Արդյունաբերական ռոբոտ

Արդյունաբերական ռոբոտը — մանիպուլյատորից և վերածրագրավորվող կառավարման սարքից բաղկացած ավտոմատ մեքենա է։ Կիրառվում է արտադրության ժամանակ օբյեկտների տեղափոխման և տարբեր տեսակի տեխնոլոգիական օպերացիաների իրագործման համար։ 

Արդյունաբերական ռոբոտները համարվում են ավտոմատացված արտադրության հիմնական բաղադրիչներից մեկը, որոնք մեծացնում են արտադրողականությունը, որակի վրա չնչին ազդեցությամբ։ Արտադրության մեջ բացի արդյունաբերական ռոբոտներից օգտագործում են նաև ավտոմատացված հոսքագծեր, կոմպլեքսներ և տարածքներ, որոնք նույնպես մեծացնում են արտադրողականությունը։

Պատմություն 
Մեխանիկական մանիպուլյատորների, ծրագրավորման համակարգերի հայտնվելը հնարավորություն տվեց ստեղծել արդյունաբերական ռոբոտներ, այսինքն ծրագրային կառավարմամբ մանիպուլյատոր, որը նախատեսված է տարբեր տեսակի աշխատանքներ կատարելու համար։

Արդյունաբերական ռոբոտների նախագծման սկիզբը 
Արդյունաբերական նշանակության մանիպուլյատորները ի հայտ եկան միջուկային դարաշրջանում։ 1947 թվականին ԱՄՆ-ի Արգոնի ազգային լաբորատորիաների մի խումբ աշխատողներ, Ռ.Գյորցի գլխավորությամբ ստեղծեցին առաջին ավտոմատացված էլեկտրամեխանիկական մանիպուլյատորը, որը կրկնօրինակում էր մարդ-օպերատորի շարժումները, և նախատեսված էր ռադիոակտիվ նյութերի տեղափոխման համար։ 1948 թվականին «General Electric» ընկերությունը ստեղծում է հետադարձ կապով կրկնօրինակող «Handy Man» մանիպուլյատորը, որը հնարավորություն էր տալիս զգալ նաև ուժը և ավելի ճշգրիտ ղեկավարել այն։

Առաջին արդյունաբերական ռոբոտները արդյունաբերության մեջ կիրառվելու համար սկսեցին ստեղծվել 1950-ական թվականներին, ԱՄՆ-ում։ 1954 թվականին ամերիկացի ինժեներ Ջորջ Դեվոլը ստեղծեց պերֆոքարտերի միջոցով մանիպուլյատորների ծրագրային ղեկավարման համակարգ։ 1956 թվականին Ջորջ Դեվոլը և  Ժոզեֆ Էնգելբերգը ստեղծեցին առաջին արդյունաբերական ռոբոտներ արտադրող ընկերությունը, որի անունն էր՝ «Unimation» («Universal Automation»-ունիվերսալ ավտոմատացում )։

Ռոբոտացված արդադրության ստեղծումը 
1960-ական թվականներին ԱՄՆ-ում ստեղծվեցին աշխարհի առաջին արդյունաբերական ռոբոտներ «Unimate»-ը և «Versatran»-ը։ Նրանք ունեին մարդու ձեռքին նման մանիպուլյատոր։ Այս ռոբոտներից մի քանիսը մինչ այսօր աշխատում են :

«Unimate»-ի փորձնական նախատիպը ստեղծվել էր դեռևս 1959 թվականին, «Unimation» ընկերության կողմից, բայց միայն 1961 թվականին սկսեց օգտագործվել ավտոմեքենաշինությամբ զբաղվող «General Motors» ընկերության կողմից։ Այս ռոբոտը մեքենայի նոր պատրաստված տաք դետալները տեղափոխում էր սառեցնող հեղուկի մեջ, հետո տեղափոխում էր կոնվեյերի վրա։ Տվյալ ռոբոտը ուներ  մանիպուլյատոր ՝ 5 ազատության աստիճանով, և բռնող սարք։ Կարող էր տեղափոխել մինչև 12 կգ բեռ, 1.25 մմ ճշտությամբ։

«Versatran» արդյունաբերական ռոբոտը ուներ 3 ազատության աստիճան, և նախատեսված էր ժամում 1200 աղյուս դեպի վառարան բեռնելու և վերբեռնելու համար։

Արդյունաբերական ռոբոտների հետագա զարգացումը 
1967 թվականից սկսվեց Եվրոպայում ռոբոտների լայնածավալ օգտագործումը։ Առաջին արդյունաբերական ռոբոտները ներդրվել են Շվեդիայում, որից հետո սկսեցին տարածվել նաև Միացյալ Թագավորությունում, Գերմանիայում, Իտալիայում, Ֆրանսիայում և այլն։ Որոշ ժամանակ անց Եվրոպական պետությունները սկսեցին իրենք արտադրել արդյունաբերական ռոբոտներ։ 1968 թվականին 
«Kawasaki Heavy Industries» ճապոնական ընկերությունը «Unimation» ընկերությունից ձեռք է բերում արդյունաբերական ռոբոտներ արտադրելու լիցենզիա։ Արդեն 1970-ական թվականների վերջին Ճապոնիան արդյունաբերական ռոբոտների թվով և արտադրությամբ առաջին տեղում էր։

ԽՍՀՄ-ում առաջին արդյունաբերական ռոբոտները հայտնվել են 1971 թվականին, նրանց ստեղծել էր պրոֆեսոր Պ.Ն. Բելյանինան («УМ-1» ռոբոտը) և  ԽՍՀՄ Պետական մրցանակի դափնեկիր Բ. Ն. Սուրնինան («Универсал-50» ռոբոտը)։ 1972-1975 թվականներին ստեղծվեցին մի շարք խորհրդային արդյունաբերական ռոբոտներ (այդ թվում՝ «ПР-5», «Бриг-10», «ИЭС-690», «МП-9С», «ТУР-10» և այլ ռոբոտները):

1960 թվականին ԱՄՆ-ում ստեղծվել է առաջին հետադարձ կապով արդյունաբերական ռոբոտը։ 1974 թվականին «Cincinnati Milacron»  ընկերությունը առաջին անգամ արդյունաբերական ռոբոտները ղեկավարելու համար օգտագործեց համակարգիչը, ստեղծելով T3 (-«Ապագայի գործիք» ) արդյունաբերական ռոբոտը։

Արդյունաբերական ռոբոտների բաղկացուցիչ մասերը 
Արդյունաբերական ռոբոտները բաղկացած են մեխանիկական մասից (մեկ կամ ավելի մանիպուլյատոր) և ղեկավարման համակարգից։ Բացի նշվածներից արդյունաբերական ռոբոտնրը կարող են ունենալ նաև ինֆորմացիոն-տվիչային համակարգ։

Մանիպուլյատոր 
Մանիպուլյատորը մարդու ձեռքի շարժական ֆունկցիաների կատարման համար նախատեսված, բանվորական օրգան ունեցող կառավարվող մեքենա է։ Արդյունաբերական ռոբոտները կարող են ունենալ մեկ կամ ավելի մանիպուլյատոր։

Կատարողական մեխանիզմ 
Մանիպուլյատորի կատարողական մեխանիզմը իրենից ներկայացնում է բաց կինեմատիկ շղթա, որի օղակները իրար հետ կապված են հաջորդաբար։

Սովորաբար մանիպուլյատորի առաջին երեք հանգույցները նախատեսված են մանիպուլյատորի տեղափոխման համար, իսկ մնացածը բանվորական օրգանի դիրքը որոշելու համար։ Կախված առաջին երեք հանգույցներից մանիպուլյատորները դասակարգվում են՝
 
 դեկարտյան կոորդինատային համակարգում աշխատող ռոբոտներ-երեք հանգույցներն էլ կատարում են համընթաց շարժում (օրինակ՝ IBM ընկերության RS-1 ռոբոտը)
 գլանաձև կոորդինատային համակարգում աշխատող ռոբոտներ - երկու հանգույցները կատարում են համընթաց, իսկ երրորդը՝ պտտական շարժում (օրինակ՝ Prab ընկերության Versatran 600 ռոբոտը)
 գնդաձև կոորդինատային համակարգում աշխատող ռոբոտներ— առաջին հանգույցը՝ համընթաց, իսկ մյուս երկուսը՝ պտտական շարժում կատարող ռոբոտներ են (օրինակ՝ Unimate 2000B ռոբոտը)
 անկյունային կամ պտտական կոորդինատային համակարգում աշխատող ռոբոտներ-երեք հանգույցներն էլ կատարում են պտտական շարժում (օրինակ՝ PUMA կամ T3 ռոբոտները)

Բանվորական օրգան 
Մանիպուլյատորի վերջում գտնվում է նրա բանվորական օրգանը։ Այն սովորաբար իրենից ներկայացնում է բռնող մեխանիզմ կամ տեխնոլոգիական գործիք (ֆրեզ,գայլիկոն,լազեր և այլն)։

Շարժաբեր 
Շարժաբերները նախատեսված են մանիպուլյատորի օղակները և բռնիչ մեխանիզմը շարժման մեջ դնելու համար։ Օգտագործում են էլեկտրական, հիդրավլիկ կամ պնևմատիկ շարժաբերներ։ Հիդրավլիկական շարժաբերները օգտագործում են ծանր աշխատանքներ կատարելու ժամանակ, սրանք ապահովում են մեծ ուժ և արագություն։ Էլեկտրական շարժաբերները չունեն մեծ արագություն և ուժ, բայց հնարավորություն են տալիս ապահովել մեծ ճշգրտություն։ Պնևմատիկական շարժաբերները օգտագործվում են փոքր ռոբոտների մեջ, կատարում են պարզ շարժումներ և արագ ցիկլիկ օպերացիաներ։

Ղեկավարման համակարգ 
Արդյունաբերական ռոբոտների ղեկավարման համակարգերի զարգացման ժամանակ կարելի է նկատել երկու ուղղություն՝ ծրագրային և ավտոմատացված։ Այսպիսով արդյունաբերական ռոբոտները կարելի է բաժանել 3 հիմնական տիպի՝
 Ավտոմատ ռոբոտներ։
 Ծրագրային ղեկավարմամբ աշխատող ռոբոտներ
 Ադապտացվող ռոբոտներ
 Սովորող ռոբոտներ
 Ինտելեկտով ռոբոտներ
 Բիոտեխնիկական ռոբոտներ։
 Հրամաններով աշխատող ռոբոտներ
 Կրկնօրինակող ռոբոտներ
 Կիսաավտոմատ ռոբոտներ
  Ինտերակտիվ ռոբոտներ։
 Ավտոմատացված ռոբոտներ
 Սուպերվիզոր ռոբոտներ
 Երկխոսությամբ աշխատող ռոբոտներ

Ինֆորմացիոն-տվիչային համակարգ 
1990-ական թվականների կեսերին ի հայտ եկան ադապտիվ ռոբոտները, որոնք իրենց կառուցվածքում ունեին տվիչային համակարգ։

Ժամանակակից ռոբոտաշինոթյան մեջ օգտագործվող տվիչները լինում են՝
 ներքին տվիչներ, որոնք նախատեսված են մանիպուլյատորի օղակների դիրքը և ուժը որոշելու համար
 Գծային և անկյունային տեղաշարժումները չափող տվիչներ (պոտենցոմետրեր, ֆոտոէլեկտրական կերպափոխիչներ և այլն);
 Գծային եւ անկյունային արագությունները չափող տվիչներ (իմպուլսային գեներատորներ, օպտիկական տվիչներ և այլն);
 Ուժի և մոմենտի չափման համար նախատեսված տվիչներ ( պիէզոէլեկտրական տվիչներ, թենզոտվիչներ և այլն);
 արտաքին տվիչներ, որոնք նախատեսված են արտաքին միջավայրից ինֆորմացիայի ստացման համար
 հպման տվիչներ
 ձայնային տվիչներ-որոնք ընդունակ են ընկալել ձայնային ազդանշանները
 տեսողական տվիչներ-բազավորվում են հիմնականում տեսախցիկների վրա
 լոկացիոն տվիչներ-նախատեսված են օբյեկտի դիրքը էլեկտրամագնիսական ալիքների միջոցով որոշելու համար
 ջերմաստիճանի տվիչներ
 քիմիական տվիչներ

Արդյունաբերական ռոբոտների կիրառումը 
Արդյունաբերական ռոբոտները հիմանականում կիրառվում են արդյունաբերության մեջ։

Արդյունաբերական ռոբոտները բացի հիմնական ֆունկցիայից կատարում են նաև օժանդակ ֆունկցիաներ։

Հիմնական ֆունկցիայի մեջ մտնում է պատրաստվածքի մշակման գործընթացը, իսկ օժանդակ ֆունկցիայի մեջ մտնում են տեղափոխման ֆունկցիաները։

Արդյունաբերական ռոբոտների կողմից կատարվող ամենատարածված ֆունկցիաներից են ՝
 նյութերի տեղափոխում
 հաստոցների և մեքենաների սպասարկում
 եռակցում և զոդում
 ճնշման տակ ձուլում
 մշակման գործողություններ-ֆրեզում, գայլիկոնում, կտրում և այլն
 մեխանիկական, էլեկտրական մասերի հավաքում
 որակի վերահսկում

Առավելությունները 
Արդյունաբերական ռոբոտների կիրառումը արտադրության մեջ ունի մի շարք առավելություններ, մասնավորապես ՝ :
 աշխատանքի արտադրողականության բարձրացում 
 նվազեցնել արտադրական ծախսերը և բարձրացնել մրցունակությունը
 սարքավորումների և արտադրական տարածքների ռացիոնալ օգտագործումը
 արտադրանքի որակի բարձրացում
 մարդկային գործոնի նվազեցում
 վտանգավոր աշխատանքներում կիրառելի են

Արտադրություն և շուկայի կառուցվածքը 
 Շուկայի կառուցվածքը
2004 թվականի տվյալներով աշխարհում արդյունաբերական ռոբոտների քանակով առաջին տեղում Ճապոնիան էր։ 2004 թվականին Ճապոնիան ուներ  356,5 հազար աշխատող արդյունաբերական ռոբոտ, իսկ երկրորդ տեղում գտնվող ԱՄՆ-ն՝ 122 հազար արդյունաբերական ռոբոտ։

Առավելագույն թվով արդյունաբերական ռոբոտներ ներդրված են հետևյալ ոլորտներում՝
 ավտոմոբիլաշինություն-69 400;
 էլեկտրոնային արդյունաբերության -36 200 
 մետաղամշակում և մեքենաշինություն-16 500 հատ.
 Արտադրողներ
Արդյունաբերական ռոբոտների արտահանմամբ առաջին տեղում գտնվում է Ճապոնիան, որը ամեն տարի արտադրում է 60000 ռոբոտ, որից կեսը արտահանվում է։

Տես նաև 
 Մանիպուլյատոր
 Ռոբոտ
 Մեխատրոնիկա
 Ռոբոտոտեխնիկա

Ծանոթագրություններ

Գրականություն 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Тягунов О. А.  Математические модели и алгоритмы управления промышленных транспортных роботов // Информационно-измерительные и управляющие системы. — 2007. — Т. 5, № 5. — С. 63—69.

Հղումներ 
 http://www.nlrob.ru/hfrob.htm
 Արդյունաբերական ռոբոտները ժամանակակից արտադրության մեջ ՝http://www.mirprom.ru/public/promyshlennye-roboty-v-sovremennom-proizvodstve.html 

Ռոբոտագիտություն
Ամերիկյան հայտնագործություններ