Разновидности роботов и их классификация

В наше время автоматические устройства, способные заменить людей во многих видах деятельности, перестали считаться фантастикой. Их практическое применение стало доступной реальностью. Разработаны разнообразные виды роботов, а потому современному человеку надо разбираться в их классификации.

• История зарождения робототехники
• Виды роботов, применяемые в современном мире
  • По управлению
  • По позиционированию
  • По назначению
  • По способу передвижения
• Современные роботы от топовых производителей
  • Kuka
  • Fanuc
  • Universal Robots
• Примеры использования роботов

История зарождения робототехники

По сути, робот — это кибернетическое устройство, способное выполнять за человека определенную физическую или умственную работу по специальной программе, заложенной в него, учитывая внешние факторы. Первые идеи о таких механизмах зародились еще в древнегреческих мифах, но реальное воплощение они нашли только в XX веке.

Термин «робот» появился на свет благодаря чешскому писателю К. Чапеку, который употребил его в 1920 году в своей пьесе, а первые реальные прототипы современных андроидов — в 30-х годах прошлого столетия. Толчок развитию робототехники дал Г. Форд в работах по созданию поточных линий. Первая в мире компания по изготовлению промышленных роботов (Unimation) возникла в США в 1956 году, а ее первенец — промышленный робот заработал в концерне General Motors в начале 1960-х годов. Примерно в это же время появилась лаборатория по исследованию искусственного интеллекта.

Серьезно продвинуло робототехнику вперед создание систем управления на базе микропроцессоров в 1970-х годах, что удешевило изготовление роботов, а также разработка официального языка программирования роботов в 1982 году. Первый робот (Scara) с электроприводом изготовлен компанией Adept в 1984 году. Резкое развитие робототехники началось в начале XXI века. Она стала охватывать многие области человеческой деятельности: от бытовых работ до работ на космической станции.

В развитии роботостроения можно выделить 3 важных этапа:

1. Создание роботов 1-го поколения. Они освоены промышленностью в 1960-х годах. В них закладывалась определенная программа, которая не могла приспосабливаться к изменению внешних факторов. Наиболее яркие представители — роботы Версатран и Юнимейт.
2. Создание роботов 2-го поколения. В них закладывалась гибкая программа, способная решать сложные производственные задачи, в т. ч. по сборке с соблюдением высокой точности параметров. Появилась возможность выбирать оптимальный режим работы с учетом изменений внешних факторов.
3. Разработка роботов 3-го поколения. В них внедрены инновационные средства адаптации, способность к самообучению и распознанию образов. Сделан важный шаг по созданию искусственного интеллекта.

Таким образом, современный робот — это устройство с определенной программой, но способное воспринимать окружающий мир через систему датчиков, строить модели поведения, принимать решения и воздействовать на физический мир разными способами.

Виды роботов, применяемые в современном мире

Роботы, используемые в настоящее время, подразделяются на несколько видов с учетом определяющих критериев.

По управлению

Управление роботами осуществляется с помощью специальных программ. Выделяются такие разновидности:

1. Жесткопрограммируемые устройства. По сути, это роботы 1-го поколения, в которые вводится программа, не изменяющаяся в процессе работы.
2. Адаптивное программирование. В программах содержатся сведения о состоянии внешних факторов. Через сенсорную систему роботы могут распознавать состояние внешнего мира и корректировать режимы работы с учетом изменения условий.
3. Гибкопрограммируемые роботы. Это устройства последнего поколения, которые могут изменять программу своих действий, принимая во внимание только конечную цель, получая и анализируя информацию об окружающем мире.

 Важно!  Отдельно выделяются коллаборативные роботы, не имеющие полной автономности действий и осуществляющие их под контролем человека.

По позиционированию

По позиционированию возможных перемещений роботы подразделяются на такие виды:

1. Роботы с прямоугольной или декартовой системой координат. Они совершают возвратно-поступательные перемещения по двум координатам — плоское позиционирование или по трем координатам — пространственное позиционирование.
2. Роботы с цилиндрической системой координат. Имеется возможность одной степени вращательного движения и не менее одного направления поступательного перемещения.
3. Роботы с полярной или сферической системой координат. Манипулятор имеет две степени вращения и одну поступательную степень.
4. Шарнирные роботы. Они имеют не менее трех вращательных степеней подвижности.
5. Роботы SCARA. Они обладают двумя вращательными степенями подвижности по параллельным осям.
6. Комбинированная кинематика. Такие роботы могут совмещать разный тип позиционирования.

Помимо указанного распределения роботы разделяются по числу степеней подвижности. Они могут иметь 1, 2, 3 и N степеней.

По назначению

По своему основному назначению роботы подразделяются на множество разновидностей. Можно выделить основные виды:

1.  Промышленные роботы . Наиболее распространенные разновидности: литейные, для механической обработки, сборочные, окрасочные, строительные, фасовочно-сортировочные, транспортные, сельскохозяйственные.
2. Медицинские роботы. Они используются: для проведения хирургических операций (роботы-хирурги), приготовления лекарственных препаратов (роботы-фармацевты), ухода за больными (робот-сиделка), диагностики заболеваний (роботы-диагносты), обучения медицинским навыкам (робот-педагог). Кроме того, в медицине применяются роботизированные системы в виде протезов конечностей и трансплантатов для замены внутренних органов.
3. Бытовые роботы. Они в последнее время получили большую популярность. Выделяется несколько категорий: роботы для транспортировки предметов и грузов в автоматическом режиме по заданному маршруту; робот-домохозяйка (приготовление пищи, мойка, пылесосы и т. д.); универсальный робот-помощник по дому; «умный дом», т. е. роботизированная система всего жизнеобеспечения. Особую категорию составляют социальные роботы: «поводыри», «домашние животные», игрушки, универсальные роботы для общения и снятия напряжения.
4. Роботы для обеспечения безопасности. Они активно используются подразделениями МЧС, среди прочего при тушении пожаров, разборе завалов, разминировании, наводнениях, спасении людей в экстремальных условиях.
5. Боевые роботы. Это обширная группа разнообразной техники для ведения боевых действий, в т. ч. беспилотные летательные аппараты, самоходные танки и БТР, надводные и подводные аппараты, и т. д.
6. Исследовательские роботы. Они необходимы при проведении исследований в экстремальных условиях: высокая температура, радиация, разряженный воздух и т. п. Они способны работать на земле и под землей, на воде и под водой, в воздухе и космосе.

Трудно найти области, где не пригодятся роботы. В последнее время начали использоваться роботы-ученые и роботы-педагоги. Возможности роботизированных систем практически неограниченны.

По способу передвижения

По способу перемещения роботы можно подразделить на такие виды:

1. Колесное перемещение. Может использоваться разное количество колес: 1, 2, 4 и более в зависимости от назначения и необходимой маневренности.
2. Гусеничный способ. Он значительно увеличивает проходимость, а потому востребован в боевых установках.
3. Шагающий принцип. Он имитирует движение человека.
4. Полет в воздухе. Это беспилотные летающие аппараты разного назначения.
5. Плавающий принцип. Используются гребные винты или паруса.
6. Имитация движения животных. В роботах может использоваться принцип передвижения змей, птиц, насекомых и т. д.

В некоторых универсальных моделях используются комбинации разных способов. Это могут быть колесно-гусеничные механизмы, шагающий способ с присосками и другие варианты.

Современные роботы от топовых производителей

Качество и надежность роботов во многом зависит от производителя. Можно выделить несколько топовых компаний и моделей, доказавших эффективность продукции.

Kuka

Новая модель промышленных роботов KUKA KR QUANTEC PA Arctic предназначен для работы при значительных минусовых температурах без дополнительной защиты. Его разработчики задались целью создания устройства для пищевой отрасли со способностью работать в морозильной камере и достигли нужного результата. Робот способен производить различные манипуляции с замороженными продуктами.

Робот-манипулятор KUKA KR QUANTEC PA arctic

• Диапазон температур -30°C – +5°C
• Количество осей 5

• Дополнительная нагрузка, кг 50
• Максимальный радиус действия 3195 мм
• Монтажное положение на полу
• Полезная нагрузка, кг 240 / 180 / 120
• Система управления KR C4
• Стабильность повторяемости ±0,06 мм
• Тип защиты IP 65

Перейти к товару

Fanuc

Одним из самых мощных промышленных роботов является модель FANUC M-2000iA/1200. Она идеально подходит для погрузочно-разгрузочных работ, транспортировки и паллетирования тяжелых грузов. Робот имеет большую длину хода, обеспечивающую возможность работы с крупногабаритными изделиями. Особой популярностью такое оборудование пользуется в машиностроении и на кузнечных производствах.

Universal Robots

Среди роботов серии Universal Robots выделяется робот-манипулятор UR10. Он прекрасно сочетается с сельскохозяйственным, фармацевтическим и технологическим оборудованием. Его можно использовать для полировки деталей, литья, упаковки продукции, завинчивания при сборке, склеивании, сварке и дозировании. Он удобен при погрузочных работах и при проведении лабораторных исследований в экстремальных условиях.

Примеры использования роботов

Роботы широко используются в разных компаниях для выполнения различных производственных задач. Можно привести несколько примеров:

1. Упаковка и складирование. На больших складах с активным оборотом товара эффективно применяется робот-погрузчик Packaging World. В сфере упаковки продуктов питания надежно показали себя роботизированные системы Yasakawa. Роботы Robotics Tomorrow активно используются крупными компаниями Graphic Packaging, WestRock, Master Packaging и Malnove.
2. Бумажное производство. Приклеивание этикеток, обертывание, упаковка и расфасовка обеспечиваются оборудованием Control ENGINEering и Pulp & Paper Canada.
3. Деревообработка. Высоко оценивается работа роботов Robotics Online при окраске, обработке, сортировке деревянных изделий в компании Willamette Valley Co.
4. Металлообработка. Внедрение роботов в Canadian Metalworking позволило значительно повысить производительность труда. Роботы обеспечивают обработку, транспортировку и складирование деталей, обслуживание станков, проведение контроля качества.
5. Сталелитейное производство. Концерн Teesside Beam Mill использует роботы RobotWorx в своих металлургических подразделениях. С их помощью изготавливается различный стальной профиль в автоматическом режиме.

Спрос на промышленных роботов растет с каждым годом. За крупными корпорациями к этому процессу подключился средний и малый бизнес. Затраты на приобретение оборудования довольно быстро окупаются за счет повышения производительности и качества продукции.