Широкое использование мягких роботов

Как мягкие роботы захватывают рынок | Rusbase

Хотя большая часть мягких роботов пока не покинула пределов лабораторий, некоторые из творений химика из Гарварда Джорджа Уайтсайдса уже вовсю используются для различных производственных нужд.

Для использования традиционных роботов с захватным устройством требуется точная информация о местонахождении объекта, его форме, весе и скользкости, так как необходимо рассчитывать траекторию движения каждого из шарниров.

Одна система может быть настроена для манипуляций с флаконами для шампуня, другая — с детскими игрушками, а третья — для работы с футболками.

Обратите внимание

При этом, когда производитель обновляет сборочные линии, или растет количество товаров, хранящихся на складе интернет-магазина, эти компании вынуждены заменять используемых роботов и обновлять программные алгоритмы для каждой области применения — чаще всего путем значительных денежных и временных затрат.

В свою очередь, роботы с захватным устройством, изготовленные из мягких и гибких материалов, могут сами подстраиваться под форму и размер других объектов. Стартап Soft Robotics, расположенный в Кембридже и появившийся благодаря исследованиям Уайтсайдса в 2013 году, привлек около 4,5 миллионов долларов на разработку серии роботизированных клещей с резиновым покрытием.

Клещи, полностью изготовленные из полимеров, сгибаются, когда во внутренние каналы накачивается воздух.

В то время как роботы с обычными манипуляторами должны рассчитывать положение каждого пальца, мягкая поверхность робота нового поколения позволяет ему усиливать захват и деформироваться в соответствии с формой объекта.

Робот даже может переносить грибы, ягоды клубники или зрелые томаты с куста — задачи, которые до сих пор ассоциировались лишь с деликатным ручным трудом.

Soft Robotics выпустила первую серию таких роботов в продажу в июне 2015 года, и сейчас они проходят испытательный срок в шести компаниях, работающих в сфере упаковки и сортировки продуктов питания.

В соседнем Бостоне компания Empire Robotics выбрала принципиально иной подход, представив роботизированную «руку», которая напоминает мягкий мяч для снятия стресса.

Мяч наполнен частицами, похожими на песок, которые изначально могут свободно перемещаться, что позволяет роботу деформироваться и принимать форму объекта.

Важно

Затем с помощью специального клапана выкачивается воздух, что делает материал внутри робота жестким и закрепляет захват.

Versaball, разработанный на основе исследований Хенрика Джагера из Чикагского университета и Хода Липсона из Университета Корнелл, способен поднимать объекты весом до девяти килограммов за десятую долю секунды.

Ощущение пространства

По мере того, как появляются все новые роботизированные осьминоги, гусеницы, морские звезды и другие пластичные устройства, некоторые ученые сосредотачивают свою деятельность на разработке новых способов управления действиями роботов.

Вот почему для многих областей понадобится применение дополнительных датчиков контроля движения. Между тем, стандартные датчики положения и силы — жесткие или полужесткие электронные компоненты — не всегда подходят для установки на мягких роботах, которые способны менять форму в довольно широких пределах.

Некоторые инженеры пытаются решить эту проблему путем разработки гибких датчиков.

В Университете Карнеги Меллон в Пенсильвании Йонг-Лэ Парк работает над созданием клейких элементов, которые содержат жидкометаллические интегральные схемы, заключенные между пластинками из силиконового каучука.

Эти жидкие схемы, находясь в различных конфигурациях, будь то спирали или полосы, могут передавать информацию о том, сжимается или растягивается устройство и в каком направлении.

Источник: https://rb.ru/story/soft-robots-market/

Новые искусственные мышцы могут стать Святым Граалем мягкой робототехники « Gearmix

Существующие на сегодняшний день мягкие роботы обладают разносторонними способностями, но работают они довольно медленно из-за довольно громоздких гидравлических или пневматических приводов, для которых характерна низкая скорость реакции.

Искусственные мышцы, основанные на использовании новых эластомеров, помогут мягким роботам будущего работать быстрее по сравнению с нынешними, обеспечат им более широкий диапазон движений и позволят работать от источников питания с низким электрическим напряжением.

Диэлектрические эластомеры – это мягкие материалы с хорошими электроизоляционными свойствами. Они могут стать альтернативой пневматическим приводам. Однако, на данный момент они требуют использования сложного и низкоэффективного электрооборудования для обеспечения высокого напряжения.

Кроме того, для сохранения формы им нужны жесткие компоненты.

Поскольку суть мягкой робототехники состоит в использовании мягких и деформируемых материалов, а также эластичных механических элементов, которые могут активно взаимодействовать с окружающей средой, подвергаясь при этом деформации, упомянутые ограничения существенно снижают применимость существующих диэлектрических эластомеров в мягкой робототехнике.

Исследователи из Школы инженерных и прикладных наук имени Джона Полсона при Гарвардском университете разработали новый диэлектрический эластомер с широким диапазоном движений, не требующий при этом высокого напряжения и не содержащий каких-либо жестких компонентов.

По словам одного из авторов новой разработки, этот новый диэлектрический эластомер может привести к прорыву в развитии мягкой робототехники. «Электрическую энергию легко хранить и доставлять в  нужную точку, однако, на сегодняшний день силовые приводы мягких роботов требуют слишком мощного электрического поля», — поясняет он.

Таким образом, недавнее исследование решает множество проблем, связанных с мягкими силовыми приводами, за счет снижения напряжения и увеличения удельной энергоемкости, а также устранения жестких компонентов.

Совет

Гарвардские ученые положили в основу своей работы два ранее разработанных материала: эластомер, созданный в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, который устраняет необходимость в жестких компонентах, а также электрод из углеродных нанотрубок, разработанный в лаборатории Кларка. За счет комбинации свойств обоих материалов новый привод способен значительно превзойти по эффективности существующие приводы из диэлектрического эластомера. Еще одним преимуществом нового материала является отсутствие необходимости предварительного растяжения.

Новый эластомер создается из специальной жидкости, которая быстро твердеет под воздействием ультрафиолетового облучения и превращается в листы толщиной с бумагу. Благодаря липкой поверхности, они хорошо приклеиваются как друг к другу, так и к электродам.

В то время как в существующих диэлектрических эластомерах в качестве электродов используется графитовая смазка, гарвардские ученые использовали вместо нее слой карбоновых нанотрубок. Применение этого альтернативного материала не увеличивает жесткость эластомера и не снижает его удельную энергоемкость. Таким образом, эластомер способен растягиваться и развивать значительное усилие.

Поскольку толщина эластомера влияет на величину  напряжения, необходимого для приведения его в действие, для работы при относительно низком напряжении ученым пришлось использовать тонкие слои эластомера.

Однако, они не обладают достаточной прочностью и не способны развить значительное усилие.

Чтобы обеспечить баланс между этими двумя требованиями, ученые создали многослойную структуру, в которой слои эластомера чередуются со слоями электродов.

Эта структура обладает большей прочностью, и силовой привод способен развить значительное усилие. Кроме того, каждый электрод снабжает энергией два слоя эластомера, расположенные сверху и снизу.

Таким образом, объединив преимущества новых материалов и методов обработки, ученые смогли преодолеть ряд существенных ограничений, свойственных приводам из диэлектрического эластомера.

Обратите внимание

Помимо возможностей применения в мягких роботах, этот тип привода может быть использован в носимых устройствах, мягких захватах, лапароскопических хирургических инструментах, а также в качестве искусственных мышц в более сложных робототехнических устройствах.

Источник: http://gearmix.ru/archives/33674

Искусственные мышцы для мягких роботов в 1000 раз сильнее человеческих (видео)

Еще в прошлом десятилетии благодаря экспериментам с различными материалами и формами некогда жесткие, дергающиеся, машины начали сгибаться, наклоняться, прыгать, действуя более естественно, подражая живым организмам. Однако возросшие гибкость и ловкость снижали силу механизма. Мягкие материалы не везде применимы поскольку, обычно, не настолько крепки и эластичны по сравнению с прочными твердыми комплектующими.

Сегодня исследователи из Института Висса в Гарвардском университете и Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского университета по принципу оригами создали искусственные мышцы, которые придают силы мягким роботам. Только при помощи давления воздуха или воды аппарату удается передвигать объекты в тысячу раз превышающие его собственный вес.

«Мы очень удивились силе этих приводов («мышц»). Конечно, ожидалось, что они смогут подымать больший максимальный вес, чем обычные гибкие роботы, но не в тысячу раз больший. Это похоже на наделение роботов суперспособностями», — рассказывают доктор Даниэла Рус, профессор Массачусетского университета и один из главных авторов исследования.

«Искусственные мышцы находятся в числе крупнейших вызовов современной инженерной мысли», — добавляет доктор Роб Вуд, еще один автор исследования и представитель Института Висса. «Создав приводные механизмы близкие по свойствам к живым мышцам, мы можем представить строительство почти любого робота различного предназначения».

Каждая искусственная мышца состоит из внутреннего «скелета», который может быть изготовлен из разных материалов: металлической пружины или пластиковой пластины сложенной определенным образом.

Расположенные внутри закрытой пластиковой или тканевой емкости они будут окружены воздухом или жидкостью. Созданный внутри вакуум способен заставлять внешнюю оболочку прижиматься к «скелету», образуя давление, которое приводит в движение весь механизм.

Направление движений задается формой и структурой скелета.

«Одним из ключевых моментов этих мышц является их способность к запрограммированным действиям в зависимости от того, как выстроен «скелет», — говорит доктор Шугуанг Ли. Такой подход позволяет мышцам быть очень простыми и компактными. Они подходят для монтажа на мобильной технике и теле человека, там, где использование массивного оборудования неприемлемо.

Конструктивные особенности таких мышц позволяют делать их практически любого размера.

Их можно использовать как элементы хирургического оборудования и как части трансформируемой архитектуры, глубоководные манипуляторы и большие саморазвертывающиеся объекты в космосе.

Также такие устройства приводятся в движение вакуумом, за счет чего они более безопасны, чем существующие сегодня гибкие роботы.

Важно

Команда разработчиков может даже выстроить мускулы из водорастворимых полимеров. Это открывает возможности для использования роботов в естественной среде с наименьшим вмешательством. Например, робот может отправиться к определенному органу человека, а затем раствориться, доставив лекарство на место.

В планах исследователей не просто сделать работу механизмов максимально натуральной, но и превзойти природные возможности.

Источник: https://ecotechnica.com.ua/technology/2905-iskusstvennye-myshtsy-dlya-myagkikh-robotov-v-1000-raz-silnee-chelovecheskikh-video.html

Первый автономный робот из мягких материалов

Напечатанный на 3D-принтере «октобот» не имеет внутри никакой электроники. В его основе химические реакции, которые управляются с помощью микрогидродинамики.

Команда исследователей из Гарвардского университета, благодаря которой появился первый автономный робот, сделанный из мягких материалов, имеет большой опыт работы во многих областях, в том числе в 3D-печати, машиностроении и микрофлюидике (это еще одно название микрогидродинамики). Маленький робот, получивший имя octobot, может стать родоначальником целого поколения полностью мягких автономных машин.

Способы взаимодействия людей с умными механизмами поможет вывести на совершенно новый путь развития именно мягкая робототехника. Однако создание подобного рода роботов — дело не такое простое, инженеры-исследователи бились над решением этой задачи несколько лет.

Проблема в том, что электропитание и системы управления — батареи и печатные платы, представляют собой твердые элементы.

До сих пор все создаваемые ранее мягкие роботы были либо привязаны к внешней системе управления и питания, либо имели внутри себя компоненты, обладающие жесткостью.

Роберт Вуд (Robert Wood), профессор технических и прикладных наук из Института имени Чарльза Ривера и Дженнифер Льюис (Jennifer Lewis), профессор биотехнологии из Института имени Хансйорга Уисса проводили свои исследования на базе Школы машиностроения и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS), которая принадлежит Гарвардскому университету. Льюис и Вуд являются ведущими преподавателями Института бионики Уисса, также принадлежащего Гарвардскому университету.

«Создание полностью мягких роботов было одной из приоритетных, но труднодостижимых задач.

Инженеры-разработчики давно пытались заменить жесткие компоненты, такие как батареи и электронные системы управления, на аналогичные мягкие системы, а затем собрать их все вместе», — поясняет Вуд.

— «Наше исследование показывает, что сейчас мы достигли того уровня, когда мы можем легко изготавливать основные компоненты простого, полностью мягкого робота, которые в будущем станут основой для более сложных конструкций».

Читайте также:  В великобритании начнется массовое тестирование роботов

Подробное описание исследования опубликовано в журнале Nature.

Совет

Каждый из функциональных компонентов мягкого робота был напечатан на 3D-принтере, в том числе комплектующие систем хранения топлива, питания и приведения робота в действие. Затем готовые части были смонтированы методом гибридной сборки.

Фактически octobot представляет собой самый простой вариант мягкого робота. Он предназначен для демонстрации возможностей комплексного проектирования и методов изготовления дополнительных компонентов, обеспечивающих всем системам автономную функциональность.

Почему же робот был выполнен в виде осьминога? На самом деле специалисты в области мягкой робототехники уже давно присматриваются к этим обитателям морских глубин. Инженеров-робототехников любопытные существа, не имеющие внутреннего скелета, привлекают своей способностью с невероятной силой и ловкостью выполнять различные действия.

Гарвардский octobot базируется на пневматической основе, то есть он функционирует за счет находящегося под давлением газа. Реакция, происходящая внутри робота, преобразует небольшое количество жидкого топлива (перекиси водорода) в большое количество газа, который течет в щупальца октобота и надувает их, как воздушный шар.

«Всегда предполагалось, что активаторы для мягких роботов будут представлять собой некоторый тип жестких компонентов», — говорит Майкл Венер (Michael Wehner), постдокторант лаборатории Вуда и соавтор научной статьи. – «Перекись водорода хороша тем, что простая реакция между химическим веществом и катализатором (в данном случае платиной) позволяет заменить жесткие источники питания».

Для управления реакцией исследователи задействовали микрожидкостную логическую схему, в которой использовались инновационные разработки соавтора исследования, химика Джорджа Уайтсайдса (George Whitesides), профессора и ведущего преподавателя Института бионики Уисса. Микросхема, являющаяся мягким аналогом простого электронного генератора, контролирует моменты, когда перекись водорода внутри октобота разлагается до состояния газа.

«Вся система проста в изготовлении. Для этого используются всего три метода — мягкая литография, формование и 3D-печать. Объединив их в единый комплекс, мы можем быстро изготавливать подобные устройства», — говорит Райан Труби (Ryan Truby), аспирант лаборатории Дженнифер Льюиса и соавтор научного исследования.

Простота процесса сборки первого мягкого робота станет начальным этапом на пути изготовления более сложных конструкций. В дальнейшем инженеры-исследователи из Гарварда надеются разработать octobot, который сможет ползать, плавать и взаимодействовать с окружающей его обстановкой.

«Это исследование пока является доказательством концепции как таковой» — говорит Труби. — «Мы надеемся, что наш подход к созданию автономных мягких роботов послужит делу дальнейшего развития робототехники и вдохновит специалистов, ученых и исследователей, работающих в области новых производственных технологий».

Открыть счет для торговли акциями высокотехнологичных компаний

Будьте в курсе всех важных событий United Traders — подписывайтесь на наш телеграм-канал

Источник: https://utmagazine.ru/posts/19258-pervyy-avtonomnyy-robot-iz-myagkih-materialov

Робототехника: все, что нужно знать о роботах

Хотите получать интересные статьи на email каждое утро и расширять кругозор? Присоединяйтесь к Eggheado!

Робототехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

Слово «робототехника» (в его английском варианте «robotics») было впервые использовано в печати Айзеком Азимовым в научно-фантастическом рассказе «Лжец», опубликованном в 1941 году.

Робот (чеш. robot, от robota — подневольный труд или rob — раб) — автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма.

Обратите внимание

Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков (аналогов органов чувств живых организмов), робот самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком (либо животными). При этом робот может как и иметь связь с оператором (получать от него команды), так и действовать автономно.

Внешний вид и конструкция современных роботов могут быть весьма разнообразными. В настоящее время впромышленном производстве широко применяются различные роботы, внешний вид которых (по причинам технического и экономического характера) далёк от «человеческого».

Сведения о первом практическом применении прообразов современных роботов — механических людей с автоматическим управлением — относятся к эллинистической эпохе.

Тогда на маяке, сооружённом на острове Фарос, установили четыре позолоченные женские фигуры. Днём они горели в лучах солнца, а ночью ярко освещались, так что всегда были хорошо видны издалека. Эти статуи через определённые промежутки времени, поворачиваясь, отбивали склянки; в ночное же время они издавали трубные звуки, предупреждая мореплавателей о близости берега.

Прообразами роботов были также механические фигуры, созданные арабским учёным и изобретателем Аль-Джазари (1136—1206). Так, он создал лодку с четырьмя механическими музыкантами, которые играли на бубнах, арфе и флейте.

Чертежи Леонардо да Винчи

Чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года.

Записи Леонардо, найденные в 1950-х, содержали детальные чертежи механического рыцаря, способного сидеть, раздвигать руки, двигать головой и открывать забрало.

Дизайн, скорее всего, основан на анатомических исследованиях, записанных в Витрувианском человеке. Неизвестно, пытался ли Леонардо построить робота.

С начала XVIII века в прессе начали появляться сообщения о машинах с «признаками разума», однако в большинстве случаев выяснялось, что это мошенничество. Внутри механизмов прятались живые люди или дрессированные животные.

Важно

Французский механик и изобретатель Жак де Вокансон создал в 1738 году первое работающее человекоподобное устройство (андроид), которое играло на флейте. Он также изготовил механических уток, которые, как говорили, умели клевать корм и «испражняться».

Промышленные роботы
Появление станков с числовым программным управлением привело к созданию программируемых манипуляторов для разнообразных операций по загрузке и разгрузке станков.

Появление в 70-х гг. микропроцессорных систем управления и замена специализированных устройств управления на программируемые контроллеры позволили снизить стоимость роботов в три раза, сделав рентабельным их массовое внедрение в промышленности. Этому способствовали объективные предпосылки развития промышленного производства.

Несмотря на их высокую стоимость, численность промышленных роботов в странах с развитым производством быстро растёт. Основная причина массовой роботизации такова:

Медицинские роботы
В последние годы роботы получают всё большее применение в медицине; в частности, разрабатываются различные модели хирургических роботов.

Ещё в 1985 году робот Unimation Puma 200 был использован для позиционирования хирургической иглы при выполнении биопсии головного мозга, проводившейся под управлением компьютера.

https://www.youtube.com/watch?v=41Nf648D1qs

В 1992 году разработанный в Имперском колледже Лондона робот ProBot впервые осуществил операцию на предстательной железе, положив начало практической роботизированной хирургии.

Робот Da Vinci

С 2000 года компания Intuitive Surgical серийно выпускает робот Da Vinci, предназначенный для лапароскопических операций и установленный в нескольких сотнях клиник по всему миру.

Одним из первых примеров удачной массовой промышленной реализации бытовых роботов стала механическая собачка AIBO корпорации Sony.

Робот-пылесос iRobot

В сентябре 2005 в свободную продажу впервые поступили первые человекообразные роботы «Вакамару» производства фирмы Mitsubishi. Робот стоимостью $15 тыс. способен узнавать лица, понимать некоторые фразы, давать справки, выполнять некоторые секретарские функции, следить за помещением.

Всё большую популярность набирают роботы-уборщики (по своей сути — автоматические пылесосы), способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека.

Боевым роботом называют автоматическое устройство, заменяющее человека в боевых ситуациях или при работе в условиях, несовместимых с возможностями человека, в военных целях: разведка, боевые действия, разминирование и т. п.

Беспилотник

Боевыми роботами являются не только автоматические устройства с антропоморфным действием, которые частично или полностью заменяют человека, но и действующие в воздушной и водной среде, не являющейся средой обитания человека (авиационные беспилотные с дистанционным управлением, подводные аппараты и надводные корабли).

В настоящее время большинство боевых роботов являются устройствами телеприсутствия, и лишь очень немногие модели имеют возможность выполнять некоторые задачи автономно, без вмешательства оператора.

В Технологическом институте Джорджии под руководством профессора Хенрика Кристенсена разработаны напоминающие муравьёв инсектоморфные роботы, способные обследовать здание на предмет наличия там врагов и мин-ловушек (доставляются к зданию «главным роботом» — мобильным роботом на гусеничном ходу).

Получили распространение в войсках и летающие роботы. На начало 2012 года военными во всём мире использовались около 10 тысяч наземных и 5 тысяч летающих роботов; 45 стран мира разрабатывало или закупало военных роботов.

Совет

Первые роботы-учёные Адам и Ева были созданы в рамках проекта Robot Scientist университета Аберистуита и в 2009 году одним из них было совершено первое научное открыти.

К роботам-учёным безусловно можно отнести роботов, с помощью которых исследовались вентиляционные шахты Большой Пирамиды Хеопса. С их помощью были открыты т. н. «дверки Гантенбринка» и т. н. «ниши Хеопса». Исследования продолжаются.

Для передвижения по открытой местности чаще всего используют колёсный или гусеничный движитель (примерами подобных роботов могут служить Warrior и PackBot).

Реже используются шагающие системы (примерами подобных роботов могут служить BigDog и Asimo).

Роботы BigDog

Для неровных поверхностей создаются гибридные конструкции, сочетающие колёсный или гусеничный ход со сложной кинематикой движения колёс. Такая конструкция была применена в луноходе.

Внутри помещений, на промышленных объектах роботы передвигаются вдоль монорельсов, по напольной колее и т. д. Для перемещения по наклонным или вертикальным плоскостям, по трубам используются системы, аналогичные «шагающим» конструкциям, но с вакуумными присосками.

Также известны роботы, использующие принципы движения живых организмов — змей, червей, рыб, птиц, насекомых и других типах роботов бионического происхождения.

Робот Tuna

Системы распознавания уже способны определять простые трехмерные предметы, их ориентацию и композицию в пространстве, а также могут достраивать недостающие части, пользуясь информацией из своей базы данных (например, собирать конструктор Lego).

В настоящее время в качестве приводов обычно используются двигатели постоянного тока, шаговые электродвигатели и сервоприводы.

Существуют разработки двигателей, не использующих в своей конструкции моторов: например, технология сокращения материала под действием электрического тока (или поля), которая позволяет добиться более точного соответствия движения робота натуральным плавным движениям живых существ.

Робот Aibo

Помимо уже широко применяющихся нейросетевых технологий, существуют алгоритмы самообучения взаимодействию робота с окружающими предметами в реальном трёхмерном мире: робот-собака Aibo под управлением таких алгоритмов прошел те же стадии обучения, что и новорожденный младенец, самостоятельно научившись координировать движения своих конечностей и взаимодействовать с окружающими предметами (погремушками в детском манеже). Это дает ещё один пример математического понимания алгоритмов работы высшей нервной деятельности человека.

Обратите внимание

Системы построения модели окружающего пространства по ультразвуку или сканированием лазерным лучом широко используются в гонках роботизированных автомобилей (которые уже успешно и самостоятельно проходят реальные городские трассы и дороги на пересечённой местности с учётом неожиданно возникающих препятствий).

В Японии не прекращаются разработки роботов, имеющих внешний вид, на первый взгляд неотличимый от человеческого. Развивается техника имитации эмоций и мимики «лица» роботов.

В июне 2009 года ученые Токийского университета представили человекоподобного робота «KOBIAN», способного выражать свои эмоции — счастье, страх, удивление, грусть, гнев, отвращение — с помощью жестов и мимики.

Робот KOBIAN

Робот способен открывать и закрывать глаза, двигать губами и бровями, использовать руки и ноги.

Существуют компании, специализирующиеся на производстве роботов (среди крупнейших — iRobot Corporation). Роботов также выпускают некоторые компании, работающие в сфере высоких технологий: ABB, Honda, Mitsubishi, Sony, World Demanded Electronic, Gostai, KUKA.

Проводятся выставки роботов, напр. самая крупная в мире International robot exhibition (iRex) (проводится в начале ноября раз в два года в Токио, Япония).

Если вы хотите получать больше статей, подобно этой, то кликните Recommend ниже.

Источник: https://medium.com/eggheado-science/68570b9c864a

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Широкое применение роботов при сварке предъявляет, особенно к технике управления, повышенные требования.

Программирование роботов осуществляется непосредственно на рабочем месте робота вручную или путем обучения через пульт.

Погрешности установки сварочных деталей в фиксаторах и сварочных аппаратов в направляющих, шероховатость поверхности свариваемых деталей и другие причины приводят к отклонению формы сварочного шва от желаемой.  [1]

Важно

Широкое применение роботов на основных производственных объектах нефтяной и газовой промышленности позволит комплексно автоматизировать многие опасные технологические процессы, тяжелые виды работ, модернизировать устаревшее производство — отказаться от ручных работ, высвободить и более рационально использовать трудовые ресурсы, улучшить условия труда. Все это уменьшит число профессиональных заболеваний и производственных несчастных случаев, сократит расходы на охрану труда и социальное обеспечение, текучесть кадров по причине неблагоприятных условий труда. Известно, что использование одного робота в течение года позволяет сэкономить 4 — 9 тыс. руб. государственных средств, на 25 — 30 % снижает затраты на подготовительные работы, в 3 — 4 раза повышает производительность труда при их групповом применении.  [2]

Читайте также:  Роботизированные ходунки помогут научиться ходить естественно

Препятствиямиширокому применению роботов являются: их высокая стоимость, продолжительная наладка, необходимость комплексной перестройки технологии производства, необходимость повышения технического уровня остального оборудования цеха.  [3]

Социальную рольширокого применения роботов с вычислительной техникой во всех отраслях народного хозяйства следует оценить очень высоко.

Автоматика и робототехника в многочисленных ее модификациях являются мощным федством преобразования форм деятельности человека в социалистическом производстве, одним из важных технических средств ускорения прогресса в экономическом и социальном развитии нашей страны.  [4]

Социальную рольширокого применения роботов с вычислительной техникой во всех отраслях народного хозяйства следует оценить очень высоко.

Автоматика и робототехника в многочисленных ее модификациях являются мощным средством преобразования форм деятельности человека в социалистическом производстве, одним из важных технических средств ускорения прогресса в экономическом и социальном развитии нашей страны.  [5]

Таким образом, широкое применение роботов становится одним из важнейших факторов ускорения технического прогресса, повышения культуры производства. Оно также создает необходимые предпосылки для комплексной автоматизации производства и внедрения автоматизированных, так называемых безлюдных технологий.  [6]

Решая для себя, действительно ли проблемы, которые неизбежно сопровождаютширокое применение роботов, тем не менее перевешиваются вероятными выгодами, важно помнить, каковы же эти выгоды, в чем состоят побудительные мотивы для применения роботов и почему роботы сравнительно неожиданно стали привлекательными.

Совет

Эти темы уже широко обсуждались на страницах этой книги, а экономические обоснования детально рассматриваются в гл. Также, конечно, стоит помнить, что рациональное решение упомянутых выше вопросов, вероятно, будет сильно зависеть от того, кто принимает это решение.

Граница, отделяющая приемлемое от неприемлемого, носит условный характер, но должна в определенной степени отражать положение арбитра.  [7]

Сегодня ключевыми направлениями развития собственно НТП являются следующие: комплексная автоматизация производства, включающая развитие гибкого автоматизированного производства; широкое применение роботов, систем автоматизированного проектирования; создание безлюдных производств; компьютеризация на базе микропроцессорной техники и широкого спектра электронных устройств; развитие энергетики, в первую очередь атомной, а также поиск и использование новых источников энергии; создание новых средств транспорта и связи; освоение мембранной, лазерной, плазменной и других технологий; создание и применение эффективных конструкционных материалов ( композиты, промышленная керамика); быстрое развитие биотехнологии, создание новых продуктов.  [8]

Основными направлениями в области совершенствования промышленных роботов и робототехнических систем являются: повышение технического ур овня промышленных роботов; широкое применение роботов и робототехнических систем с микроЭВМ и микропроцессорами; создание роботов с адаптивным управлением с использованием чувствительных ( сенсорных) устройств; разработка более совершенных промышленных роботов для выполнения сборочных и сварочных работ, нанесения покрытий, совершения погрузочно-разгрузоч-ных и транспортных операций.  [9]

И уж конечно, для повышения эффективности производства необходимо резко сократить использование ручного труда, прежде всего путем комплексной механизации. Радикально изменит положение в области производительности трудаширокое применение роботов, особенно на тех участках производства, где сейчас еще используется ручной, тяжелый физический, малоквалифицированный и монотонный труд.  [10]

В разрабатываемых и внедряемых технологических процессах следует обеспечить полную механизацию и автоматизацию производства сшироким применением роботов и манипуляторов, высокопроизводительного и надежного химического оборудования, машин, механизмов, арматуры, приборов, электротехнических изделий и другой продукции для различных производств химической и нефтехимической промышленности. Особого внимания заслуживает создание прогрессивного оборудования для механизации подсобно-вспомогательных объектов.  [11]

Промышленное изготовление наземной части объектов или укруп -, ненных блок-комплектов позволяет создать лучшие производственные условия для работающих: защиту от различных погодных условий, отопление, освещение и другие социально-бытовые удобства, постоянство рабочего места.

Все это при увеличении числа рабочих более высокой квалификации способствует развитию изобретательства и рационализации.

Изготовление объектов в заводских условиях позволяет существенно улучшить условия труда и быта работников, уменьшить потери рабочего времени из-за простоев по погодно-климатическим условиям.

Обратите внимание

Снижается доля ручного физического и малопривлекательного труда, поскольку промышленное производство гораздо легче поддается механизации и автоматизации, и в перспективе появляется возможностьширокого применения роботов и манипуляторов.  [12]

Страницы:      1

Источник: http://www.ngpedia.ru/id317506p1.html

Роботы в промышленности — их типы и разновидности

top3dshop
Загрузка

21.04.17

6189

Что это?

Это статья об индустриальном применении робототехники.

Применение роботов в промышленности началось, по историческим меркам, не так давно — чуть больше, чем полвека назад, но сейчас уже мало какое производство можно представить себе без автоматических линий, без стальных манипуляторов и зорких стеклянных зрачков роботов — эти железные ребята прочно вошли в большинство производственных процессов и уходить не собираются.

Несмотря на такое обширное, почти повсеместное распространение роботов, лишь специалисты в полной мере представляют себе весь спектр их возможностей.

В этой статье мы приоткроем дверь в мир промышленной робототехники для широкого круга читателей: опишем некоторые разновидности производственных роботов и сферы их применения.

Нельзя объять необъятное в одной статье, но, если читателям будет интересно, мы обязательно продолжим.

Так какие они бывают — роботы?

Есть несколько классификаций промышленных роботов: по типу управления, по степени мобильности, по области применения и специфике совершаемых операций.

По типу управления:

Управляемые роботы: требуют, чтобы каждым их движением управлял оператор. В силу узости областей применения распространены мало. Да и не совсем роботы.

Автоматы и полуавтономные роботы: действуют строго по заданной программе, зачастую не имеют сенсоров и не способны корректировать свои действия, не могут обойтись без участия рабочего.

Автономные: могут совершать запрограммированный цикл действий без участия человека, согласно заданным алгоритмам и корректируя свои действия по мере необходимости. Такие роботы способны полностью перекрыть поле деятельности на своем участке конвейера, без привлечения живой рабсилы.

По функциям и сфере применения:

Важно

Роботы разделяются по назначению и исполняемым функциям, вот лишь некоторые из них: промышленные роботы бывают универсальные, сварочные, машиностроительные, режущие, комплектовочные, сборочные, упаковочные, складские, малярные.

Это далеко не полный перечень: количество всевозможных вариантов постоянно растет и все перечислить невозможно в рамках одной статьи.

Можно лишь с уверенностью сказать о том, что вряд ли найдется такая область человеческой деятельности, где роботы не смогли бы сделать труд человека более творческим, взяв всю монотонную и опасную часть работы на себя.

Другие методы классификации

У каждой энциклопедии, каждого справочника и каждого производителя своя классификация и типология роботов. Что и не удивительно — зачастую она определяется сугубо специфическими нуждами и частным подходом того, кто её составляет. Помешает ли это нам рассмотреть некоторые образцы и понять — что же они умеют? Нет. Начнем.

Рассмотрим образцы

Среди промышленных роботов широко известна продукция таких фирм, как Kuka, Fanuc, Universal Robots, некоторые образцы которых мы рассмотрим чуть ниже.- один из лучших роботов-палетоукладчиков на рынке. — его модификация, робот функционирующий при экстремально низких температурах.

Он создан для работы преимущественно в морозильных камерах, при температурах до -30 °C. Электронные и механические части аппарата не нуждаются в защите от мороза, снега, инея, а также не выделяют излишнего тепла. Радиус действия манипулятора модификации Арктик, как и у стандартного KUKA KR QUANTEC PA, составляет 3195 мм, а полезная нагрузка — до 240 кг.

Аппарат идеален для применения в пищевой промышленности и в условиях крайнего севера. Кроме составления штабелей из паллетов, робот может выполнять и другие манипуляции, ведь точность его движений, а точнее говоря — стабильность повторяемости позиционирования, составляет 0,06 мм.

— пятиосевой грузоподъемный робот поднимающий до 1200 кг и перемещающий этот груз на расстояние до 3,7 м — идеален в качестве погрузчика, так как работает без участия человека, что практически сводит к нулю опасность травматизма. Работает при температурах 0°C — +45 °C. Стабильность повторяемости — 0,03 мм.Крайне прочный аппарат.

— самый крупный из манипуляторов Universal Robots и это коллаборативный робот, проще говоря — он создан для работы с другим оборудованием и помощи в работе человеку.Манипулятор модели UR10 имеет радиус действия 1,3 м и поднимает груз до 10 кг. Его можно использовать с сельскохозяйственным, фармацевтическим, технологическим и многим другим оборудованием.

Компактно размещается на рабочем месте человека, чтобы стать ему “третьей рукой”, легко программируется и быстро настраивается.

UR10 умеет завинчивать, клеить, сваривать и паять, производить литьевые и сборочные работы.

Также роботы Universal Robots применены в проекте Voodoo Manufacturing: Project Skywalker компании Medium Corporation — это фабрика 3D-печати, многие операции на которой выполняют именно роботы-манипуляторы. Такие действия, как замена платформ для печати, сбор и складирование готовых изделий больше не требуют неустанного внимания персонала. Особенно интересны универсальные роботы, так как именно они, в силу своего назначения, снабжены наиболее адаптивными системами управления.

Rethinkrobotics

Это такие роботы, как Baxter и Sawyer производства Rethinkrobotics.

— многофункциональный робот с двумя манипуляторами и системами обратной связи и самообучения.

Его 7-осевые манипуляторы способны почти на всё, на что способна рука человека, в том числе — имеют обратную связь и могут контролировать прилагаемые усилия. Это, плюс ещё особенности дизайна, делают Бакстера безопасным для живых рабочих — его рабочее место не нуждается в ограждении, да и вообще — места он занимает немного, что здорово экономит пространство в цеху. Пара бакстеров способна успешно работать вместе.
Бакстер интересен еще и тем, что не требует тщательного подробного программирования каждого своего действия — “учить” его можно не только через интуитивно понятное визуальное приложение, но и прямо на рабочем месте — повторяя показанные движения он запоминает их и применяет в дальнейшем. — “младший брат” Бакстера — удивительно компактный и легкий робот-манипулятор, Сойер весит всего 19 килограмм и может быть установлен почти где угодно, не занимая при этом много места. Точность действий Сойера доходит до 0,1 мм, что позволяет использовать его в сотнях видов комплектовочных, сборочных и других конвейерных работ.Оба робота легко переобучаются для выполнения новых функций даже без применения традиционного программирования и столь же просто перемещаются с одного рабочего места на другое.

Гибридное производство

Совет

Очень интересным представляется подход компании Stratasys, которая создала промышленный аппарат нового типа — гибрид робота и 3D-принтера.

Конечно, любой 3D-принтер обладает признаками робота, но тут — это совершенно традиционной формы роботизированный манипулятор, имеющий в том числе и функцию FDM-печати.

Stratasys Infinite-Build 3D Demonstrator предназначен, прежде всего, для авиационного и космического производства, в котором так важна его способность производить печать на вертикальных поверхностях неограниченной площади, в соответствии с концепцией “infinite-build” — “бесконечное построение”.

С работой над проектом связаны такие монстры, как аэрокосмический гигант Boeing и автоконцерн Ford, которые предоставили Stratasys спецификации по необходимым характеристикам получаемых изделий.

Восьмиосевой механизм манипулятора, обилие специально разработанных композитных материалов для печати, традиционно высокое качество изготовления — все говорит нам о том, что у этого аппарата и его потомков большое будущее.
компании 3D Systems — модульная робототехническаяя система для автоматизации стереолитографической 3D-печати, ни больше, ни меньше.

Это целый автоматический комплекс, который способен производить новые изделия каждые несколько минут — в отличие от нескольких часов на обычных SLS-принтерах.
Кроме того, в цикл уже включены и такие этапы, как промывка, отделение поддержек и дозасветка, а не только первичная экспозиция. Все это Figure 4 делает сам, без вмешательства оператора в процесс работы.

Благодаря модульности, на основе Figure 4 можно создать достаточно крупные автоматические линии, используя стандартные компоненты.

Этот комплекс был представлен общественности в этом году, на выставке The International Dental Show в Кёльне, как и новый 3D-принтер — полноцветный 3D-принтер предназначенный для анатомического моделирования медицинских изделий и быстрого прототипирования любых промышленных образцов.

Принтер также роботизирован — снабжен системой автоматической загрузки, удаления и переработки печатного порошка. Можно с уверенностью сказать, что комплексный подход к 3D-печати — часть производственной культуры будущего. Он даст радикально новое сочетание скорости, точности, удобства и снижения себестоимости изделий.

Carbon SpeedCell — технологическое решение от компании Carbon, которое включает в себя новый 3D-принтер The M2, работающий по технологии CLIP, и финишинговый аппарат для стереолитографических распечаток Smart Part Washer.

CLIP — технология бесслойной стереолитографической печати, обеспечивающая скорость от 25 до 100 раз быстрее обычной SLS и новый уровень качества поверхности. Система CLIP (Continuous Liquid Interface Production) позволяет получить невозможные ранее формы изделий требующие минимальной постобработки.

Точных характеристик аппаратного комплекса производитель пока не предоставил, но сам подход уже радует — это почти готовое решение для любой мастерской, в которой требуется стереолитографическая печать.
Аппарат сочетающий в себе несколько разных подходов к обработке деталей: это и классический фрезерный станок с программным управлением — пятиосевой и весьма точный, и лазерный режущий инструмент с теми же степенями свободы, и печатающий металлом 3D-принтер с технологией лазерного напыления. Сложно представить себе операцию, которую не смог бы произвести этот станок с металлической деталью. Гибридный подход: фрезеровка заготовки, наплавление недостающих деталей или печать с нуля и чистовая обработка — все операции могут произведены с деталью за один подход, в рамках одной заданной программы, без прерывания технологического цикла. Размер обрабатываемой и/или печатаемой детали составляет до 600 на 400 мм, а вес может быть до 600 кг. Такое МФУ для работы по металлу уже многое изменило в культуре производства штучных и мелкосерийных изделий, а в ближайшее время подобный подход может распространиться и на серийное производство.

EOS — Additive Manufacturing

Компания EOS создала манипуляторы, которые способны производить различные операции, где требуется захват и перемещение детали. Разработки EOS в этой области основываются на наблюдениях за поведением животных, в частности — этот манипулятор создан по примеру хобота слона. Такой робот-манипулятор может быть использован во множестве промышленных операций, как то: в транспортировке и упаковке, в перемещении деталей из одной рабочей зоны в другую, например — из 3D-принтера в камеру пост-обработки, чтобы исключить участие человека на этом этапе.

Вот так он устроен:

Также компания спонсирует и представляет проект Roboy — это мобильный гуманоидный робот, который способен выполнять любые движения свойственные человеку и служить помощником на производстве.
Известный производитель печатающих металлом 3D-принтеров, Concept Laser заключил соглашение с компанией Swisslog, их общий проект — M Line Factory, это система перемещения металлических 3D-печатных деталей между станками Concept Laser с помощью роботов Swisslog. Компании продолжают совершенствование аппаратных комплексов для 3D-печати металлом. Роботизированные составляющие этих машин способны провести деталь через весь цикл — от загрузки проекта в память, до выхода готового изделия на склад, — без необходимости вмешательства оператора.

Единственная в своем роде установка — единая система для печати, транспортировки из рабочей камеры и хранения готовых деталей. Фактически — готовый цех металлической 3D-печати в одном корпусе. Существуют роботы, которые способны выполнять функции сварочных и фрезерных станков c программным управлением.

А также такие, которые обслуживают традиционные фрезерные ЧПУ-станки, увеличивая их производительность. Вот так с этим справляется упомянутый выше Sawyer: Выводы:Роботы в современной промышленности везде. Они в любом цеху и в любой области производства.

И это нормально: роботы экономят деньги работодателей, а рабочих спасают от вредной и монотонно-отупляющей работы; роботы работают круглосуточно и безостановочно; роботы намного точнее живых рабочих — они не устают, у них не “замыливается глаз”, их сенсоры и системы позиционирования способны сохранять точность до сотых долей миллиметра.

Пока мы видим их еще не везде — многие производственные процессы скрыты от рядового пользователя, да и не особо интересны обычно, — но совсем скоро невозможно будет не замечать того, что подавляющая часть всех материальных благ производится умными машинами.

Хотите больше интересных новостей из мира 3D-технологий?

Подписывайтесь на нас в соц. сетях:

— Ваш эксперт на рынке 3D-техники

Источник: https://3dtoday.ru/blogs/top3dshop/robots-in-the-industry-their-types-and-varieties/

Новая эра робототехники: мягкие хоботы вытесняют жестких гуманоидов

Понедельник, 29 Сентября 2014, 10:46

Мягкие роботы собирают самолеты, спасают жизнь, строят дома и следят за противником

В представлении многих робот должен быть похож на человека, соответственно, иметь туловище, голову, руки и ноги. Но в последнее время проектировщики робототехнических систем обращают все большее внимание не на внешний вид, а на функциональность устройств.

И далеко не всегда жесткость и прочность конструкции, которыми обладают большинство роботов, является положительным качеством. Бывает, что устройству в процессе работы необходимо изменить свою форму и «пережить» внешние воздействия, сила которых может варьироваться в широких пределах.

Обратите внимание

Для этой цели и создаются так называемые мягкие роботы, большинство из которых унаследовали уникальные способности  разнообразных живых существ.  

Змея

На днях исследователи из Лаборатории информатики и искусственного интеллекта (Computer Science and Artificial Intelligence Lab, CSAIL) Массачусетского технологического института представили робота-змею.

Это пневматический робот-щупальце с мягкой оболочкой, который способен передвигаться по системам изогнутых труб, каналов и нор.

Благодаря своей гибкости он может использоваться в самых разных сферах, в том числе для ремонта и обслуживания атомных станций, а также сборки сложных конструкций самолетов. 

Эндрю Марчезе, один из разработчиков устройства, рассказывает, что робот-змея, изготовленный с помощью технологий трехмерной печати, имеет мягкое тело и мягкий панцирь. Внутри имеются изолированные полости, в которые при помощи системы трубок под давлением накачивается воздух.

Это позволяет придать телу робота практически любую форму, изогнуть с любым радиусом и под любым углом, чего невозможно добиться при помощи механических приводов любого типа. Таким образом змея проскользнет туда, куда не в состоянии проникнуть роботы с твердыми элементами конструкции.

Немаловажно, что при своей мягкой структуре новый робот довольно прочный.

Сейчас исследователи лаборатории CSAIL занимаются подбором компонентов, таких, как приводы, компрессоры, датчики и электронные узлы, при помощи которых робот-змея сможет обрести максимальную автономность, пусть и за счет некоторого снижения универсальности конструкции. Понизить уровень потери функциональности исследователи планируют за счет максимально возможного использования гибких компонентов — пассивных распределительных клапанов и гибких электронных устройств.

Осьминог

Исследователи из Гарвардского университета создали эластичных роботов-осьминогов, которые могут замаскироваться и стать невидимыми практически в любой среде. Это возможно благодаря специальному маскирующему покрытию, пронизанному множеством миниатюрных каналов.

Важно

Когда робот передвигается с помощью сжатого воздуха, подаваемого от пневматической системы, каналы покрытия наполняются жидким составом, содержащим специальные флуоресцентные красители.

Комбинация различных цветов позволяет воссоздать практически любой цвет, что делает робота незаметным в любой среде.

Один из авторов разработки Стивен Морин рассказывает, что регулируя наполнение каналов красителями можно изменять не только цвет, но и контраст покрытия, а управляя потоками жидкости можно даже создавать на поверхности камуфляжа движущиеся изображения — таким образом возможности робота в некоторых случаях превосходят возможности живого осьминога.

Динамический активный камуфляж полезен в тех случаях, когда машины должны выполнить свою работу, не привлекая к себе излишнего внимания — это могут быть роботы для разведки и наблюдения, спасательные роботы и даже автоматические устройства, ведущие наблюдения за животными в их естественной среде обитания.

Кальмар

Четвероногий робот Softbot — родной брат робота-осьминога, он тоже создан в Гарварде. Благодаря своей мягкой конструкции, он может максимально изменять свою форму и способ передвижения.

Это помогает ему перемещаться по самым разным поверхностям, преодолевать препятствия и проникать куда-либо через очень узкие щели и отверстия. Softbot помогает в проведении спасательных работ, исследовании различных труднодоступных поверхностей.

 Создатели Softbot почерпнули свои идеи из живой природы: в его конструкции присутствуют элементы строения тел некоторых беспозвоночных, таких как кальмары и черви.

Корпус устройства изготовлен из мягкого эластичного материала и представляет собой набор полостей, воздушных камер. Используя систему клапанов, воздух подается к выбранным камерам, которые раздуваются подобно воздушным шарикам и изменяют форму робота, заставляя двигаться его конечности.

Совет

Контроль за подачей воздуха и управление клапанами осуществляется несложной микропроцессорной системой управления, в которую также подаются сигналы от высокочувствительных датчиков давления, установленных в каждой воздушной камере.

Микропроцессорная система управления преобразовывает заданную последовательность движений и изменений формы в последовательность открытия и закрытия соответствующих пневматических клапанов.

Это позволяет Softbot изменять в широких пределах свою форму и совершать разнообразные передвижения, затрачивая, при этом, весьма малое количество энергии.

В этом месяце разработчики представили усовершенствованную, сверхпрочную модель Softbot, которая сохраняет свою целостность и при низких температурах, и при высоких, без потерь выдерживая в течение 50 секунд температуру 1650 градусов по шкале Цельсия. Робот может передвигаться при ветре скоростью 40 километров в час, проходить по водоему, глубиной до 5 сантиметров, выдерживать воздействие кислоты и других активных химических веществ.

Хобот

Это, конечно, не целый слон, но все же. Инженеры из лаборатории Йохена Штайля в Германии создали искусственный хобот из напечатанных на 3D-принтере деталей.

В 2010 году, когда разработка только появилась, программное обеспечение для управления роботом было ограниченным.

Поначалу конечность, например, двигалась в нужном направлении, однако зачастую совершала движение захвата в нескольких сантиметрах от цели.

Однако Штайль и его коллега Матиас Рольф из университета Билефельда в Германии постепенно оптимизировали систему. Теперь программное обеспечение робота фиксирует информацию о том, какую позицию какая часть хобота занимает при захвате.

Обратите внимание

Кроме того, отслеживаются крошечные перепады давления в тонких пневматических трубках, питающих искусственные мышцы. Таким образом создается схема, которая соотносит точное положение «мышц» хобота со степенью давления в каждой трубке.

Хобот также можно вручную заставить принять определенное положение, после чего робот самостоятельно воспроизведет его по команде. Предполагается, что новое устройство найдет широкое применение в строительстве.

Рыба

Инженеры из Северо-западного университета в США представили новый класс роботов-водолазов, вдохновившись рыбой под названием черная ножетелка. Это хищное морское создание для ориентации в окружающей среде посылает слабый электрический импульс, создаваемый особым органом, а для передвижения совершает волнообразные движения длинным нижним плавником. Оба этих свойства присущи и новым роботам.

Роботы-водолазы, по мнению ведущего автора исследования Малкольма МакИвера, будут особенно полезны для работы в труднодосягаемых и малоосвещенных местах, таких как затонувшие суда. Машины смогут легко маневрировать между препятствиями в полной темноте.

В настоящее время в лаборатории профессора МакИвера моделируется среда, при которой робот сможет реагировать на окружающую действительность и двигаться соответственным образом. Особенности движения инженеры также планируют позаимствовать у ножетелок: рыбы плавают за счет быстрых волнообразных движений, совершаемых длинным нижним плавником.

Источник: http://www.dsnews.ua/future/novaya-era-robototehniki-myagkie-hoboty-vytesnyayut-zhestkih-26092014144600

Ссылка на основную публикацию