внедряют на многих российских предприятиях, обеспечивая стабильную и беспрерывную работу оборудования.

Сварочные роботы (дуговая, точечная сварка)

Сварочный робот — один из самых востребованных типов промышленных роботов. Он выполняет два основных вида соединений: дуговую сварку для создания протяженных швов и точечную сварку для соединения деталей в отдельных точках. Робот обеспечивает стабильное качество соединений, соответствующее технологическим стандартам.

Для роботизированной сварки преимущественно используются артикулированные 6-осевые роботы. Их кинематика позволяет точно позиционировать электрод в пространстве. Основное применение — автомобилестроение и производство металлоконструкций, где требуется высокая повторяемость и производительность сварочных операций.

Роботы-паллетайзеры (укладчики)

Робот паллетайзер автоматизирует завершающий этап производства — формирование грузовых единиц. Оборудование выполняет укладку товаров на поддоны по заданной схеме. Для этих операций применяют мощные артикулированные роботы со специализированными захватами.

Основная сфера применения роботов-укладчиков — складская логистика и производственные линии. Автоматизация погрузо-разгрузочных работ позволяет организовать непрерывный производственный цикл без участия персонала, обеспечивая точность и сохранность груза.

Окрасочные и наносные роботы

Окрасочный робот обеспечивает автоматизацию процессов нанесения лакокрасочных материалов и покрытий. Оборудование работает в специальных покрасочных камерах и гарантирует равномерное распределение материала по всей обрабатываемой поверхности.

Ключевые преимущества роботизированного нанесения покрытий включают:

• Стабильное качество без подтеков и неравномерности слоя
• Точное дозирование материалов с минимальным расходом
• Исключение воздействия вредных паров на персонал

Технология применяется для покраски автомобилей, мебели и бытовой техники, а также для нанесения герметиков и клеевых составов в промышленных условиях.

Преимущества и вызовы при внедрении промышленных роботов

Внедрение роботов обеспечивает предприятиям значительные конкурентные преимущества.

Автоматизация повышает производительность участков на 40% и более, обеспечивает стабильное качество продукции и снижает себестоимость выпуска. Роботизация решает проблему дефицита кадров и исключает персонал из опасных производственных процессов.

Основные вызовы при автоматизации — высокая начальная стоимость оборудования и сложность интеграции в существующие процессы. Полный цикл внедрения может занимать от 3 до 6 месяцев. Дополнительной задачей становится адаптация персонала к новым условиям работы и преодоление сопротивления изменениям.

Частые ошибки при внедрении промышленных роботов и как их избежать

Успешное внедрение промышленных роботов требует системного подхода.

Первая распространенная ошибка — автоматизация без четких целей. Без определения KPI невозможно оценить эффективность инвестиций. Решение: установить измеримые показатели производительности, качества и снижения затрат до начала проекта.

Вторая проблема — игнорирование человеческого фактора. Сопротивление персонала новым технологиям может сорвать проект. Решение: вовлекать сотрудников в процесс внедрения с первых этапов и организовать поэтапное обучение.

Конечно, существуют и другие подводные камни, но именно эти две ошибки чаще всего ставят под угрозу успех всего начинания. Правильное планирование и учет этих факторов позволяют избежать основных проблем при автоматизации производства. Четкие цели и работа с персоналом становятся ключом к успешной реализации проекта.

Заключение

Промышленные роботы переходят из категории инновационного оборудования в разряд стандартного производственного актива. Этот переход обусловлен двумя ключевыми факторами: стремительным развитием робототехнических решений и ужесточением требований к стабильности качества выпускаемой продукции.

Роботы стали надежнее, а их стоимость — доступнее, в то время как конкуренция на рынке требует исключения человеческого фактора в критичных производственных операциях.

Линейные, артикулированные, SCARA и другие типы роботов решают конкретные технологические задачи. Выбор робота определяется технологическим процессом, который требует автоматизации.

Внедрение промышленных роботов становится стратегическим решением, определяющим конкурентоспособность предприятия.

Автоматизация обеспечивает не только снижение операционных затрат, но и повышение стабильности качества, гибкости производства и скорости адаптации к меняющимся рыночным требованиям. Предприятия, откладывающие внедрение роботизированных систем, рискуют утратить позиции на рынке в условиях цифровой трансформации промышленности.

ВАШИ СТАНКИ МОГУТ РАБОТАТЬ НА 100%

AMO-S не заменяет оператора, он помогает ему работать быстрее и эффективнее.

Робот загружает и выгружает детали без простоев, освобождая оператора для действительно важных задач — настройки, контроля качества, устранения неполадок.

Так один оператор становится управляющим цепочки из 6–8 станков, которые теперь работают на полную мощность.