4. Примеры практического применения

Первые программные роботы были созданы и внедрены в промышленное производство в 1960-62 гг. Степень заинтересованности в использовании этих роботов в различных отраслях производства все более возрастает.

Особый интерес к роботам первого поколения проявляют отрасли с высокой интенсивностью труда, с массовым и с многономенклатурным мелкосерийным производством. К их числу относятся в первую очередь машиностроение, металлургия, приборостроение, металлообрабатывающая, текстильная и химическая промышленности. Эти отрасли производства возлагают большие надежды на роботов первого поколения и рассчитывают использовать их для повышения производительности труда при одновременном сокращении фонда заработной платы, сохранении здоровья и сил рабочих и повышении качества продукции.

В настоящее время программные роботы наиболее широко применяются на погрузочно-разгрузочных, сварочных и сборочных операциях, а также при подаче, транспортировке и съеме деталей. Рассмотрим некоторые примеры практического применения таких роботов.

В США на базе роботов "Юнимейт" создана полностью автоматизированная линия для штамповки шестерен и зубчатых колес. После штамповки обученный робот автоматически переносит заготовку в пресс для обрезки облоя, придает ей необходимую для обрезки ориентацию, а затем переносит готовую заготовку на конвейер.

Роботы "Юнимейт" успешно осуществляют трудоемкую операцию пробивки гнезд в пружинах задней подвески автомобилей марки "Форд". Эта операция производится на двух прессах, соединенных конвейером, двумя роботами и двумя рабочими (вместо четырех рабочих, как это было раньше). В результате применения роботов увеличилась точность установки детали и повысилась производительность труда.

На том же заводе производственную линию прессов для изготовления щитков приборов обслуживает робот с магнитным запоминающим устройством и гидравлическими сервоприводами. Этот робот поднимает щитки приборов с массой 9 кг, устанавливает их в пресс с точностью до 1 мм и после пробивки прессом ряда отверстий проталкивает изделия на конвейер. Производительность робота составляет примерно 500 приборных щитков в час, а точность позиционирования выше, чем у рабочего, выполняющего те же операции.

Условия труда при ковке деталей чрезвычайно тяжелые: температура на рабочем месте доходит до 50°С, шум, масса заготовок достигает 30 кг и т. д. В подобных случаях использование роботов особенно целесообразно. На ряде предприятий при ковке заготовок шестерен, фланцев, колец, подшипников и т. п. используются роботы типа "Юнимейт". При определенных производственных условиях каждый такой робот при трехсменной работе заменяет двух рабочих. Следует отметить, что во многих случаях применение программных манипуляционных роботов при ковке и штамповке позволяет значительно (в 1,5-2 раза) повысить производительность труда и облегчить труд людей.

Роботы первого поколения широко и успешно применяются также (начиная примерно с 1966 г.) в литейном производстве и, в частности, для обслуживания машин литья под давлением. Они выполняют такие трудоемкие операции, как извлечение отливок из кокилей, пескоструйная очистка отливок и т. п. На Чикагском заводе литья под давлением робот "Юнимейт" обслуживает поочередно две машины литья под давлением. При работе по 20 часов в сутки он заменяет четырех рабочих, а его производительность составляет 500 отливок в час. При этом время простоев вследствие неисправности самого робота за 3000 часов работы составило менее 4%.

В последнее время роботы первого поколения нашли широкое применение также при сварке. На автомобильной фирме "ФИАТ" (Италия) 18 роботов "Юнимейт" применяются на автоматической линии сварки кузова машин "ФИАТ-131", "ФИАТ-132". Стоимость одного такого робота вместе со сварочной оснасткой составляет примерно 25-30 тысяч долларов, срок окупаемости 2-2,5 года.

На автомобильных заводах в Детройте (США) в автоматическую линию сварки кузовов встроено 26 роботов "Юнимейт", каждый из которых оснащен пистолетом для точечной сварки (масса сварочного пистолета 10-30 кг). При остановке конвейера каждый робот выполняет сварку 19 участков кузова автомобиля с жесткой крышей и 16 участков кузова автомобиля с откидной крышей. Производительность робота "Юнимейт" при точечной сварке составляет 60 сварных точек в минуту, что в 3 раза превышает потребность сборочного конвейера, работающего в ритме 60 кузовов в час. Процесс переобучения роботов "Юнимейт" новой последовательности технологических операций (например, при изменении конструкции кузова) осуществляется примерно за 30 минут. Для сравнения отметим, что переналадка обычных, ранее применявшихся автоматизированных участков в подобных условиях требует от 24 до 1000 часов.

Область применения программных роботов, конечно, не исчерпывается рассмотренными примерами. В настоящее время существует большое количество конкретных применений роботов для автоматизации таких операций, как окраска, уборка и очистка, укладка и штабелирование, упаковка, сборка и т. п. Как мы уже отмечали, весьма перспективно применение роботов в сельском хозяйстве, в строительстве, а также и в быту. Подробные сведения по вопросам производства и применения роботов первого поколения можно найти в литературе [2, 7, 17], где имеется обширная библиография по этим вопросам.

Во всех промышленно развитых странах наблюдается процесс расширения производства и применения программных роботов. Если в 1971 г. в промышленности во всем мире применялось несколько сот роботов, а в 1974 г. - уже свыше 5000 роботов, то к 1980 г. ожидается применение 10000 роботов и к 2000 году - 50000 роботов. В 1971 г. роботы первого поколения выпускали около 100 фирм (в том числе около 45 японских фирм). В настоящее время в США, Японии, Швеции и других странах выпускается более 200 марок роботов первого поколения. В СССР также ведутся интенсивные работы по созданию и внедрению программных роботов. Разработано более 30 марок таких роботов, часть из которых производится серийно.

Следует отметить, однако, что на пути внедрения и использования в больших масштабах роботов первого поколения возникают определенные затруднения. Одним из факторов, сдерживающих широкое применение этих роботов в ряде отраслей народного хозяйства, является необходимость значительной технической и технологической реорганизации оснащаемых роботами производственных участков (дополнительное оборудование, переобучение обслуживающего персонала, изменение технологии и т. п.). Это вызвано главным образом тем, что роботы, функционирующие по жесткой программе, практически не обладают способностью адаптации к изменению внутренних и внешних условий эксплуатации. Поэтому одной из наиболее насущных задач роботостроения является создание роботов следующих поколений - очувствленных и интеллектуальных роботов.