1.1 Ylmy barlaglaryň geçmişi
Ylmyň we tehnologiýanyň çalt depginde ösmegi bilen,akylly ukyplarkämilleşdirmegi dowam etdirýär, bu bolsa akylly önümçiligi senagat ösüşinde esasy tendensiýa öwürýär. Mysal üçin, Hytaýyň Maglumat senagaty ministrligi tarapyndan çap edilen maglumatlar ýerli akylly önümçiligiň 2023-nji ýylda 11,6% ösüş gazanandygyny görkezýär - bu bolsa ýurduň bu ugurda yzygiderli tagallalarynyň we tehnologik täzelenmeleriniň subutnamasydyr. Mundan başga-da, akylly önümçilik kärhanalarynyň arasynda täzelenmeleriň sany ep-esli artdy, ýokary derejeli enjamlary öndürmek, öňdebaryjy materiallar we daşky gurşaw tehnologiýalary ýaly pudaklary öz içine alýar, bu bolsa pudagyň janlylygyny we çuňňur özgerişini görkezýär. Bu tendensiýa diňe bir däp bolan önümçilik usullarynda rewolýusiýa döretmek bilen çäklenmän, eýsem senagatyň döwrebaplaşdyrylmagyny hem çaltlaşdyrdy, netijeliligi we hili ýokarlandyrdy. Awtomatlaşdyrylan önümçilik liniýalary we senagat robotlary barha köp adam zähmetiniň ornuny tutýar.
Ösüşi bilenakylly önümçilik döwriSenagat robotlarynyň ýokary derejede awtomatlaşdyrylan we akylly tehnologik aýratynlyklary önümçilik senagatynyň önümçilik proseslerinde ýokary takyklyk, iş ýeňilligi we çeýelik üçin artýan talaplaryna doly gabat gelýär. Bu bolsa, olaryň önümçilikde ähmiýetini ýokarlandyrdy we senagat özgerişini we döwrebaplaşdyrylmagyny öňe sürýän esasy güýje öwürdi. Bilelikdäki robotlar - maşyndan maşyna we adam-robot hyzmatdaşlygyny amala aşyrmaga ukyply senagat enjamlary - awtonom özüni alyp barşy we hyzmatdaşlyk mümkinçilikleri sebäpli robototehnika barlaglarynda esasy ugur hökmünde peýda boldy we olary geljekki senagat robototehnikasynda esasy rol oýnamaga mümkinçilik berýär. Bilelikdäki robot tehnologiýasynda serwo motoryň iş görkezijileri - şol sanda momentiň jogabynyň tizligi, momentiň takyklygy, ýerleşdirişiň takyklygy, energiýa sarp edilişi we temperatura durnuklylygy - robotyň hereketiň netijeliligini, durnuklylygyny we takyklygyny gönüden-göni kesgitleýär. Robotlaryň güýç özeni hökmünde serwo ulgamlarynyň işi hereketiň takyklygyna we ygtybarlylygyna möhüm täsir edýär. Belli bir zat, birleşdirilen serwo motorlar ýerleşdirişiň takyklygyna ýetmekde möhüm rol oýnaýar. Ajaýyp birleşdirilen serwo motor çylşyrymly işler mahalynda takyk ýerleşdiriş we durnukly hereketi üpjün edýär, şeýlelik bilen işiň netijeliligini ýokarlandyrýar we ýalňyşlyklary azaldýar.
“Robot senagatyny ösdürmegiň 14-nji bäşýyllyk meýilnamasy” intellektual integrasiýa edilen robot birleşmeleri boýunça ylmy barlaglary ösdürmäge ünsi çekýär, şeýle birleşmeler hyzmatdaşlykly robotlar üçin has amatlydyr. Olaryň ýokary derejede integrasiýa edilen dizaýn konsepsiýasy esasy hereketlendirijileri, datçikleri we sürüjileri gönüden-göni birleşmäniň özüne goşýar we her bir birleşme aýratyn dolandyryş bölümine öwrülýär. Içki gurluşy we ýerleşişini optimizirlemek arkaly paýlanan dolandyryş arhitekturasy dürli ulgam derejeleriniň arasyndaky kabelleriň sanyny ep-esli azaldýar, şeýdip tehniki hyzmat çykdajylaryny azaldýar we umumy ygtybarlylygy ýokarlandyrýar. Modul dizaýny şeýle hem birleşmeleri çalşyrmagy we tehniki hyzmat etmegi aňsatlaşdyrýar, hyzmatdaşlykly robotlaryň bazardaky bäsdeşligini ep-esli ýokarlandyrýar.
Thehyzmatdaşlykly robotlar konsepsiýasyIlkinji gezek 1996-njy ýylda hödürlendi, onuň dizaýn filosofiýasy önümçilik liniýalarynda robotlar bilen adamlaryň arasynda utgaşdyrylan operasiýalary üpjün etmek arkaly däp bolan robot tehnikasynda rewolýusiýa döretdi. Bu hyzmatdaşlyk çemeleşmesi diňe robotlaryň netijeliligini we takyklygyny ulanmak bilen çäklenmän, eýsem adamyň aňyny we çeýeligini birleşdirip, iş netijeliligini we akgynlygyny ýokarlandyrýar. Adaty senagat robotlary bilen deňeşdirilende, hyzmatdaşlyk robotlary tapawutly häsiýetleri görkezýär we robot tehnikasy ulgamynda möhüm kiçi kategoriýa hökmünde özlerini görkezýär. Olaryň fiziki gurluşlary we dolandyryş ulgamlary uly üýtgeşmelere sezewar edildi. Adaty senagat robotlary - meselem, 1-nji suratda görkezilen robot gol konfigurasiýalary - esasan palletleşdirmekde, materiallary gaýtadan işlemekde, kebşirlemekde we lazer kesmekde ulanylýar. Bu robotlar ýokary berklige, gurluş durnuklylygyna we güýçli ýük göterijilige eýe bolsa-da, olar şeýle hem çäklendirmeleri öz içine alýar: deňeşdirme boýunça uly ölçeg we massa, uly hereket inersiýasy, pes çeýeligi bolan göwrümli dizaýnlar we ýokary çeýe ýygnamak işlerini ýerine ýetirip bilmezlik. Mundan başga-da, olaryň uly inersiýa impulsy we ýokary tizlikli hereketleri işgärler üçin iş radiusyndaky ep-esli howpsuzlyk howplaryny döredýär, bu bolsa ýapyk ýapyk ýerlerde işlemegi talap edýär.
1-nji surat Adaty senagat robot gollary we hyzmatdaşlyk robotlary
Bilelikdäki robotlar umumy giňişliklerde adamlar bilen bir wagtyň özünde işlemäge mümkinçilik berýär we hyzmatdaşlyk zolaklarynda ýakyn aralykda özara täsirleşmäge ýardam edýär. Adaty robot gollary bilen deňeşdirilende, hyzmatdaşlyk robotlary adatça soňky effektorynda iň köp 20 kg ýük göterýärler we iş aralygy adam golunyň ýetýän aralygyna deňeşdirilip bilner. Olaryň gurluşy çylşyrymly geçirijilik mehanizmlerine eýe bolan adaty senagat robot gollaryndan has ýönekeý, şol bir wagtyň özünde duýgur güýç bilen aragatnaşyk, ýeňil çeýelik we berk duýuş mümkinçiliklerini hödürleýär. Bu aýratynlyklar olara adamlaryň özara täsirleri wagtynda güýji dinamiki taýdan sazlamaga mümkinçilik berýär we zorlukly zyýanyň öňüni netijeli alýar. Netijede, hyzmatdaşlyk robotlary däp bolan howpsuzlyk päsgelçiliklerini talap etmezden, wezipeleri ýerine ýetirmek üçin adamlar bilen howpsuz hyzmatdaşlyk edip bilerler.
Bilelikdäki robotlar adam bilen gönüden-göni aragatnaşyk operasiýalaryna gatnaşýarlar; şonuň üçin howpsuzlyk adam-robot hyzmatdaşlygynda hökmany talapdyr. Işgärleriň şikeslenmeginiň öňüni almak üçin tok gözegçiligi, moment gözegçiligi, kontakt datçikleri we çaknyşmany anyklamak ýaly tehniki çäreleri ulanyp, iş güýjüni we aýlanma momentini berk gözegçilikde saklamak möhümdir. Robotlaryň akylly hereketlendiriji dolandyryş ulgamlary howpsuzlygy dolandyrmak üçin has-da optimizasiýany talap edýär, bu bolsa dinamiki hasaplamalar we synçy esasynda modelirlemek arkaly adaptiw ýumşak dolandyryşy üpjün edýär.
Ýakynda geçirilen bir gözlegde Halkara Robototehnika Federasiýasy (IFR) geljekki robotlaryň ösüşiniň, esasan, ýönekeýlige, ulanmagyň aňsatlygyna, çeýelige we howpsuz hyzmatdaşlyga tarap meýilleri görkezjekdigini nygtady. Senagat robotlary awtomatlaşdyrmagyň we aň-paýhasyň has ýokary derejesine ýeter; olaryň ulanyjy üçin amatly dizaýny iş päsgelçiliklerini azaldyp, has köp kärhanalara önümçiligiň netijeliligini ýokarlandyrmak üçin robototehnika tehnologiýasyny aňsatlyk bilen ulanmaga mümkinçilik berer. Şol bir wagtyň özünde, çeýelige we howpsuz hyzmatdaşlyk mümkinçiliklerine eýe bolan dizaýnlar robotlaryň dürli we çylşyrymly önümçilik gurşawlaryna has gowy uýgunlaşmagyna mümkinçilik berer, adam-robot hyzmatdaşlygyny ýeňilleşdirer we senagat önümçiliginiň akylly we netijeli ösüşini has-da öňe ilerleter.
2-nji surat: Bilelikdäki robotyň iş meýdany
1.2 Ylmy-barlag işleriniň ähmiýeti
Häzirki hyzmatdaşlyk robototehnika bazarynda ýedi derejeli erkinlik robotlary giň iş diapazony we çeýeligi üçin has meşhurdyr. Bu robotlar artykmaç erkinlik derejelerini üpjün edýär we senagat awtomatlaşdyrmasy we akylly önümçilik üçin has uly mümkinçilikleri hödürleýär. Her bir erkinlik derejesi robot birleşmesi arkaly gazanylýar, bu bolsa robot işiniň netijeliligini kesgitlemekde möhüm faktor bolup hyzmat edýär. Dört esasy önüm öndüriji — FANUC, ABB, Yaskawa we KUKA — her biri däp bolan senagat robot gollarynda aýratyn geçiriji ulgamlary ulanýar; ýöne, olar esasan aýlanmak üçin birleşmelere güýç geçirmek üçin konw dişlileri, şpil dişlileri ýa-da sinhron kemerleri bilen jübütlenen serwo motorlary ulanýarlar. Bu geçiriji usullar robot birleşmeleriniň ölçeglerini çäklendirýär. Ýokary takyklyga ýetmek mümkin bolsa-da, miniatýuralaşdyrmak kyn bolmagynda galýar. 3-nji suratda görkezilişi ýaly, däp bolan senagat robotlary motor serwo sürüjilerini ýerleşdirýän daşarky dolandyryş şkaflaryny talap edýär, her bir motory şkafa birikdirýän köp sanly simler bar, şonuň üçin dolandyryş ulgamlarynyň çeýe ýerleşdirilmegini çäklendirýär.
3-nji surat Adaty senagat roboty we dolandyryş şkafy
Senagat robot gollarynyň däp bolan birleşme konfigurasiýalarynyň hyzmatdaşlyk robotlarynyň talaplaryna indi laýyk gelmeýändigini göz öňünde tutup, bu birleşmeler täze dizaýn filosofiýasyna esaslanyp, adaty geçirijilik mehanizmlerinden ýüz öwürdiler. Bu çemeleşme, kontrolleri, serwo sürüjini we hereketlendirijini birleşmäniň öz içine integrasiýa etmek arkaly ýeňil, pes woltly we ýokary derejede integrasiýa edilen ulgamlara ýetmäge gönükdirilendir, şol bir wagtyň özünde esasy elektrik birikmeleri hem içerki taýdan amala aşyrylýar. Daşarky tarapa diňe minimal sanly dolandyryş interfeýsleri açylýar, bu bolsa daşarky simleri ýönekeýleşdirýär we inženerçilik çylşyrymlylygyny azaldýar. Şeýle dizaýn integrasiýa edilen birleşme diýlip atlandyrylýar.
Bilelikdäki robot birleşmeleriniň häzirki ösüş zerurlyklaryny we meýillerini göz öňünde tutup, ýeňil, pes woltly, ýokary derejede integrasiýa edilen we ýokary öndürijilikli integrasiýa edilen bilelikdäki robot birleşmesini dizaýn etmek aýratyn möhümdir. Şeýle integrasiýa edilen birleşme birleşme hereketi üçin zerur bolan ähli möhüm bölekleri - şol sanda hereketlendirijileri, kontrollerleri, sürüjileri we datçikleri öz içine alýar we özbaşdak modul hökmünde işläp bilýär. Esasy kontroller ýa-da beýleki modullara ýönekeý güýç we dolandyryş şinalary arkaly birikdirilende, bu ýokary derejede jebisleşdirilen, ýöne pes birikdiriji dizaýn hyzmatdaşlyk robotlarynyň ölçeklenmegini ep-esli ýokarlandyrýar. Bu integrasiýa edilen modul birleşmesini ulanmak we ony degişli ölçegli robot gollary we gutarnykly effektorlar bilen jübütlemek arkaly dürli talaplara laýyk gelýän bilelikdäki robotlary aňsatlyk bilen ýygnap bolýar.
4-nji surat Modul birleşmesiniň shematiki diagrammasy
Bilelikdäki robotlar we olaryň serwo dolandyryş ulgamlary üçin integrasiýa edilen birleşmeler boýunça barlaglar bilelikdäki robot tehnikasynyň ösüşi üçin uly ähmiýete eýedir. Bu integrasiýa edilen birleşmeleriň esasy tehnologiýalary iki esasy bölekden ybarat: garmoniki reduktorlar we degişli dolandyryş algoritmleri bilen birlikde birleşdirilen hereketlendirijiniň dolandyryş ulgamlary. “Zhixin Drive Technology (Shijiazhuang) Co., Ltd.” kompaniýasy öz barlaglaryny bilelikdäki robotlar üçin bilelikdäki hereketlendirijiniň dolandyryş ulgamlaryna gönükdirýär, bilelikdäki hereketlendirijiniň we dolandyryş mehanizmleriniň çuňňur barlaglaryny geçirýär. Kompaniýa öz-özüni duýmak, akylly karar kabul etmek, çeýe ýerine ýetirmek we takyk dolandyryş ýaly möhüm aýratynlyklary öz içine alýan, şeýle hem akylly enjamlary ösdürmegiň talaplaryny kanagatlandyrýan ýokary intellektual integrasiýa edilen robot birleşdirilen hereketlendiriji önümleriniň toplumyny işläp düzýär.
2 Häzirki ylmy-barlag işleriniň ýagdaýy ýerli we halkara derejesinde
1956-njy ýylda amerikan fizigi Jo Engelberger we oýlap tapyjy Jorj Dewol "Unimation" atly robototehnika kompaniýasyny esaslandyrdylar we ol 1959-njy ýylda dünýäde ilkinji senagat roboty - "Unimate" -i üstünlikli işläp düzdi.
“General Motors” kompaniýasy ilkinji gezek 1961-nji ýylda Nýu-Jersi ştatyndaky zawodynda senagat önümçiliginde robotlary ornaşdyrdy. 1969-njy ýylda Ýaponiýa “Unimation” kompaniýasyndan robotlary hödürledi, soňra bolsa öz tehnologiýasyny degişlilikde Ýaponiýada we Beýik Britaniýada ýerleşýän “Kawasaki Heavy Industries” we Beýik Britaniýada ýerleşýän “KUKAI Corporation” kompaniýalaryna robot öndürmek üçin ygtyýarnama berdi. Ýaponiýanyň awtoulag senagatynyň ösmegi bilen önümçilikde adam zähmetiniň ornuny tutýan robotlaryň sany artdy we bu olaryň amaly gymmatyny doly görkezdi. Netijede, Ýaponiýa senagat robot tehnikasynyň ösüşine barha köp üns berýär. “Kawasaki Heavy Industries” kompaniýasy robot tehnologiýalaryny ornaşdyrmakda öňdebaryjy hökmünde başlap, soňra “FANUC” we “Yaskawa” ýaly dünýä belli robot tehnika kompaniýalarynyň peýda bolmagy bilen Ýaponiýa dünýäde öňdebaryjy robot tehnologiýalaryny özleşdirýän ýurtlaryň birine öwrüldi.
1973-nji ýylda nemes KUKA kompaniýasy Unimate robotyny üýtgedip, elektrik hereketlendirijisi bilen işleýän ilkinji alty derejeli erkinlik roboty, Famulusy döretdi. 1974-nji ýylda Şwesiýanyň umumy elektrik kompaniýasy bolan ASEA (ABB-niň öňki kompaniýasy) dünýäde ilkinji doly elektrik roboty, mikroprosessor tarapyndan dolandyrylýan IRB 6-ny işläp düzdi we bu robot aňyny ep-esli ýokarlandyrdy. 1978-nji ýylda ABŞ-da ýerleşýän Unimation kompaniýasy PUMA senagat robotyny General Motors-yň konweýer liniýalarynda giňden ornaşdyrdy, bu bolsa senagat robotlarynyň amalylygyny we gymmatyny has-da görkezdi we senagat robot tehnologiýasynyň doly kämilligini alamatlandyrdy, şeýlelik bilen indiki tehnologik ösüşler üçin berk binýady döretdi.
Senagat robototehnikasynyň ösüşiniň dört onýyllykdan gowrak döwründe tehnologik ösüşler yzygiderli dowam edýär. Şeýle-de bolsa, howpsuzlyk meseleleri sebäpli robotlar, adatça, belli bir iş stansiýalarynda berkidilýär we gorag relsleri bilen izolýasiýa edilýär, bu bolsa olaryň adamlar bilen bir giňişlikde ýan-ýana işlemegine päsgel berýär. Bu däp bolan konfigurasiýa adam-robot hyzmatdaşlygyny çäklendirýär we hakykatdanam netijeli hyzmatdaşlyk operasiýalaryny amala aşyrmagy kynlaşdyrýar. Köp sanly synanyşyklara we gözleglere garamazdan, howpsuz adam-robot hyzmatdaşlygyna ýetmek senagat robototehnikasy ulgamynda uly kynçylyk bolmagynda galýar.
Diňe 2005-nji ýyla çenli ÝB tarapyndan maliýeleşdirilýän uly taslama hyzmatdaşlyk robotlary konsepsiýasyny hödürledi. Bu başlangyç ABB, KUKA, Reis, Comau we Gudel ýaly öňdebaryjy senagat robot kompaniýalaryny kiçi we orta kärhanalar üçin ýörite döredilen elýeterli, ykjam we çeýe roboty bilelikde işläp düzmek üçin birleşdirdi we bu bolsa işçi güýjüniň daşarky çeşmelere garaşlylygyny azaltmaga gönükdirilendir. Bu taslama adam-robot hyzmatdaşlygynyň mümkinçiliklerini aýdyň görkezdi we hyzmatdaşlyk robotlary konsepsiýasy üçin berk esas döretdi.
Ilkinji hyzmatdaşlyk robotlary, esasan, däp bolan senagat robotlarynyň dizaýn filosofiýasyny ýa-da iş usullaryny düýpli üýtgetmezden, olaryň üýtgedilmegi we ulanylyşydy. 2005-nji ýylda döredileninden bäri, Universal Robots adam işçileri bilen birlikde howpsuz işläp bilýän hyzmatdaşlyk robotlaryny işläp düzmäge bagyşlandy. 2009-njy ýylda kompaniýa bu döwrüň başlangyjyny alamatlandyrýan dünýäde ilkinji hyzmatdaşlyk roboty bolan UR5-i işe girizdi. Soňra, Rethink iki golly Baxter we täze bir golly Sawyer robotyny hödürledi we hyzmatdaşlyk robotlaryny senagat robotlarynda ykrar edilen we kabul edilen ugur hökmünde tapgyrlaýyn ornaşdyrdy. Bu ösüş geljekki senagat awtomatlaşdyrmasy we akylly ösüş üçin täze düşünjeleri we ugurlary berdi.
5-nji surat: UR5 roboty we Sawyer Baxter roboty
Hytaý Ylymlar Akademiýasynyň Şenýan Awtomatlaşdyrma Instituty bilen baglanyşykly Siasun Robot Kompaniýasy ilkinji gezek 2015-nji ýylyň noýabr aýynda geçirilen Senagat Sergisinde Hytaýyň ösen tehnologik derejesini görkezýän ýedi okly çeýe hyzmatdaşlyk robotyny görkezdi. Şondan bäri Luoşi we Aobo ýaly köp sanly ýerli hyzmatdaşlyk robot modelleri kem-kemden ykrar edildi.
Robot birleşmelerine gelende, bilelikdäki robot birleşmeleri bilen däp bolan agyr senagat robotlarynyň birleşmeleriniň arasyndaky esasy tapawut olaryň "çeýeliginde" ýerleşýär. Bu çeýelik pes mehaniki berklik, peselen inersiýa we momenti duýmak ukyby arkaly ýüze çykýar. Häzirki wagtda bilelikdäki robot gollarynda ulanylýan birleşme çeýeligi, esasan, takyk pozisiýany dolandyrmakdan we momenti dolandyrmakdan gelip çykýar.
6-njy surat Bilelikdäki robotlarda integrasiýa edilen bogunyň tipiki gurluşy
Häzirki barlaglara syn Hytaýyň robot tehnikasynyň ösüşiniň ABŞ we Ýaponiýa ýaly ýurtlardan has giç başlandygyny görkezýär. Bilelikdäki robotlar boýunça barlaglar henizem bar bolan halkara önümlerinden ep-esli yza galýar, esasy päsgelçilikler garmoniki reduktorlarda we bilelikdäki hereketlendirijiniň dolandyryş ulgamlarynda. Häzirki wagtda ýerli bilelikdäki robotlarda bilelikdäki dolandyryş mümkinçiliklerinde, esasanam dolandyryş takyklygy we akylly dolandyryş babatda gowulandyrmak üçin uly mümkinçilikler bar. Mundan başga-da, global robot ylmy-barlag meýilleri howpsuzlygyň, çeýeligiň we aň-paýhasyň tehnologik ösüşiň esasy häsiýetleridigini görkezýär. Robot birleşmeleri ýokary derejede integrasiýalaşdyrylan hereketlendirijiniň dolandyryş ulgamlaryna we has ýokary aň-paýhasa tarap ösýär. Bilelikdäki robot birleşmeleri däp bolan merkezleşdirilen dolandyryşdan paýlanan hereketlendirijiniň dolandyryş arhitekturasyna geçen hem bolsa, olar häzirki wagtda diňe hereketlendirijiniň hereketlerini ýerine ýetirýärler, awtonom duýuşda, akylly karar kabul etmekde we çeýe ýerine ýetirmekde mümkinçilikler ýetmeýär, bu bolsa aň-paýhasyň deňeşdirme boýunça pes derejesine getirýär. Akylly robot ulgamlaryna bolan islegi giňeltmek üçin uly mümkinçilikler galýar.
Ýerleşdirilen wagty: 2026-njy ýylyň 22-nji maýy
