Как делать роботов серийно

Мировое роботостроение радикально меняется, к грандам роботостроения подключились тысячи небольших сборочных производств по всему миру. Сегодня в КНР создана полная инфраструктура для производства робототехники, важнейшим компонентом которой является массовое производство широкого спектра недорогих компактных безлюфтовых редукторов, сервомоторов, сервоприводов, систем управления движением. Благодаря этой инфраструктуре только Китай способен сегодня собирать в год по сто тысяч роботов. «Норма ИС», используя компоненты роботов из Китая, Японии и ЕС, организовала собственное производство роботов в Санкт-Петербурге. Перед началом производства компания определила для себя наиболее востребованные технологические процессы, подлежащие автоматизации. Это сварка, резка, штамповка на прессах, загрузка-выгрузка СЧПУ, пескоструйка, покраска, полировка, сортировка, паллетирование и родственные им процессы. Выбранная область применения позволяет ограничить возможности проектируемых роботов по зоне достигаемости  и максимальному усилию. Следующий важный момент — выбор количества звеньев и осей. Количество управляемых осей напрямую связано со стоимостью робота — для несложных движений и при наличии значительного пространства для установки робота бывает достаточно 4 осей. В реальности такие условия выполняются не всегда, поэтому универсальные роботы чаще имеют большее количество осей. А число осей определяет количество подвижных звеньев робота. Звенья проектируются с внутренней или внешней прокладкой кабелей. Схема с внутренней прокладкой кабелей чаще используется для роботов с достигаемостью до метра. Для облегчения веса несущие конструкции роботов на усилие до 10 кг чаще всего отливаются из алюминия и его сплавов. Вносить изменения в серийно изготовляемый скелет робота затратно, поэтому при проектировании следует предусмотреть возможность установки в утвержденную конструкцию звеньев робота комплектующих различных производителей, имеющих разные габариты. Еще один важный вопрос — выбор стандартных комплектующих. Долговременную и точную работу подвижных сочленений робота обеспечивает пара «серводвигатель — редуктор». Двигатель каждого звена робота совместно с редуктором должен обеспечивать требуемые максимальную скорость перемещения, максимальную динамическую и статическую нагрузку на звено (цепочку звеньев) с учетом проектной нагрузки. Двигатели должны оснащаться тормозом, редукторы — обеспечивать простое сопряжение с двигателем, передачу необходимого усилия с учетом веса цепочки звеньев, вписываться в размеры посадочного места. Желательно, чтобы выбранные серводвигатели и редукторы были недорогими и доступными, это скажется на стоимости эксплуатации. Для экономии времени параметры пары «двигатель — редуктор» для основных базовых конструкций скелетов желательно сверить с параметрами роботов лидеров индустрии. Для анализа надежности комплектующих можно использовать критерий применяемости, так как заявленные технические характеристики у различных производителей практически не отличаются друг от друга, а разброс цен на стандартные комплектующие достаточно велик.

Стоимость литья в России высока, поэтому, при штучном производстве звеньев скелета робота используют сварные и сборные конструкции, а при серийном производстве заказы на литье размещают за рубежом. От качества мехобработки посадочных мест под редукторы, подшипники и двигатели напрямую зависят точностные параметры робота. Трудоемкость и время, затраченное на сборку и электромонтаж, в первую очередь зависят от тщательности конструкторской проработки звеньев несущей конструкции роботов и качества мехобработки посадочных мест. Запуск робота производится после согласования параметров серводвигателей с приводом, ввода в систему управления движением точных длин каждого из звеньев и коэффициентов передач каждого из редукторов. Дополнительно потребуется точная настройка параметров двигателей для плавной работы всех звеньев. Затем поочередно для каждого звена проверяется точность движения робота по прямым линиям и вращения вокруг осей. Предсерийные испытания позволяют выявить ошибки в конструкции всех звеньев скелета робота, приводящие к снижению точности. Тестирование времени непрерывной работы дает возможность определить правильность подбора пары «серводвигатель — редуктор». Ошибка в выборе их параметров может привести к поломке двигателя. Нарушение допусков при обработке посадочных мест редуктора и двигателя приводит к неустранимому снижению точности, преждевременному износу редуктора и поломке двигателя. Каждый робот перед продажей в течение суток проходит тестирование на движение при совместной работе всех осей, с весом в захвате, равным грузоподъемности робота. По окончании тестирования выполняется выход робота в стартовую точку. При этом контролируется параметр точности. Опыт компании «Норма ИС» свидетельствует, что сегодня в России можно выпускать промышленные роботы с частичной локализацией ТП. Такие роботы доступнее по цене, чем продукция не только ведущих мировых производителей, но и китайских фирм, при этом отечественным роботам обеспечено недорогое и своевременное обслуживание.