Архивная версия статьи, 2004 год (без графики и таблиц)

  Промышленная автоматика и робототехника на форуме «Промэкспо '2004»

Прошедшую во Всероссийском выставочном центре в рамках форума «Промэкспо» выставку «Робототехника» без преувеличения можно назвать событием уникальным. Это первая за последние 10 лет специализированная выставка, посвященная промышленным роботам. Большинство ее участников составляли научные организации, так или иначе связанные с созданием автоматизированных устройств. Привычно рассуждая о необходимости развития в стране наукоемких технологий, мы часто упускаем из виду, что многие наши уникальные разработки существуют, как правило, в единичном экземпляре. А как только дело доходит до массового производства сложных видов продукции с большой долей прибавочной стоимости неизбежно возникает заминка. Тому есть несколько причин, главная из которых — низкий уровень технического оснащения российских предприятий и прежде всего недостаток современных видов компьютеризированного оборудования. В 1980-е гг. много говорилось о необходимости повышения производительности труда. В те годы программа автоматизации производства рассматривалась как одно из важнейших средств для решения этой задачи и пользовалась активной государственной поддержкой. Кое-каких сдвигов действительно удалось добиться: к началу 1990-х гг. в разных отраслях хозяйства было задействовано около 40 тыс. промышленных роботов. С тех пор в индустриально развитых странах сменились два поколения технологических линий, средний срок эксплуатации которых 10–12 лет. А наши предприятия не только не обновили мощности, но даже в значительной мере утратили накопленный потенциал. К застарелой проблеме добавились новые: заметное сокращение квалифицированных рабочих кадров, а еще — необходимость конкурировать с ведущими мировыми производителями. Поэтому в наши дни, как и четверть века назад, задача комплексной автоматизации в промышленности стоит все так же остро, что не раз подчеркивали организаторы выставки — представители компании «Эксподизайн», Минпромнауки РФ и Ассоциации научно-технического и делового сотрудничества в области машиностроения, конверсии и высоких технологий. В числе приоритетных направлений развития современной автоматики и робототехники специалисты называют создание устройств для действия в экстремальных условиях, новых видов медицинского и биоинженерного оборудования, средств контроля и, конечно же, производственных комплексов, без которых немыслимо возрождение технологически сложных отраслей экономики. Мобильные роботы Наибольшее оживление среди публики вызвала демонстрация возможностей передвижных роботов-манипуляторов, представленных на выставке сразу в нескольких экземплярах. Государственный институт физико-технических проблем (г. Москва), головная организация федерального межотраслевого комплекса «Прогресс», показал мобильный робототехнический комплекс «Богомол». В круг его функций входит выполнение ремонтных и аварийно-восстановительных работ на атомных станциях, а также в ходе ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, опасных для жизни и здоровья человека. Манипулятор «Богомола», обладая пятью степенями свободы, управляемыми по отдельности или в комплексе, способен выбирать оптимальную позицию, захватывать предмет и удерживать его при транспортировке (при массе до 10 кг). Зона его действия — 1100 мм. На механизме захвата установлена цветная видеокамера, а на несущей платформе две — впереди и сзади. Предусмотрены разъемы для подключения еще двух дополнительных камер. Стационарные камеры снабжены автоматическим обогревом для работы при отрицательной температуре. «Богомол» перемещается со скоростью 1 м/с. Гусеничные шасси робота имеют изменяемую геометрию, что позволяет преодолевать препятствия с уклоном в 30°. Управление угловыми положениями гусеничных шасси может происходить в ручном, программном и полуавтоматическом режимах. Чтобы обеспечить плавность хода и правильное позиционирование робота, в двигателях шасси поддерживается обратная связь по скорости. Масса передвижной части составляет 120 кг. На дисплей пульта управления по выбору оператора выводится видео- и измерительная информация с любой из включенных камер. В режиме телеметрии на дисплее отображаются цифровые значения напряжения и израсходованного ресурса аккумуляторов, а также геометрии шасси и манипулятора. Команды управления по перемещению робота и захватывающего устройства передаются от двух джойстиков и кнопок. Часть команд и режимов инициируется с экранного меню. При необходимости к пульту можно подключить дополнительный монитор. Питание передвижной части комплекса и пульта управления осуществляется от двух автомобильных аккумуляторов. Возможно использование внешнего источника 220 или 110 В, который одновременно подзаряжает и батареи. Специальное конструкторско-технологическое бюро прикладной робототехники Московского государственного университета им. Н. Э. Баумана представило свои варианты мобильного многоцелевого робототехнического комплекса — МРК-26 и МРК-27. Они состоят из движущейся части с манипулятором-захватом и поста дистанционного управления. Связь осуществляется по кабелю или по радио. В зависимости от выполняемых задач и требований заказчика роботы оснащаются комплектом сменного оборудования, куда могут входить видеокамеры наблюдения, подкатное устройство с видеокамерой для осмотра днищ автомобилей, эвакуатор-зацеп и т. д. Робот МРК-26 приспособлен для погрузоразгрузочных работ и транспортировки предметов в мягких и жестких оболочках весом до 40 кг. Он может обезвреживать предметы, подозреваемые в наличии взрывного устройства, и уничтожать их при помощи гидроразрушителя как на открытых площадках, так и в небольших помещениях. Уникальной конструктивной особенностью модели является четырехмодульное гусеничное шасси, обеспечивающее высокую проходимость и маневренность. Робот свободно перемещается по любым типам поверхностей, будь то щебень, брусчатка, песок, высокая трава или ступени. Его масса равна 320 кг, скорость — 0,35 м/с. Время непрерывной работы от аккумуляторов — 3 часа. Вариант МРК-27 имеет меньший вес — 170–200 кг в зависимости от используемого оборудования. Скорость передвижения робота — 0,65 м/с. На базе этого комплекса создано несколько модификаций. Робот МРК-27ВУ предназначен для взрывотехнических работ: визуальной разведки потенциально опасных зон; поиска, эвакуации и уничтожения взрывных устройств. Дополнительно эта модификация оснащена гидроразрушителями, выносной телекамерой, тележкой с прицепным устройством и взрывозащитным контейнером. МРК-27Х используется в условиях химического заражения. Комплекс проводит визуальную разведку опасных зон и экспресс-анализ воздуха, осуществляет забор проб жидкостей и грунта, укладывает в контейнер и транспортирует химически опасные предметы. Он оборудован пробоотборниками и спектрометром ионной подвижности. МРК-27МА спроектирован для работы в зонах с повышенной радиацией. Этот робот обеспечивает разведку территории и транспортировку радиоактивных предметов. В машине предусмотрено омывание шасси для дезактивации и дегазации после возвращения из зараженной местности. Все модификации МРК-27 прошли государственные испытания и в настоящий момент применяются техническими подразделениями Минатома, МЧС и ФСБ. Международная лаборатория «Сенсорика» (г. Москва), созданная на базе Института прикладной механики им. М. В. Келдыша, разработала гусеничный робот для экологического мониторинга, биохимической разведки и патрулирования опасных участков. Благодаря использованию композитных материалов масса робота с максимальным набором оборудования составляет всего 43 кг (шасси — 32, оборудование — 5–11 кг). Поскольку такой аппарат оказывает слабое давление на грунт, его рационально использовать при разминировании и контурном обходе подозрительных зон. Запас хода рассчитан на 10 км. Время автономной работы от аккумулятора — 7 часов. Сменная сенсорная платформа робота может быть оборудована бортовым управляющим компьютером, средствами аудио- и видеосвязи, ультразвуковыми и биохимическими датчиками, аэрозольными индикаторами для выявления содержания метана и других взрывоопасных газов, газоотборниками и рентгеновским томографом. Связь с роботом осуществляется по радиоканалу с пропускной способностью 11 Мбит/с. Комбинированное супервизорное управление предусматривает возможность построения маршрута следования робота вдоль стен с преодолением дверных проемов и лестниц и отслеживанием тупиков. В настоящее время в лаборатории разрабатываются методы группового управления, в т. ч. связкой из двух роботов, а также разные виды захватывающих устройств. Шагающие машины На кафедре теоретической механики Волгоградского государственного технического университета (ВолгГТУ) несколько лет ведутся работы по созданию шагающих машин. Такие аппараты передвигаются, как и люди, переставляя «ноги», поэтому по сравнению с традиционными колесными и гусеничными транспортными средствами значительно меньше разрушают грунт. Область их применения: труднопроходимая территория (лес, болото, песок, размытая грунтовая дорога) и ранимые почвы (тундровые, пахотные, в районах вечной мерзлоты). Изобретения ВолгГТУ относят к технике грунтовой проходимости. Они отличаются простейшими одностепенными шагающими движителями с системой управления, построенной по тем же принципам, что и системы у колесных и гусеничных механизмов. Это устраняет необходимость заботиться об устойчивости машины, а также адаптировать управление к новому типу движения. Машина имеет минимальное число степеней свободы и, как показали испытания на местности, существенно проще в эксплуатации, чем зарубежные аналоги. Совместно с коллегами из МГУ и РАН волгоградцами было создано многоцелевое шагающее шасси под установку сменной техники для эксплуатации на грунтах с низкой несущей способностью. Шасси представляет собой две шагающие опоры, закрепленные на центральной раме. На раму можно помещать грузы или средства для аварийно-спасательных или ремонтно-восстановительных работ на гидротехнических и очистных сооружениях, для технологических операций в нефтегазодобывающей отрасли. Длина опоры составляет 4,6, ширина — 2,8 м. Машина способна двигаться со скоростью 0,267 м/с и преодолевать препятствия высотой 0,18 м. При общей массе машины более 1,5 т и грузоподъемности 3,5 т давление, оказываемое ею на грунт, не превышает 32 кг/см2. Шагающие машины, спроектированные в ВолгГТУ, использовались при ликвидации аварийного разлива нефти в заболоченной местности и ремонте паропровода в пруду-накопителе очистных сооружений Волжского азотно-кислородного завода. Автоматизированное промышленное оборудование Белорусское ЗАО «Белробот» (г. Минск) занимается производством промышленных роботов и манипуляторов серии МПМ, предназначенных для обслуживания технологического оборудования, транспортно-накопительных комплексов и автоматизированных линий. Устройства выполняют захват, ротацию, кантование, штабелирование и транспортировку деталей разной конфигурации. Модульная конструкция позволяет оптимизировать функциональные возможности системы в соответствии с конкретными требованиями заказчика к уровню автоматизации. Базовый комплект включает в себя две вертикальные опоры, портал, каретку, привод, правый и левый подъемные блоки. Отдельно поставляются устройства захвата, ротации и кантования. Во всех исполнительных модулях применен электропривод. Там, где требуется тщательная подстройка, они оснащаются регулируемым электроприводом переменного тока, что значительно улучшает динамические свойства системы в целом и повышает надежность при работе в неблагоприятных условиях. В каждом конкретном случае электрооборудование подбирается так, чтобы в максимальной степени соответствовать кинематической структуре робота и обеспечивать точность перемещения его рабочих органов. В системе управления используется контроллер Simatic производства фирмы Siemens или аналогичные микросхемы гибкой структуры, представляющие собой набор модульных процессорных устройств связи с объектом (УСО). Тип контроллера и набор УСО выбираются в зависимости от спектра решаемых задач автоматизации. Количество контролируемых позиций робота составляет от 3 до 9. Команды подаются с персонального компьютера, который одновременно служит средством визуализации технологического процесса. Кроме того, управление может осуществляться от контроллера на технологическом оборудовании, которое робот в данный момент обслуживает. Модель МПМ05-02 создана для автоматической выгрузки деталей из пресс-формы термопластавтомата в условиях массового производства при двухсменном режиме работы. Машина осуществляет захват детали, извлечение из пресс-формы, перемещение к транспортеру, выгрузку на транспортер с учетом ориентации. Грузоподъемность МПМ05-02 — 5 кг, число степеней свободы — 4, производительность — 50 шт/ч. Автоматической установкой на поддоны ящиков с керамической плиткой по сортам занимается робот МПМ40К. В его обязанности входят такие функции, как захват ящика с конвейера, подъем, перемещение с помощью каретки вдоль портала, определение места установки (с учетом заполнения поддонов и сорта плитки), поворот ящика в соответствии со схемой укладки, размещение на поддоне. Грузоподъемность робота составляет 40 кг, число степеней свободы — 4, производительность — 3 ящика/мин. Для работы в составе экструзионных линий ошланговки электрических и связевых кабелей на предприятии разработаны портальные манипуляторы МПМ5000.4 и МПМ5000.4А. Первый ставят в начале линии для подачи отжгутованных проводов на тянущее устройство, второй в конце — для обеспечения намотки готового кабеля на приемный барабан. В конструкцию манипуляторов, помимо опоры, стойки и портала, входит ряд механических устройств. Блок раскладки кабеля синхронизирует вращение барабана и его поперечное перемещение, формируя послойную навивку на барабан. Механизм настройки на ширину барабана гарантирует нужное усилие сжатия барабана и контроль за его блокировочным датчиком. Модуль подъема, оснащенный специальным датчиком касания пола, производит перемещение барабана в вертикальной плоскости и установку в рабочее положение. Устройство для центровки предохраняет кабель от изгибов при намотке на барабан. В приводе вращения барабана используется частотно-регулируемый асинхронный двигатель, который обеспечивает стабилизацию усилия натяжения кабеля при его намотке. Система управления задает режимы и настройки для ведения операций с участием манипуляторов: ручная регулировка рабочих органов при загрузке и выгрузке барабана, автоматическая намотка кабеля на барабан, этап отладки. Грузоподъемность роботов достигает 50 000 Н, максимальная скорость намотки — 150 м/мин. Диаметр кабеля должен составлять от 8 до 70 мм. По заданию Министерства путей сообщения РФ Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (г. Коломна, Московская обл.) совместно с заводом «Ремпутьмаш» (г. Калуга) разработал автоматизированный комплекс плавки и шлифовки рельсовых стыков КПШ-1. Необходимость в нем была продиктована задачей улучшить качество путевого строительства при соблюдении более жестких норм на процессы сварки, правки и шлифовки рельсовых стыков. До последнего времени для этих целей использовалось только импортное оборудование. Отечественный вариант должен был составить конкуренцию аналогичному комплексу, который предлагает французско-швейцарская фирма Geismar. КПШ-1 является одним из звеньев рельсошлифовального поезда, который используют на сваривании бесстыкового пути общей длиной 800 м из 25-метровых плетей. Для осуществления технологического цикла в составе комплекса предусмотрены: • привод, перемещающий головку с двумя лазерными датчиками, производящими высокоточные обмеры поверхности рельса в двух плоскостях с разрешающей способностью ±0,01 мм; • пресс, работающий в ручном и автоматическом режиме с прижимным усилием по вертикали 2500, по горизонтали — 1200 кН; • автоматическая шлифовальная машина с приводом для поворота шлифовальной балки, формирующей профиль рельса путем обработки его рабочей поверхности по 16 плоскостям; • гидростанция, работающая в трех режимах, задаваемых в зависимости от вида операции; • микропроцессорная система управления на базе компьютера с процессором Intel Pentium III. В КПШ-1 используются приводы, изготовленные фирмой Festo Tooltechnic (Германия). КПШ-1 объединяет два функционально разных участка, установленных на передвижную платформу. На первом производится измерение плети по вертикали и горизонтали в районе сваренного отрезка пути. Результаты позволяют сделать вывод о его пригодности (допускается прогиб не более 1 мм) и при необходимости осуществить правку путем прессования в обеих плоскостях. После правки отклонение не должно превышать 0,3 мм, причем в вертикальном направлении прогиб может быть только вверх. Второй участок задействуют для точной окончательной шлифовки плети в области стыка. Весь цикл контролируется при помощи двух видеокамер, установленных за защитным экраном шлифовальной машины. Каждым из участков управляет свой локальный контроллер. Общее управление технологическим процессом осуществляется с пульта оператора. Вся информация отображается на двух дисплеях, расположенных рядом, в стойке. Управляющие системы и средства контроля Одним из направлений деятельности Научно-исследовательского института многопроцессорных вычислительных систем Таганрогского государственного радиотехнического университета (Ростовская обл.) является создание интеллектуальных систем управления и слежения за работой промышленного оборудования. Совместно с Научно-производственной фирмой «Интербиотех» (г. Ростов-на-Дону) институт разработал автоматизированную систему «Атлант» для подъема и выравнивания сооружений, находящихся в аварийном состоянии. Работа «Атланта» основана на применении метода «плавающая опора», который обеспечивает синхронный поворот всех опорных точек здания на один и тот же угол без перегрузок на несущие конструкции и основание. При этом напряженное состояние, создавшееся в момент отрыва от фундамента, остается неизменным во время выравнивания объекта. Измерительно-вычислительный комплекс позволяет автоматизировать процесс, точно координируя работу гидравлических домкратов. В задачи комплекса входят сбор аналоговой измерительной информации от датчиков перемещения и давления, контролирующих подъем; ввод ее в управляющую ПЭВМ; обработка данных; выдача команд на приводы гидравлических домкратов. Таким образом контролируется работа 200 домкратов, способных поднять здание массой до 40 000 т. Все этапы подъема и выравнивания отображаются на экране. Для Волгоградской АЭС в институте был создан принципиально новый управляющий вычислительный комплекс (УВК) для слежения за перегрузкой ядерного топлива реакторной установки типа ВВЭР-1000. Под термином «перегрузка топлива» в данном случае подразумеваются загрузка в активную зону реактора свежего топлива и удаление отработанного, а также перестановка тепловыделяющих сборок внутри активной зоны. Комплекс управляет машиной МПС-В-1000 У4.2 при транспортно-технологических операциях по перегрузке ядерного топлива и одновременно осуществляет диагностику оборудования, используемого в технологическом процессе. УВК имеет распределенную двухканальную структуру, обеспечивающую отказоустойчивость при независимости исполнения информационных и управляющих функций. В нем предусмотрены отдельные средства, осуществляющие регистрацию положения и состояния механизмов, стадии перегрузки, действий персонала; сбор, обработку, документирование и хранение информации с целью своевременного и однозначного определения исходных причин нарушения нормальной эксплуатации, их развития и способов устранения; блокировку, исключающую случайные ошибки. Комплекс может находиться в одном из трех рабочих режимов: автоматическом, ручном, тренинговом. Автоматический активируется для запуска циклов перегрузки или отдельных операций, заложенных алгоритмами. При ручном режиме команды задает оператор. Тренинг предназначен для обучения персонала: процесс перегрузки имитируется на ПЭВМ в реальном масштабе времени, но сами механизмы при этом не включаются. УВК обеспечивает соблюдение всех норм, предусмотренных в атомной энергетике для опасных технологических процедур с тепловыделяющими сборками и радиоактивным материалом, и сохраняет работоспособность при землетрясении до 8 баллов. На стенде Тольяттинского государственного университета была показана созданная для АвтоВАЗа микропроцессорная система ИСЛ2031. Она отвечает за послеоперационный контроль размеров деталей массового производства. Система с двумя каналами измерения диапазоном 400 мкм может работать как автономно, так и через локальную информационную сеть в группе измерительных устройств для определения широкого круга параметров. Множество датчиков и измерительных приспособлений позволяет следить за соблюдением стандарта у деталей всего машиностроительного спектра. С этой целью реализуются следующие функции: • измерение размеров непосредственно после выполнения технологической операции на рабочем месте; • окончательная оценка готовых деталей по всем геометрическим параметрам; • сортировка изделий по типоразмерам и классам точности обработки; • полный объем измерений конечной продукции в боксах ОТК и метрозалах; • организация статистического контроля и управления качеством по нормам ISO 9000; • отслеживание стабильности технологического процесса и точности работы оборудования. Автоматизированные устройства на основе роликовых передач Среди исполнительных механизмов автоматизированных устройств следует особо выделить планетарные передачи с длинными резьбовыми роликами (РВПД). Их разработкой занимаются на кафедре теоретической и прикладной механики Владимирского государственного университета. РВПД относятся к передачам общемашиностроительного назначения и могут использоваться в качестве исполнительных механизмов для приводов с малыми и средними длинами перемещения, в т. ч. в устройствах контроля и автоматизации производственных процессов. Шаг резьбы составляет от 0,4 мм и выше, перемещение гайки за оборот винта достигает 0,1 мм, а предельная частота вращения — 3000 об/мин. Подобные устройства значительно превосходят по удельной статической грузоподъемности и долговечности традиционные шарико-винтовые передачи и передачи с короткими резьбовыми роликами. Применение РВПД позволяет улучшить конструкцию электромеханических приводов, снизить вес и энергопотребление. В настоящий момент их используют в приводе ортопедического аппарата автоматизированного остеосинтеза, предназначенного для исправления деформаций верхних и нижних конечностей и лечения переломов длинных трубчатых костей по методу профессора Г. А. Илизарова. Аппарат состоит из колец, спиц, электромеханических модулей на базе роликовых передач, электродвигателей, управляемых микропроцессорной системой с автономным питанием. Путем регулирования величины прилагаемых нагрузок и временного интервала задается оптимальный режим для естественной регенерации костной ткани. Опытные испытания, проведенные на АвтоВАЗе, показали, что применение РВПД в электромеханическом приводе тормоза автоблокировочной системы автомобиля повышает быстродействие тормозной системы, сокращая на 20% величину тормозного пути и на 15% снижая травматизм в результате аварий. А использование электромеханического привода на базе РВПД и шагового электродвигателя при управлении высокоточными оптико-механическими системами повышает их разрешающую способность до 0,06 мкм. Биороботы В последнее время на стыке разных отраслей знаний, таких как микроэлектроника, нейрокибернетика, бионика и биология, появились новые научные направления, которые можно объединить под общим названием «биоробототехника». Одной из ее наиболее перспективных задач является создание роботов-биогибридов, когда управление живым организмом (насекомым или небольшим животным) осуществляется посредством воздействия на его нервную систему электрическими или иного рода сигналами. Такие биороботы могут использоваться для химической и радиационной разведки, для поиска людей под завалами при ликвидации последствий несчастных случаев и катастроф, для охраны и наблюдения за объектами, а также для обнаружения взрывных устройств и разминирования. Созданием таких роботов занимаются в Научно-исследовательском институте многопроцессорных вычислительных систем Таганрогского университета. В качестве объекта исследований при создании прототипов биоробототехнической системы выбрана черепаха в силу ряда ее физиологических особенностей и достаточно высокой поведенческой активности. Специалистами института был создан малогабаритный восьмиканальный настраиваемый нейростимулятор, предназначенный для воздействия на определенные области мозга черепахи при отработке движений по прямой, на поворотах, по кругу. Разработан также макет системы управления движением биоробота на базе однокристальной микроЭВМ. Марина Народовая, фото Александра Ануфриенко

 Важно:
  ДЛЯ ОБМЕНА КНОПКАМИ - возьмите наш код, поставьте его на Ваш сайт и добавьте Ваш ресурс ЗДЕСЬ

Код кнопки:


Главная | Рубрикатор | Размещение рекламы | Рекламные агентства | Обзор выставок
Строчная реклама | Рынок металлов | Статьи и анонсы | Адреса фирм из статей
Содержание справочника ЛКМ | Анкета для посетителей | Доска объявлений | Страница ссылок