Роботы. История развития машин - Александр Алексеевич Прасол
Именно Unimation Джорджа Девола принято считать родоначальником роботостроения. Два года спустя первый промышленный робот смонтировала на своих конвейерах на производственной линии автомобилестроительная компания завода General Motors, штат Нью-Джерси. Робот был задействован в процессах перемещения изделий при производстве кулис для переключения передач, а также оконных ручек. Себестоимость технологии составляла около 65 000$, но Unimation продала его всего за 18 000$. Управляющая программа была записана на магнитном барабане, вес которого составлял 1814 кг. Несмотря на все сложности с новой техникой, роботизированные линии вскоре начали внедряться повсеместно.
Что же поспособствовало внедрению в производство промышленных роботов? Отойдем примерно на полвека назад. Первого декабря 1913 года на заводе Ford в Highland Park был запущен в работу первый в мире конвейер по сборке автомобилей. Талантливый инженер, создавший впоследствии целую автомобилестроительную империю Генри Форд, любовался своим детищем. На подвижном конвейере медленно двигались остовы машин. А рабочие на своих местах ставили на них один за другим агрегаты, пока готовая машина не покидала цех.
Использование конвейера превратило производство в создание массового продукта. Резкое удешевление автомобиля превратило его из роскоши в средство передвижения, что вошло даже в рекламные слоганы.
Будем справедливыми, автопромышленник не был пионером в применении конвейера. Устройства для порционной подачи материалов или воды были известны еще во времена Древнего Египта, Индии и Китая. В более поздние времена тележки, подвешенные на монорельсе, устанавливали в рудниках и на шахтах, на некоторых производствах. На скотобойнях вместо вагонеток под потолком двигались крюки, на которых подвешивали туши животных, и работники умело разделывали их.
До компании «Форд» прообраз конвейера был установлен на другом производстве автомобилей – на заводе Рэнса Эли Олдса при производстве модели Oldsmobile Curved Dash еще в 1901 году.
Но в чем же тогда феноменальная заслуга Генри Форда?
В том, что инженер впервые разбил технологию сборки машины на большое число последовательных и довольно примитивных операций. Движущийся конвейер проходил мимо участков, где были сосредоточены те или иные детали. Их было немного, и каждый рабочий выполнял лишь пару движений. Это было несложно, с такой работой мог справиться даже не очень квалифицированный сборщик. Производительность труда выросла многократно, что позволило сделать выпуск автомашин действительно массовым и дешевым. Если «тупиковая» (стапельная) сборка машины занимала несколько недель, то с применением нововведения это время сократилось до двух дней!
За General Motors подтянулся другой автомобильный гигант – завод Ford. В 1962 году на заводе в Гуанчжоу, США, установили 6 роботов Versatran от компании AMF (American Machines Foundry). В Европе первый промышленный робот был установлен на металлургическом предприятии – Uppsland Väsby, Швеция – в 1967 году. А год спустя совершилась небольшая революция в роботостроении – был создан первый промышленный робот-манипулятор, аналогичный человеческой руке.
Перед производственниками был открыт новый простор, ведь оснащенные манипуляторами роботы могли выполнять уже совершенно «человеческие» операции. Так, например, оснащение руки сварочным электродом позволяло выполнять сварочные работы. И хотя до современных автоматизированных линий было еще далеко, роботы-сварщики быстро завоевали рабочее место на сборочном конвейере.
Внедрение роботов Unimation для автоматизации контактной сварки на предприятии General Motors, США, позволило увеличить общую производительность завода, а также значительно сократить тяжелую и опасную работу людей. И в этом году в исследовательском институте в Стэнфорде создали первый образец того оборудования, которое мы сегодня называем техническим зрением. Это открывало новые рабочие горизонты перед робототехникой.
Старушка Европа старалась не отставать от инженеров Нового Света. Норвежская корпорация Trallfa в 1969 году разработала первые промышленные покрасочные роботы для собственного потребления.
Основным толчком для развития этого направления послужила нехватка рабочей силы. (Немного позже мы расскажем о других примерах применения роботов в очистке, грунтовке и покраске деталей, а пока ограничимся лишь констатацией, что механические помощники помимо сварных дел освоили и новую рабочую специальность).
Те, кто следит за историей наиболее развитых стран мира, не могут обойти вниманием так называемое «индустриальное чудо» Японии.
Автомобиле- и судостроение, радиоэлектроника получили быстрый импульс благодаря внедрению промышленных роботов. Компания Unimation подписывает соглашение с Японской корпорацией Kawasaki Heavy Industries, чтобы производить и продавать промышленных роботов на азиатских рынках. Именно Kawasaki принято считать пионером Японии в области робототехники. В 1969 году Kawasaki выпустила первый промышленный робот, когда‐либо созданный в Японии. Робот назывался Unimate Kawasaki 2000.
И тут, как говорится, понеслось. Уже в следующем году компания Hitachi (Япония) создала интеллектуальное техническое зрение. Робот впервые смог определять габариты изделий и место их расположения.
Доминирование компании Unimate на рынке промышленных роботов длилось недолго. Идеи промышленного роботостроения подтолкнули инженерную мысль во многих странах находить собственные пути развития многоруких помощников рабочих.
В 1973 году KUKA разрывает соглашение об использовании роботов Unimate и приступает к разработке собственных роботов. Промышленный робот KUKA Famulus, был первым в мире шести-осевым манипулятором с применением электропривода для всех осей. Возможности «шестирукого Шивы» из мира механических автоматов позволяли делать производственный процесс более совершенным.
И в этом же году ученый из Стенфорда профессор Шейман разработал Stanford arm – роботизированную руку. Управление данным роботом осуществлялось с помощью мини-ЭВМ. Робот использовал датчики касания и сенсоры обратного давления и был предназначен для сборки небольших изделий. Очередной переворот в управлении роботизированными системами был сделан в 1974 году, когда по заказу компании Cincinnati Milacron Corporation был создан первый в мире промышленный робот, программируемый контроллером. Робот был назван T3.
Эра промышленных роботов наступила! И пусть они были самых разных конструкций, функционал автоматических помощников человека постоянно расширялся. Усложнялась и облегчалась конструкция. Появлялись новые приводы и контроллеры для управления роботами. Все более тонкие задания мог поручить человек роботу.
В России сварочные роботы используются не только в автомобильной промышленности. На знаменитом Ижорском заводе, расположенном в Санкт-Петербурге, который входит в состав концерна «Росатом», на ответственных участках сварочно-сборочного цеха используются роботизированные аппараты. В отличие от самого опытного электросварщика, робот с высокой точностью удерживает электрическую дугу, что обеспечивает высокое качество шва, равномерность наплавляемого металла, а значит, и качество готового изделия. Учитывая тот факт, что ижорцы делают реакторы для атомных электростанций и высокотехнологичные сосуды для нефтеперерабатывающих заводов, использование сварочных комплексов дает ощутимый экономический эффект.
Как же устроен робот-сварщик? Как и для человека, механическому устройству нужны подвижные «руки»-манипуляторы, вооруженные сварочным оборудованием. И если человек на глазок приближает электрод к свариваемым деталям, то робот задействует устройство управления и автоматические измерительные устройства.
Это позволяет манипулятору двигаться в пяти-шести степенях подвижности и обрабатывать даже детали со сложной геометрией. Помогает роботу искусственный «глаз» – лазерный дальномер, способный делать измерения
