1.1 Изилдөөнүн негиздери
Илим менен техниканын тездик менен өнүгүшү менен,акылдуу мүмкүнчүлүктөрөркүндөтүүнү улантуу менен, акылдуу өндүрүш өнөр жайды өнүктүрүүдөгү негизги тенденцияга айланды. Мисалы, Кытайдын Маалымат өнөр жай министрлиги жарыялаган маалыматтар көрсөткөндөй, ата мекендик акылдуу өндүрүш 2023-жылы 11,6% га өсүшкө жетишкен, бул өлкөнүн бул тармактагы туруктуу аракеттеринин жана технологиялык инновацияларынын далили. Андан тышкары, акылдуу өндүрүш ишканаларынын арасында инновациялардын саны бир топ өстү, жогорку класстагы жабдууларды өндүрүү, алдыңкы материалдар жана экологиялык технологиялар сыяктуу тармактарды камтып, тармактын жандуулугун жана терең трансформациясын чагылдырат. Бул тенденция салттуу өндүрүш ыкмаларын революциялаштырып гана тим болбостон, өнөр жайды модернизациялоону тездетип, натыйжалуулукту жана сапатты жогорулатты. Автоматташтырылган өндүрүш линиялары жана өнөр жай роботтору барган сайын адам эмгегин алмаштырууда.
Өнүгүү мененакылдуу өндүрүш дооруӨнөр жай роботторунун жогорку деңгээлде автоматташтырылган жана акылдуу технологиялык өзгөчөлүктөрү өндүрүш тармагынын өндүрүш процесстеринде жогорку тактыкка, операциялык жеңилдикке жана ийкемдүүлүккө болгон өсүп жаткан талаптарына толук дал келет. Бул алардын өндүрүштөгү маанисин жогорулатып, аларды өнөр жайлык трансформацияны жана жаңыртууну кыймылдаткыч негизги күчкө айландырды. Биргелешкен роботтор - машина менен машинанын жана адам менен роботтун кызматташтыгын ишке ашыра алган өнөр жай түзүлүштөрү - автономдуу жүрүм-туруму жана кызматташуу мүмкүнчүлүктөрүнөн улам робототехниканы изилдөөдө негизги багыт болуп калды, бул аларды келечектеги өнөр жай робототехникасында үстөмдүк кылуучу ролду ойноого багыттайт. Биргелешкен робот технологиясында серво мотордун иштөө көрсөткүчтөрү - анын ичинде моменттин жооп берүү ылдамдыгы, моменттин тактыгы, позициялоо тактыгы, энергия керектөө жана температуранын туруктуулугу - роботтун кыймылынын натыйжалуулугун, туруктуулугун жана тактыгын түздөн-түз аныктайт. Роботтордун кубаттуулук өзөгү катары серво системаларынын иштеши кыймылдын тактыгына жана ишенимдүүлүгүнө олуттуу таасир этет. Белгилей кетчү нерсе, муун серво моторлору позициялоо тактыгына жетүүдө маанилүү ролду ойнойт. Эң сонун муун серво мотору татаал тапшырмалар учурунда так позициялоону жана туруктуу кыймылды камсыз кылат, ошону менен операциялык натыйжалуулукту жогорулатат жана каталарды азайтат.
"Робот өнөр жайын өнүктүрүүнүн 14-беш жылдык планында" интеллектуалдык интеграцияланган роботтук муундар боюнча изилдөөлөрдү өркүндөтүүгө басым жасалат, мындай муундар биргелешкен роботтор үчүн өзгөчө ылайыктуу. Алардын жогорку интеграцияланган дизайн концепциясы негизги кыймылдаткычтарды, сенсорлорду жана драйверлерди түздөн-түз муундун өзүнө камтыйт, ар бир муун өзүнчө башкаруу блогуна айланат. Ички түзүлүштү жана жайгашууну оптималдаштыруу менен, бөлүштүрүлгөн башкаруу архитектурасы ар кандай система деңгээлдеринин ортосундагы кабелдердин санын бир кыйла азайтат, ошону менен техникалык тейлөө чыгымдарын төмөндөтөт жана жалпы ишенимдүүлүктү жогорулатат. Модулдук дизайн ошондой эле муундарды алмаштырууну жана техникалык тейлөөнү жеңилдетет, биргелешкен роботтордун рыноктук атаандаштыкка жөндөмдүүлүгүн бир топ жогорулатат.
Theбиргелешкен роботтор концепциясыбиринчи жолу 1996-жылы киргизилген, анын дизайн философиясы салттуу робототехниканы революциялаштырып, өндүрүш линияларында роботтор менен адамдардын ортосундагы координацияланган операцияларды камсыз кылган. Бул биргелешкен ыкма роботтордун натыйжалуулугун жана тактыгын гана колдонбостон, адамдын акылын жана ийкемдүүлүгүн бириктирип, операциялык натыйжалуулукту жана агымдуулукту жогорулатат. Кадимки өнөр жай роботторуна салыштырмалуу, биргелешкен роботтор робототехника тармагында маанилүү субкатегория катары өзүн көрсөтүп, айырмаланган мүнөздөмөлөргө ээ. Алардын физикалык түзүлүштөрү да, башкаруу системалары да олуттуу өзгөрүүлөргө дуушар болгон. 1-сүрөттө көрсөтүлгөн робот кол конфигурациялары сыяктуу салттуу өнөр жай роботтору негизинен паллеттөөдө, материалдарды иштетүүдө, ширетүүдө жана лазердик кесүү колдонмолорунда колдонулат. Бул роботтор жогорку катуулукка, структуралык туруктуулукка жана күчтүү жүк көтөрүү жөндөмдүүлүгүнө ээ болгону менен, аларда ошондой эле чектөөлөр бар: салыштырмалуу чоң өлчөмдөгү жана массалык, олуттуу кыймыл инерциясы, начар ийкемдүүлүгү бар көлөмдүү конструкциялар жана өтө ийкемдүү чогултуу тапшырмаларын аткара албагандыгы. Мындан тышкары, алардын олуттуу инерциялык импульсу жана жогорку ылдамдыктагы кыймылдары персонал үчүн операциялык радиуста олуттуу коопсуздук коркунучтарын жаратат, бул жабык жабык аймактарда иштөөнү талап кылат.
1-сүрөт. Салттуу өнөр жай робот колдору жана биргелешкен роботтор.
Биргелешкен роботтор адамдар менен биргелешкен мейкиндиктерде бир убакта иштөөгө мүмкүндүк берет жана биргелешкен зоналарда жакын аралыкта өз ара аракеттенүүнү жеңилдетет. Салттуу робот колдоруна салыштырмалуу, биргелешкен роботтор, адатта, акыркы эффекторунда 20 кг максималдуу жүктү көтөрүшөт, ал эми иштөө диапазону адамдын колу жеткен аралыкка салыштырмалуу. Алардын түзүлүшү татаал берүү механизмдерине ээ болгон кадимки өнөр жай робот колдоруна караганда жөнөкөй, ошол эле учурда сезимтал күч кайтаруусун, жеңил ийкемдүүлүктү жана бекем кабылдоо мүмкүнчүлүктөрүн сунуштайт. Бул өзгөчөлүктөр аларга адамдардын өз ара аракеттенүүсү учурунда күчтү динамикалык түрдө тууралоого мүмкүндүк берет, бул зордук-зомбулуктун алдын алат. Демек, биргелешкен роботтор салттуу коопсуздук тоскоолдуктарын талап кылбастан, тапшырмаларды аткаруу үчүн адамдар менен коопсуз кызматташа алышат.
Биргелешкен роботтор адам менен түздөн-түз байланышта иштөөгө катышат; ошондуктан, коопсуздук адам менен роботтун кызматташтыгында сөзсүз талап болуп саналат. Персоналдын жаракат алышынын алдын алуу үчүн токту башкаруу, моментти башкаруу, байланыш сенсорлору жана кагылышууну аныктоо сыяктуу техникалык чараларды колдонуу менен бирге иштөө кубаттуулугун жана айлануу моментин катуу көзөмөлдөө маанилүү. Роботтордун акылдуу башкаруу системалары коопсуздукту башкаруу үчүн андан ары оптималдаштырууну талап кылат, бул динамикалык эсептөөлөр жана байкоочуга негизделген моделдөө аркылуу адаптивдүү жылмакай башкарууну камсыз кылат.
Жакында жүргүзүлгөн бир изилдөөдө Эл аралык робототехника федерациясы (IFR) келечектеги роботторду иштеп чыгууда биринчи кезекте жөнөкөйлүккө, колдонуунун оңойлугуна, ийкемдүүлүккө жана коопсуз кызматташууга тенденциялар көрсөтүлөрүн белгиледи. Өнөр жай роботтору автоматташтыруунун жана интеллекттин жогорку деңгээлдерине акырындык менен жетишет; алардын колдонуучуга ыңгайлуу дизайны операциялык тоскоолдуктарды азайтып, көбүрөөк ишканаларга өндүрүштүн натыйжалуулугун жогорулатуу үчүн робототехника технологиясын оңой колдонууга мүмкүндүк берет. Ошол эле учурда, ийкемдүүлүккө жана коопсуз кызматташуу мүмкүнчүлүктөрүнө ээ болгон дизайндар роботтордун ар түрдүү жана татаал өндүрүш чөйрөлөрүнө жакшыраак ыңгайлашуусуна мүмкүндүк берет, адам менен роботтун кызматташтыгын жеңилдетип, өнөр жай өндүрүшүнүн интеллектуалдык жана натыйжалуу өнүгүшүн андан ары алдыга жылдырат.
2-сүрөт: Биргелешип иштеген роботтун жумушчу аймагы
1.2 Изилдөөнүн мааниси
Азыркы биргелешкен робототехника рыногунда жети даражадагы эркиндик роботтору кеңири иштөө диапазону жана ийкемдүүлүгү үчүн артыкчылыктуу. Бул роботтор өнөр жайлык автоматташтыруу жана акылдуу өндүрүш үчүн чоң мүмкүнчүлүктөрдү сунуштап, ашыкча эркиндик даражаларын камсыз кылат. Ар бир эркиндик даражасы роботтук муун аркылуу жетишилет, бул роботтук иштин натыйжалуулугун аныктоодо маанилүү фактор болуп саналат. Төрт ири өндүрүүчү - FANUC, ABB, Yaskawa жана KUKA - ар бири салттуу өнөр жайлык роботтук колдорунда ар кандай берүү системаларын колдонушат; бирок, алар негизинен айлануу үчүн муундарга кубат берүү үчүн конус тиштүү дөңгөлөктөр, шпилька тиштүү дөңгөлөктөр же синхрондуу курлар менен жупташкан серво моторлорду колдонушат. Бул берүү ыкмалары роботтук муундардын өлчөмүн чектейт. Жогорку тактыкка жетүү мүмкүн болгону менен, миниатюризациялоо кыйын бойдон калууда. 3-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, салттуу өнөр жай роботтору мотор серво жетектерин камтыган тышкы башкаруу шкафтарын талап кылат, ар бир моторду шкафка туташтырган көптөгөн зымдар бар, ошону менен башкаруу системаларынын ийкемдүү жайылтылышын чектейт.
3-сүрөт. Салттуу өнөр жай роботу жана башкаруу шкафы
Өнөр жайлык робот колдорунун салттуу муун конфигурациялары мындан ары биргелешкен роботтордун талаптарына жооп бере албагандыктан, бул муундар салттуу берүү механизмдеринен баш тартып, жаңы дизайн философиясын колдошту. Бул ыкма контроллерди, серво драйверди жана моторду муундун ичинде интеграциялоо аркылуу жеңил, төмөнкү чыңалуудагы жана жогорку деңгээлде интеграцияланган системаларга жетүүгө багытталган, ал эми негизги электрдик туташуулар да ички жактан ишке ашырылат. Сырткы жактан башкаруу интерфейстеринин минималдуу саны гана ачыкка чыгат, бул тышкы зымдарды жөнөкөйлөтөт жана инженердик татаалдыкты азайтат. Мындай конструкция интеграцияланган муун деп аталат.
Биргелешкен робот муундарынын учурдагы өнүгүү муктаждыктарын жана тенденцияларын эске алуу менен, жеңил, аз чыңалуудагы, жогорку интеграцияланган жана жогорку өндүрүмдүүлүктөгү интеграцияланган биргелешкен робот муундарын долбоорлоо өзгөчө маанилүү. Мындай интеграцияланган муун муундардын кыймылы үчүн зарыл болгон бардык маанилүү компоненттерди, анын ичинде аткаруучу механизмдерди, контроллерлерди, драйверлерди жана сенсорлорду камтыйт жана өзүнчө модуль катары өз алдынча иштей алат. Негизги контроллерге же башка модулдарга жөнөкөй кубат жана башкаруу шиналары аркылуу туташтырылганда, бул жогорку деңгээлде бириктирилген, бирок төмөн туташуу дизайны биргелешкен роботтордун масштабдалышын бир кыйла жогорулатат. Бул интеграцияланган модулдук муундарды колдонуу жана аны тиешелүү өлчөмдөгү робот колдору жана акыркы эффекторлор менен жупташтыруу менен, ар кандай талаптарга ылайыкташтырылган биргелешкен роботторду оңой чогултууга болот.
4-сүрөт. Модулдук муундун схемалык диаграммасы
Биргелешкен роботтор үчүн интеграцияланган муундарды жана алардын серво башкаруу системаларын изилдөө биргелешкен робототехниканы өнүктүрүүдө чоң мааниге ээ. Бул интеграцияланган муундардын негизги технологиялары эки негизги компоненттен турат: гармоникалык редукторлор жана алардын тиешелүү башкаруу алгоритмдери менен бирге муундуу моторду башкаруу системалары. Zhixin Drive Technology (Shijiazhuang) Co., Ltd. биргелешкен роботтор үчүн биргелешкен моторду башкаруу системаларын изилдөөгө басым жасайт, биргелешкен моторду башкаруу жана башкаруу механизмдери боюнча терең изилдөөлөрдү жүргүзөт. Компания биргелешкен робот муундары үчүн ийкемдүү жана ишенимдүү башкаруу мүмкүнчүлүктөрүн камсыз кылган, ошол эле учурда өзүн-өзү кабылдоо, акылдуу чечим кабыл алуу, чебер аткаруу жана так башкаруу сыяктуу маанилүү өзгөчөлүктөрдү камтыган бир катар жогорку интеллектуалдуу интеграцияланган робот муундуу мотор продуктуларын иштеп чыгууда - ошону менен акылдуу жабдууларды иштеп чыгуунун талаптарын канааттандырат.
2 Изилдөөнүн учурдагы абалы, ички жана эл аралык деңгээлде
1956-жылы америкалык физик Джо Энгельбергер жана ойлоп табуучу Джордж Девол Unimation деп аталган робототехника компаниясын негиздеп, ал 1959-жылы дүйнөдөгү биринчи өнөр жай роботун – Unimateти – ийгиликтүү иштеп чыккан.
General Motors компаниясы биринчи жолу 1961-жылы Нью-Джерсидеги заводунда өнөр жай өндүрүшүнө роботторду киргизген. 1969-жылы Япония Unimation компаниясынын роботторун киргизип, кийинчерээк анын технологиясын Kawasaki Heavy Industries жана Улуу Британияда жайгашкан KUKAI Corporation компанияларына Японияда жана Улуу Британияда робот өндүрүшү үчүн лицензиялаган. Жапониянын автомобиль өнөр жайынын өнүгүшү менен өндүрүштө адам эмгегин алмаштырган роботтордун саны көбөйүп, алардын практикалык баалуулугун толук көрсөттү. Натыйжада, Япония өнөр жай робототехникасын өнүктүрүүгө барган сайын көбүрөөк басым жасап келет. Kawasaki Heavy Industries робот технологиясын кабыл алууда пионер болуп, андан кийин FANUC жана Yaskawa сыяктуу дүйнөгө белгилүү робототехника компаниялары пайда болуп, Япония дүйнө жүзү боюнча алдыңкы робототехникалык технологияларды өздөштүргөн өлкөлөрдүн бирине айланды.
1973-жылы немис компаниясы KUKA Unimate роботун өзгөртүп, электр кыймылдаткычы менен иштеген алты даражалуу эркиндиктеги Famulus роботун түзгөн. 1974-жылы шведдик жалпы электр компаниясы ASEA (ABB компаниясынын мурункусу) дүйнөдөгү биринчи толугу менен электрдик роботту, микропроцессор менен башкарылуучу IRB 6ны иштеп чыгып, роботтук интеллектти бир топ жогорулаткан. 1978-жылы АКШда жайгашкан Unimation компаниясы өзүнүн PUMA өнөр жай роботун General Motors компаниясынын конвейерлерине кеңири жайгаштырып, өнөр жай роботторунун практикалык жана баалуулугун дагы бир жолу көрсөтүп, өнөр жай робототехникасынын технологиясынын толук жетилгендигин белгилеп, ошону менен кийинки технологиялык жетишкендиктер үчүн бекем пайдубал түзгөн.
Өнөр жай робототехникасынын өнүгүшүнүн кырк жылдан ашык мезгилинде технологиялык жетишкендиктер тынымсыз болуп келген. Бирок, коопсуздук маселелеринен улам, роботтор, адатта, белгилүү бир жумуш орундарына орнотулуп, тосмолор менен обочолонуп, алардын адамдар менен бир мейкиндикте жанаша иштешине тоскоол болот. Бул салттуу конфигурация адам менен роботтун кызматташтыгын чектеп, чындап натыйжалуу кызматташтык операцияларына жетүүнү кыйындатат. Көптөгөн аракеттер жана изилдөөлөргө карабастан, адам менен роботтун коопсуз кызматташтыгына жетүү өнөр жай робототехникасы жаатында чоң көйгөй бойдон калууда.
2005-жылы гана Европа Биримдиги тарабынан каржыланган ири долбоор биргелешкен роботтор концепциясын киргизген. Бул демилге ABB, KUKA, Reis, Comau жана Gudel сыяктуу алдыңкы өнөр жай робототехника компанияларын бириктирип, чакан жана орто ишканалар үчүн атайын иштелип чыккан, жумушчу күчүн аутсорсингге көз карандылыкты азайтууга багытталган арзан, компакттуу жана ийкемдүү роботту биргелешип иштеп чыккан. Бул долбоор адам менен роботтун кызматташтыгынын потенциалын ачык көрсөтүп, биргелешкен роботтор концепциясы үчүн бекем пайдубал түптөгөн.
Алгачкы биргелешкен роботтор, негизинен, салттуу өнөр жай роботторунун модификациялары жана колдонулушу болгон, алардын дизайн философиясын же иштөө режимдерин түп-тамырынан бери өзгөрткөн эмес. 2005-жылы негизделгенден бери Universal Robots адам жумушчулары менен бирге коопсуз иштей алган биргелешкен роботторду иштеп чыгууга арналган. 2009-жылы компания бул доордун башталышын белгилеген дүйнөдөгү биринчи биргелешкен робот болгон UR5ти ишке киргизген. Андан кийин, Rethink кош колдуу Baxter жана жаңы бир колдуу Sawyer роботун киргизип, биргелешкен робототехниканы өнөр жай робототехникасынын ичинде таанылган жана кабыл алынган тармак катары акырындык менен орноткон. Бул жетишкендик келечектеги өнөр жай автоматташтыруусу жана интеллектуалдык өнүгүү үчүн жаңы түшүнүктөрдү жана багыттарды берди.
5-сүрөт: UR5 роботу жана Сойер Бакстер роботу
Кытай Илимдер академиясынын Шэньян автоматика институту менен байланышы бар Siasun Robot компаниясы алгач 2015-жылдын ноябрында өткөн өнөр жай көргөзмөсүндө Кытайдын өнүккөн технологиялык деңгээлин чагылдырган жети огу бар ийкемдүү биргелешкен роботту көрсөткөн. Ошондон бери Luoshi жана Aobo сыяктуу көптөгөн ата мекендик биргелешкен робот моделдери акырындык менен тааныла баштады.
Роботтук муундарга келсек, биргелешкен робот муундары менен салттуу оор жүк ташуучу өнөр жай роботторунун ортосундагы негизги айырмачылык алардын "ийкемдүүлүгүндө" жатат. Бул ийкемдүүлүк механикалык катуулуктун төмөндөшү, инерциянын төмөндөшү жана моментти сезүү жөндөмү аркылуу көрүнөт. Учурда биргелешкен роботтук колдордо колдонулган муундун ийкемдүүлүгү негизинен так позицияны башкаруудан жана моментти башкаруудан келип чыгат.
6-сүрөт. Биргелешкен роботтордогу интеграцияланган муундун типтүү түзүлүшү
Учурдагы изилдөөлөргө сереп салуу Кытайдын робототехникасын өнүктүрүү АКШ жана Япония сыяктуу өлкөлөргө караганда кеч башталганын көрсөтүп турат. Биргелешкен роботтор боюнча изилдөөлөр дагы эле учурдагы эл аралык продукциялардан бир топ артта калууда, негизги тоскоолдуктар гармоникалык редукторлордо жана биргелешкен мотордун жетегин башкаруу системаларында жатат. Учурда ата мекендик биргелешкен роботтордо биргелешкен башкаруу мүмкүнчүлүктөрүн, айрыкча башкаруунун тактыгы жана акылдуу башкаруу жагынан жакшыртуу үчүн олуттуу мүмкүнчүлүктөр бар. Андан тышкары, глобалдык робототехниканы изилдөө тенденциялары коопсуздук, ийкемдүүлүк жана интеллект технологиялык өнүгүүнүн негизги мүнөздөмөлөрү экенин көрсөтүп турат. Робот муундары жогорку интеграцияланган жетектөөчү башкаруу системаларына жана жогорку интеллектке карай өнүгүп жатат. Биргелешкен робот муундары салттуу борборлоштурулган башкаруудан бөлүштүрүлгөн жетектөөчү башкаруу архитектураларына өткөнү менен, алар учурда мотор менен башкарылуучу аракеттерди гана аткарышат, автономдуу кабылдоо, акылдуу чечим кабыл алуу жана чебер аткаруу мүмкүнчүлүктөрү жетишсиз, бул интеллекттин салыштырмалуу төмөн деңгээлине алып келет. Акылдуу робототехника системаларына суроо-талапты кеңейтүү үчүн олуттуу мүмкүнчүлүктөр сакталып калууда.
Жарыяланган убактысы: 2026-жылдын 22-майы
