Российская промышленная робототехника – жертва ошибочных представлений Опции Поделиться

[KVZ]

Что такое робототехника?
В обиходном языке понятие «робот» трактуется чрезвычайно широко. Если не принимать во внимание научную фантастику (андроид, робокоп, терминатор и т.п.), то словом «робот» обозначают машины, частично или полностью заменяющие человека в различных областях его деятельности. «Роботы» отличаются друг от друга по областям применения (промышленные роботы, сервисные роботы, роботы для спецприменений, медицинские микророботы и т.д.), по расположению в пространстве (стационарные и мобильные роботы), по принципам управления (роботы с программным управлением, роботы с дистанционным управлением). Общим термином «робот» объединены разнотипные машины, часто не имеющие друг с другом ничего общего.
В настоящее время сложились следующие основные направления развития науки и техники, по формальному признаку – употреблению термина «робот» – ошибочно объединяемые в общую предметную область под названием «робототехника»:
• «робототехника для специальных (непроизводственных) применений» –
машины для выполнения работ в местах, в которых присутствие человека затруднено или исключено, прежде всего,
мобильные роботы с дистанционным управлением – машины на базе автономных транспортных средств (например, самодвижущихся тележек на колесном и гусеничном ходу, подводных аппаратов), на которых установлен инструмент (часто в качестве инструмента выступает многозвенная рука с захватом), управляемые человеком-оператором из безопасного места по проводной или радиосвязи; мобильные роботы с дистанционным управлением используются, в частности, для обезвреживания опасных предметов (например, мин, неразорвавшихся снарядов), для выполнения работ в безвоздушном пространстве, под водой, для разбора завалов, для инспектирования трубопроводов и т.п.; к мобильным роботам с дистанционным управлением относятся также медицинские микророботы, часто выделяемые в отдельный класс из-за конструктивных особенностей (малых размеров);
• «промышленная робототехника» –
машины на основе многозвенных механизмов с программным управлением, используемые в промышленном производстве, среди которых можно выделить:
вспомогательные роботы – промышленные роботы, выступающие в качестве вспомогательного технологического оборудования (например, загрузочные роботы, обслуживающие металлорежущие станки, прессы или литейные машины);
технологические роботы – промышленные роботы, выступающие в качестве основного технологического оборудования; технологические роботы применяются в производстве для точечной и контурной (шовной) сварки, лазерной, плазменной и гидроструйной резки, сборки, абразивной безразмерной обработки (полирования, зачистки заусенцев) и т.п.;
Промышленные роботы и роботы для специальных применений (мобильные и стационарные) представляют собой принципиально разные типы машин, существенно отличающиеся друг от друга и по области применения, и по конструкции, и по методам управления.
Промышленные роботы представляют собой машины с программным управлением, то есть способные без участия человека выполнять повторяющиеся операции, предварительно описываемые человеком-оператором на специальном алгоритмическом языке (языке программирования робота). Конструктивно промышленные роботы выполняются как машины на базе стационарной руки, как правило, с шестью степенями подвижности (шарнирами), по кинематическому строению подобной руке человека. Основное требование к конструкции промышленных роботов – надежность в условиях многолетней работы на повторяющихся операциях, а также – точность позиционирования, грузоподъемность, скорость программно заданных движений.
К сожалению, у большинства российских машиностроителей исторически сложилось неверное представление о промышленных роботах как исключительно о вспомогательных загрузочно-разгрузочных устройствах, обслуживающих станки и прессы, что совершенно не соответствует современному уровню развития промышленной робототехники и практике применения роботов в производстве. Это обусловлено тем, что в последнее десятилетие поступательного индустриального развития страны (в 80-е годы) вспомогательные роботы были наиболее распространены в СССР (а до середины 80-х годов – и в развитых странах). Преимущественное развитие технологических роботов в мире пришлось на период регресса российской промышленности: область применения роботов в России вообще сузилась до нескольких предприятий, а остальные сохранили о роботах устаревшее представление.
По функциональному назначению технологические роботы можно рассматривать как особую разновидность многоцелевых станков с ЧПУ. Некоторые технологические операции (например, безразмерная финишная обработка турбинных лопаток и других сложнопрофильных деталей) могут быть реализованы как с применением технологических роботов, так и с применением станков типа «обрабатывающий центр». В общем случае задачей и станка, и робота является реализация относительного движения инструмента и обрабатываемого объекта по заданному закону с заданной точностью. Закон относительного движения описывается в технологической программе. Однако можно отметить два классификационных признака, выделяющих технологические роботы в особую группу технологических машин:
• отношение рабочей зоны (области, в которой может перемещаться инструмент) к размерам машины –
рабочая зона станка обычно существенно меньше самого станка по размерам и заключена внутри него, а рабочая зона робота – больше робота и охватывает его, так что робот находится внутри своей рабочей зоны;
• метод программирования –
закон движения инструмента программируется в станках с ЧПУ в абсолютной системе координат, а в роботах узловые точки траектории программируются методом «обучения».
Многие современные технологии обработки изделий, такие как точечная контактная, шовная электродуговая, лазерная, светолучевая и светолазерная сварка, лазерная, микроплазменная и гидроструйная резка, сборка и безразмерная финишная абразивная обработка пространственно сложных изделий, требуют движения инструмента по траекториям сложной формы с высокой точностью и с заданной скоростью. Ранее эти операции выполнялись вручную, однако применяемый инструмент часто является слишком тяжелым для человека, который, кроме того, не может обеспечить требуемое качество движения инструмента по траектории, например, точность и постоянство скорости. Именно на этих операциях сегодня преимущественно применяются технологические роботы.
В современном производстве промышленные роботы значительно чаще применяются в качестве технологических, а не вспомогательных роботов. Под влиянием этой тенденции в последние 20 лет сложились традиционные типы и конструктивные исполнения промышленных роботов.
В связи с относительно небольшими объемами мирового рынка промышленных роботов (по сравнению с массовыми видами технологических машин, например, металлорежущими станками) и сложностью выхода на этот рынок, связанной с весьма высокой трудоемкостью и наукоемкостью разработки роботов и, особенно, их систем программного управления, в мире сложился довольно узкий круг специализированных фирм, обладающих ноу-хау, необходимым для производства промышленных роботов. Это, например, фирмы Fanuc, Yaskawa (Япония), АВВ (Швеция), KUKA Roboter, Reis (Германия), COMAU (Италия) и др. Все эти фирмы производят роботы собственной конструкции и имеют свое системное программно-математическое обеспечение для своих систем управления роботами.
Российские фирмы в этот «клуб избранных», к сожалению, не входят.
Состояние развития промышленной робототехники в России
В бывшем СССР и в России, несмотря на усилия большого количества организаций и предприятий, так и не было создано ни одного конкурентоспособного технологического робота. Единственной моделью отечественного промышленного робота, которую сегодня еще можно очень редко встретить на производстве (чаще – в образовательных учреждениях), является робот «РМ-01» с системой управления «Сфера-36» или «Сфера-56». «РМ-01», вообще говоря, не является полностью отечественной разработкой, поскольку его рука – это ставший классическим манипулятор PUMA-560, созданный в США еще в конце 70-х годов. В 80-е годы эти манипуляторы производились финской фирмой NOKIA и поставлялись в СССР по кооперации. К импортным манипуляторам PUMA-560 подсоединялась система управления «Сфера», созданная в минском НПО «Гранат», и получался робот «РМ-01». Возможности промышленного применения «РМ-01» из-за небольшого размера руки и малой грузоподъемности (всего 1 кг) ограничивались шовной электродуговой сваркой и легкими видами сборки и безразмерной обработки. Сегодня этот робот представляет только исторический интерес.
Вся новейшая история российской промышленной робототехники связана с ОАО «АВТОВАЗ», где расположено единственное в России действующее производство технологических роботов (мощность 100-150 ед. в год). После попыток создания собственных технологических роботов, предпринимавшихся в 80-е годы, «АВТОВАЗ» был вынужден остановиться на варианте лицензионного производства роботов (по лицензии немецкой фирмы KUKA): сначала по причине недостатка опыта и несовершенства доступной комплектации для роботов и их систем управления, позднее – из-за ограниченности ресурсов для разработки. Наиболее наукоемкая часть робота – его система управления – «АВТОВАЗом» не производится, а закупается в готовом виде у фирмы KUKA. За все время производства «АВТОВАЗ» изготовил около 1,5 тыс. промышленных роботов. Из них около 700 штук были поставлены на сам «АВТОВАЗ» и около 800 штук – другим отечественным потребителям. В последние годы «АВТОВАЗ» делает роботы практически только для себя.
Автомобильная промышленность является примером, где роботизированные технологические линии сборки, сварки, окраски составляют основу производства. Любые развитые страны, выпускающие автомобили, имеют у себя фирмы, занимающиеся производством роботов, т.к. роботы в настоящее время являются ключевым универсальным элементом технологического оборудования при производстве автомобилей. Это позволяет ведущим странам-производителям автомобилей опережать конкурентов во внедрении новых технологий в автомобильное производство. Вопреки распространенному в России мнению, что любую технологию (в том числе, роботизированную) и любое оборудование можно сегодня свободно купить, на практике это не так, по двум причинам:
• во-первых, ведущие транснациональные концерны уделяют большое внимание развитию ключевых технологий, сохранению контроля за ними и недопущению их перетекания к конкурентам;
• во-вторых, несмотря на прекращение холодной войны в развитых странах существуют гласные и негласные ограничения на поставки в Россию уникальных передовых технологий, усиленные распространенным настороженно-пренебрежительным отношением зарубежных разработчиков и поставщиков к российским предприятиям.
Ретроспективный анализ взаимоотношений «АВТОВАЗа» и фирмы KUKA показывает, что KUKA постоянно поставляла устаревшие технические решения, сознательно сохраняя за собой ключевое ноу-хау, исключая тем самым любую возможность самостоятельного развития робототехники на единственном российском предприятии-производителе роботов. В результате, сегодня «АВТОВАЗ» располагает только полученной по лицензионному соглашению конструкторской документацией на уже устаревшую серию манипуляторов.
Сегодня некоторые передовые производственные предприятия, руководители которых видели роботы на зарубежных выставках и на аналогичных зарубежных предприятиях, начинают задумываться о применении технологических роботов. Роботы еще слишком дороги для большинства российских предприятий, но эта проблема частично решается за счет приобретения за рубежом бывших в употреблении машин. Главными факторами, сдерживающими применение промышленных роботов в России, сегодня являются:
• отсутствие у российских предприятий не только собственного опыта применения роботов, но даже общего представления о технических и экономических основах роботизированных технологий;
• отсутствие у российских предприятий квалифицированных кадров, способных обеспечить эксплуатацию роботов;
• отсутствие в России специалистов, способных выполнить проектирование роботизированных ячеек и линий, внедрение роботов и технологическую подготовку роботизированного производства.
К сожалению, необходимость развития промышленной робототехники как средства обеспечения конкурентоспособности многих видов машиностроительного производства совершенно не осознается органами государственной власти, ответственными за промышленную политику. Слишком стойкими оказались устаревшие представления о робототехнике и роли промышленных роботов в современном производстве.

[KVZ]

1. Системы управления роботов являются более дорогими, с инвестиционной точки зрения, продуктами, чем системы ЧПУ. Практически все они создаются при участии государства в скрытой или открытой форме. Поэтому производители роботов используют защиту для своих систем.
2. Роботы являются продуктом технологий двойного назначения. Это также является причиной закрытости систем управления и её составляющих.
3. В отличие от станков ЧПУ, где акцент делается на точность обработки путём применения особо точных компонет, - в роботах на первый план ставится достижение нужных характеристик за счёт повышения адаптивности. Это несмотря на то, что в роботе точные компоненты используются также, т.к. влияют на погрешности роботов. Повышенные требования к очувствлению робота и являются также причиной, обуславливающей использование специальных и более интеллектульных электроприводов для роботов.

Что касается продукта, созданного на деньги РФ, то он также имеет закрытую архитектуру. При этом вся интеллектуальная собственность, созданная в рамках ВИП - принадлежит государству.

[tehniks]

1. Системы управления роботов являются более дорогими, с инвестиционной точки зрения, продуктами, чем системы ЧПУ. Практически все они создаются при участии государства в скрытой или открытой форме. Поэтому производители роботов используют защиту для своих систем.
2. Роботы являются продуктом технологий двойного назначения. Это также является причиной закрытости систем управления и её составляющих.
3. В отличие от станков ЧПУ, где акцент делается на точность обработки путём применения особо точных компонет, - в роботах на первый план ставится достижение нужных характеристик за счёт повышения адаптивности. Это несмотря на то, что в роботе точные компоненты используются также, т.к. влияют на погрешности роботов. Повышенные требования к очувствлению робота и являются также причиной, обуславливающей использование специальных и более интеллектульных электроприводов для роботов.

Что касается продукта, созданного на деньги РФ, то он также имеет закрытую архитектуру. При этом вся интеллектуальная собственность, созданная в рамках ВИП - принадлежит государству.

Уважаемый 'KVZ',
1.Я так понимаю что теоритически возможно управлять роботом используя обычные(серийные) привода, вопрос лишь в возможностях системы управления и политики разработчиков?
2.На Ваш взгляд, система выпущенная РОБОКОНом является (на мировом рынке робототехники)конкурентноспособной? В ближайшие 3-5 лет можно ли говорить о её конкуренции?
3.Существуют, или могут возникнуть какие то гласные или негласные акты, запрещающие частным компаниям без обязательного участия государства, заниматься разработкой систем управления роботами?
4.При закрытой архитектуре систем управления роботами, возможно ли вообще говорить о перспективах развития инженерной мысли, а так же глобальной роботизации в России? (Ваше мнение..-)