Несмотря на то, что пандемия нарушила общие рыночные тенденции, спрос на роботов продолжает расти. Одним из основных факторов является то, что компании рассматривают инвестиции в робототехнику как решение для поддержания производства при одновременной защите работников от инфекций. Ожидается, что эта тенденция сохранится. Fortune Business Insights , общий объем рынка промышленных роботов в 2020 году составил 14,6 млрд долларов, и прогнозируется среднегодовой темп роста более 10% в период с 2021 по 2028 год.
Промышленные роботы выпускаются в самых разных формах и предназначены для решения широкого спектра задач. С одной стороны, это крупные машины, предназначенные для подъема тяжелых предметов и выполнения высокоскоростных процессов, работающие в зонах, где доступ человека ограничен в целях безопасности. С другой стороны, коллаборативные настольные роботы (коботы) сосуществуют с работниками-людьми и выполняют повторяющиеся, сложные или требующие быстрого выполнения задачи.
Между этими двумя крайностями находятся роботы, созданные для работы с грузами от нескольких граммов до примерно 50 кг, которые автоматизируют широкий спектр процессов, связанных с многократным извлечением, перемещением и размещением предметов. Как правило, пользователи стремятся повысить скорость, точность и повторяемость, или исключить контакт человека с такими предметами, как продукты питания или стерильные материалы. Среди них робот SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) широко используется в проектах промышленной автоматизации.
Роботы SCARA — это зрелая и доступная технология. Их можно устанавливать по отдельности или группами с другими роботами SCARA, а также с различными типами роботов, такими как декартовы, одноосевые и многоосевые роботы (рис. 1). Кроме того, они хорошо интегрируются с линейными транспортными модулями Yamaha LCMR200, обеспечивающими гибкую транспортировку заготовок. В отличие от обычных ленточных и роликовых конвейеров, эти модули программируются и управляются так же, как и другие роботы, создавая полностью интегрированную и скоординированную роботизированную сборочную ячейку.
Более детальное изучение последних поколений SCARA-роботов показывает, как эти машины продолжают развиваться, чтобы соответствовать требованиям современного производства.
Рисунок 1. SCARA-машина в составе смешанного роботизированного блока с программируемыми модульными конвейерами.
Преимущества SCARA:
На первый взгляд, современные роботы SCARA могут мало чем отличаться от самых ранних поколений машин. Как и их предшественники, их отличительной чертой является двухзвенный шарнирный манипулятор, работающий в одной плоскости. Хотя научная фантастика и ранние коллаборативные роботы, такие как Baxter, имели человекоподобные формы, SCARA доказала свое неизменное превосходство в имитации человеческой руки: она может выдвигаться и втягиваться, а также вращаться вокруг осей «плеча» и «локтя» независимо и одновременно. Она может перемещаться в бесконечное количество мест в пределах области, определяемой максимальным выдвижением двух звеньев, а также может достигать внутренних пространств.
Благодаря такой гибкости роботы SCARA могут выполнять широкий спектр операций, таких как перемещение объектов с одного места на другое, захват и размещение компонентов в сборочных узлах, а также выполнение таких процессов, как завинчивание, дозирование и гравировка.
Помимо высокой гибкости, точность и прецизионность являются другими преимуществами, позволяющими роботам SCARA справляться со сложными промышленными задачами и обеспечивать исключительную повторяемость. Семейство недорогих высокопроизводительных роботов SCARA YK-XE от Yamaha, способных перемещать грузы весом от 4 до 10 кг, включает модели с заявленной повторяемостью всего ±0,01 мм по осям X, Y и Z и ±0,01° по вращению. YK710XE является исключением. Обладая самым длинным манипулятором в семействе, достигающим 710 мм, он имеет повторяемость ±0,02 мм по осям X и Y. Точность и прецизионность этих роботов позволяют использовать их для таких задач, как размещение крошечных механических компонентов, таких как небольшие пружины или шайбы, или захват и размещение электронных компонентов поверхностного монтажа. Их грузоподъемность также позволяет использовать их для перемещения или сборки тяжелых деталей, например, в автомобильной промышленности.
Кажется, это идеальный робот, готовый превратить рутинные и повторяющиеся задачи в процессы, которые помогут компаниям, инвестировавшим в него, выделиться среди конкурентов. Роботы могут работать быстрее, дольше и с меньшим количеством ошибок, чем люди, позволяя более эффективно использовать человеческие навыки — исключительную ловкость, умение решать проблемы, креативность — в других областях. Но всегда есть возможности для улучшения машин, например, повышение скорости, надежности и удобства использования.
Управление движением:
Роботы SCARA YK-XE последнего поколения от Yamaha разработаны с использованием нового, облегченного шпиндельного узла и улучшенного управления движением, что обеспечивает более быстрое ускорение и снижение вибрации. Стратегии управления, разработанные Yamaha для своих машин SCARA, автоматически оптимизируют линейное и угловое ускорение, учитывая ориентацию манипулятора и инерцию полезной нагрузки, чтобы ограничить пиковый крутящий момент, предотвратить чрезмерную вибрацию и улучшить управляемость. Это не только помогает минимизировать время цикла, но и снижает механическую нагрузку, повышая надежность.
с системой машинного зрения:
Благодаря точному управлению движением, роботы SCARA повышают производительность во многих промышленных процессах. Интеграция системы машинного зрения еще больше расширяет возможности машины, позволяя использовать такие функции, как отслеживание конвейерной ленты, определение положения и компенсация положения, что повышает точность таких процессов, как нанесение клея или герметика на кромку узла или размещение этикеток на компонентах, которые могут быть расположены неравномерно на подложке.
Система машинного зрения Yamaha RCXiVY2+ (рис. 2) реализована с использованием платы машинного зрения, платы управления освещением и платы слежения, установленных в контроллере многоосевого робота серии RCX3. Это позволяет интегрировать управление роботом, обработку изображений, управление освещением и обработку данных, необходимых для отслеживания конвейера, в программу управления роботом, что значительно сокращает время настройки оборудования.
Рисунок 2. Робот SCARA, оснащенный камерой для системы машинного зрения iVY2+.
Система RCXiVY2+ оснащена новой функцией обнаружения точек, которая позволяет распознавать заготовки в два-десять раз быстрее, чем ранее использовавшаяся методика обнаружения краев. Это дает роботам возможность осуществлять высокоскоростное обнаружение, захват и подсчет множества предметов неопределенной формы и размера, таких как продукты питания и одежда.
Программное обеспечение для программирования:
Для упрощения и ускорения программирования и настройки роботов, а также для настройки отдельных роботов или сборочных ячеек, используются многофункциональные программные инструменты от производителя. Среда RCX-Studio 2020 от Yamaha предоставляет инструменты для управления роботами от настройки до обслуживания и теперь включает мастера для автоматической генерации примеров приложений. Эти готовые к использованию шаблоны позволяют легко программировать распространенные действия, такие как захват и перемещение, паллетирование и отслеживание конвейера, включая процессы на основе машинного зрения, без необходимости написания команд.
Также доступны такие инструменты, как эмулятор, калькулятор времени цикла и построение графиков в реальном времени, а еще одна новая функция — 3D-симулятор для проверки, отладки и оптимизации программ в автономном режиме. Среди инструментов, доступных в симуляторе, — визуализация траектории, позволяющая операторам оценивать движения роботов, и проверка на наличие помех, помогающая избежать столкновений с другими роботами или периферийными устройствами. Можно моделировать до четырех роботов одновременно и наблюдать за ними с нескольких точек зрения. Благодаря симулятору можно быстро определить положение роботов, последовательность действий и оптимальные настройки скорости до начала каких-либо фактических работ по установке. Это позволяет избежать множества дорогостоящих проб и ошибок, особенно при настройке сборочного цеха с несколькими роботами, и позволяет начать производство раньше.
Заключение:
Роботы SCARA являются основным типом роботов, используемых в промышленности, обеспечивая высокую скорость, надежность и исключительную точность. Последние поколения продолжают улучшать эти хорошо известные параметры. По мере того, как экономическая целесообразность автоматизации растет, компании, стремящиеся интегрировать робототехнику в свои процессы, имеют более широкий выбор вариантов, чем когда-либо прежде. Роботы SCARA продолжают совершенствоваться, предлагая новые достижения с каждым последующим поколением, что делает их более экономичным и доступным вариантом с дополнительными возможностями, более быстрыми циклами, большей точностью, надежностью, а также простотой использования и программирования.
 Asparagus picking-1-w.jpg)
