1.1 Tadqiqot tarixi
Fan va texnologiyaning jadal rivojlanishi bilan,aqlli qobiliyatlartakomillashtirishda davom etmoqda, bu esa aqlli ishlab chiqarishni sanoat rivojlanishidagi asosiy tendentsiyaga aylantirmoqda. Masalan, Xitoy Axborot sanoati vazirligi tomonidan e'lon qilingan ma'lumotlarga ko'ra, mahalliy aqlli ishlab chiqarish 2023-yilda 11,6% ga sezilarli darajada o'sishga erishdi - bu mamlakatning ushbu sohadagi doimiy sa'y-harakatlari va texnologik innovatsiyalarining isbotidir. Bundan tashqari, aqlli ishlab chiqarish korxonalari orasida innovatsiyalar soni sezilarli darajada oshdi, bu yuqori darajadagi uskunalar ishlab chiqarish, ilg'or materiallar va ekologik texnologiyalar kabi sohalarni qamrab oldi, bu sanoatning hayotiyligi va chuqur o'zgarishini aks ettiradi. Bu tendentsiya nafaqat an'anaviy ishlab chiqarish ishlab chiqarish usullarini inqilob qildi, balki sanoatni modernizatsiya qilishni tezlashtirdi, samaradorlik va sifatni oshirdi. Avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish liniyalari va sanoat robotlari tobora ko'proq inson mehnatini almashtirmoqda.
Rivojlanishi bilanaqlli ishlab chiqarish davriSanoat robotlarining yuqori darajada avtomatlashtirilgan va aqlli texnologik xususiyatlari ishlab chiqarish sanoatining ishlab chiqarish jarayonlarida yuqori aniqlik, operatsion qulaylik va moslashuvchanlikka bo'lgan ortib borayotgan talablariga juda mos keladi. Bu ularning ishlab chiqarishdagi ahamiyatini oshirdi va ularni sanoat transformatsiyasi va modernizatsiyasini boshqaradigan asosiy kuchga aylantirdi. Hamkorlikdagi robotlar - mashinadan mashinaga va inson-robot hamkorligiga erishishga qodir sanoat qurilmalari - avtonom xatti-harakatlari va hamkorlik qobiliyatlari tufayli robototexnika tadqiqotlarida asosiy yo'nalishga aylandi va ularni kelajakdagi sanoat robototexnikasida dominant rol o'ynashga imkon beradi. Hamkorlikdagi robot texnologiyasida servo motorning ishlash ko'rsatkichlari - shu jumladan momentga javob berish tezligi, moment aniqligi, joylashish aniqligi, quvvat sarfi va harorat barqarorligi - robotning harakat samaradorligi, barqarorligi va aniqligini bevosita belgilaydi. Robotlarning quvvat yadrosi sifatida servo tizimlarning ishlashi harakat aniqligi va ishonchliligiga jiddiy ta'sir qiladi. Shunisi e'tiborga loyiqki, qo'shma servo motorlar joylashish aniqligiga erishishda muhim rol o'ynaydi. Ajoyib qo'shma servo motor murakkab vazifalar paytida aniq joylashishni va barqaror harakatni ta'minlaydi, shu bilan operatsion samaradorlikni oshiradi va xatolarni minimallashtiradi.
"Robot sanoatini rivojlantirishning 14-besh yillik rejasi" aqlli integratsiyalashgan robot bo'g'inlari bo'yicha tadqiqotlarni rivojlantirishga urg'u beradi, bunday bo'g'inlar hamkorlikdagi robotlar uchun ayniqsa mos keladi. Ularning yuqori darajada integratsiyalashgan dizayn konsepsiyasi asosiy aktuatorlar, sensorlar va drayverlarni to'g'ridan-to'g'ri bo'g'inning o'ziga kiritadi va har bir bo'g'inni mustaqil boshqaruv blokiga aylantiradi. Ichki struktura va joylashuvni optimallashtirish orqali taqsimlangan boshqaruv arxitekturasi turli tizim darajalari orasidagi kabellar sonini sezilarli darajada kamaytiradi, shu bilan texnik xizmat ko'rsatish xarajatlarini kamaytiradi va umumiy ishonchlilikni oshiradi. Modulli dizayn, shuningdek, bo'g'inlarni almashtirish va texnik xizmat ko'rsatishni osonlashtiradi, hamkorlikdagi robotlarning bozor raqobatbardoshligini sezilarli darajada oshiradi.
Thehamkorlikdagi robotlar kontseptsiyasibirinchi marta 1996-yilda taqdim etilgan bo'lib, uning dizayn falsafasi ishlab chiqarish liniyalarida robotlar va odamlar o'rtasida muvofiqlashtirilgan operatsiyalarni amalga oshirish orqali an'anaviy robototexnika sohasida inqilob qildi. Ushbu hamkorlik yondashuvi nafaqat robotlarning samaradorligi va aniqligidan foydalanadi, balki inson aql-zakovati va moslashuvchanligini ham birlashtiradi, operatsion samaradorlik va ravonlikni oshiradi. An'anaviy sanoat robotlari bilan taqqoslaganda, hamkorlik robotlari o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lib, o'zlarini robototexnika sohasida muhim kichik kategoriya sifatida namoyon etadi. Ularning ham jismoniy tuzilmalari, ham boshqaruv tizimlari sezilarli o'zgarishlarga uchradi. 1-rasmda tasvirlangan robot qo'l konfiguratsiyalari kabi an'anaviy sanoat robotlari asosan palletizatsiya, materialni qayta ishlash, payvandlash va lazer bilan kesishda qo'llaniladi. Ushbu robotlar yuqori qattiqlik, strukturaviy barqarorlik va kuchli yuk ko'tarish qobiliyatiga ega bo'lsa-da, ular shuningdek, cheklovlarga ham ega: nisbatan katta o'lcham va massa, sezilarli harakat inersiyasi, zaif moslashuvchanlikka ega katta hajmli dizaynlar va yuqori chaqqon yig'ish vazifalarini bajara olmaslik. Bundan tashqari, ularning sezilarli inersiya momentumi va yuqori tezlikdagi harakatlari xodimlar uchun operatsion radiusda sezilarli xavfsizlik xavfini tug'diradi, bu esa yopiq yopiq joylarda ishlashni talab qiladi.
1-rasm An'anaviy sanoat robot qo'llari va hamkorlikdagi robotlar
Hamkorlikdagi robotlar odamlar bilan birgalikdagi joylarda bir vaqtning o'zida ishlash imkonini beradi va hamkorlikdagi zonalarda yaqin masofali o'zaro ta'sirni osonlashtiradi. An'anaviy robot qo'llari bilan taqqoslaganda, hamkorlikdagi robotlar odatda o'zlarining oxirgi effektorlarida maksimal 20 kg yukni ko'taradilar, ish masofasi esa inson qo'li yetadigan masofaga teng. Ularning tuzilishi murakkab uzatish mexanizmlariga ega an'anaviy sanoat robot qo'llariga qaraganda sodda, shu bilan birga sezgir kuch bilan aloqa, yengil moslashuvchanlik va kuchli idrok qobiliyatlarini taklif etadi. Bu xususiyatlar ularga odamlar bilan o'zaro ta'sir paytida kuchni dinamik ravishda sozlash imkonini beradi va zo'ravonlik bilan zarar yetkazilishining oldini oladi. Natijada, hamkorlikdagi robotlar an'anaviy xavfsizlik to'siqlarini talab qilmasdan vazifalarni bajarish uchun odamlar bilan xavfsiz hamkorlik qilishi mumkin.
Hamkorlikdagi robotlar inson bilan bevosita aloqada bo'lgan operatsiyalarda ishtirok etadilar; shuning uchun xavfsizlik inson-robot hamkorligida ajralmas talabdir. Xodimlarning shikastlanishining oldini olish uchun tokni boshqarish, momentni boshqarish, kontakt sensorlari va to'qnashuvni aniqlash kabi texnik choralarni qo'llash bilan birga operatsion quvvat va aylanish momentini qat'iy nazorat qilish juda muhimdir. Robotlarning aqlli haydovchi boshqaruv tizimlari, shuningdek, dinamik hisob-kitoblar va kuzatuvchiga asoslangan modellashtirish orqali moslashuvchan silliq boshqaruvni ta'minlash uchun xavfsizlikni boshqarish uchun qo'shimcha optimallashtirishni talab qiladi.
Yaqinda o'tkazilgan tadqiqotda Xalqaro Robototexnika Federatsiyasi (IFR) kelajakdagi robotlarni ishlab chiqish asosan soddalik, foydalanish qulayligi, moslashuvchanlik va xavfsiz hamkorlikka yo'naltirilgan tendentsiyalarni namoyish etishini ta'kidladi. Sanoat robotlari avtomatlashtirish va intellektning yuqori darajalariga asta-sekin erishadilar; ularning foydalanuvchilarga qulay dizayni operatsion to'siqlarni kamaytiradi, bu esa ko'proq korxonalarga ishlab chiqarish samaradorligini oshirish uchun robototexnika texnologiyalaridan osongina foydalanish imkonini beradi. Shu bilan birga, moslashuvchanlik va xavfsiz hamkorlik imkoniyatlariga ega dizaynlar robotlarga turli va murakkab ishlab chiqarish muhitlariga yaxshiroq moslashish imkonini beradi, bu esa inson-robot hamkorligini osonlashtiradi va sanoat ishlab chiqarishining aqlli va samarali rivojlanishini yanada rivojlantiradi.
2-rasm: Hamkorlikdagi robotning ish maydoni
1.2 Tadqiqotning ahamiyati
Hozirgi hamkorlikdagi robototexnika bozorida yetti darajali erkinlik robotlari keng operatsion diapazoni va moslashuvchanligi uchun afzal ko'riladi. Ushbu robotlar ortiqcha erkinlik darajalarini ta'minlaydi, bu esa sanoat avtomatlashtirish va aqlli ishlab chiqarish uchun katta imkoniyatlarni taqdim etadi. Har bir erkinlik darajasi robot birikmasi orqali erishiladi, bu robotning ishlashini aniqlashda muhim omil bo'lib xizmat qiladi. To'rtta yirik ishlab chiqaruvchi - FANUC, ABB, Yaskawa va KUKA - har biri o'zlarining an'anaviy sanoat robot qo'llarida alohida uzatish tizimlaridan foydalanadilar; ammo, ular asosan aylanish uchun bo'g'inlarga quvvat uzatish uchun konveks tishli g'ildiraklar, shpil tishli g'ildiraklar yoki sinxron kamarlar bilan bog'langan servo motorlardan foydalanadilar. Ushbu uzatish usullari robot birikmalarining hajmini cheklaydi. Yuqori aniqlikka erishish mumkin bo'lsa-da, miniatyuralash qiyinligicha qolmoqda. 3-rasmda ko'rsatilganidek, an'anaviy sanoat robotlari motor servo drayverlarini joylashtiradigan tashqi boshqaruv shkaflarini talab qiladi, har bir motorni shkafga ulaydigan ko'plab simlar mavjud bo'lib, shu bilan boshqaruv tizimlarining moslashuvchan joylashishini cheklaydi.
3-rasm. An'anaviy sanoat roboti va boshqaruv shkafi
Sanoat robot qo'llarining an'anaviy bo'g'in konfiguratsiyalari endi hamkorlikdagi robotlarning talablariga javob bera olmasligini hisobga olsak, ushbu bo'g'inlar an'anaviy uzatish mexanizmlaridan voz kechib, yangi dizayn falsafasiga o'tdilar. Ushbu yondashuv boshqaruvchi, servo drayver va motorni bo'g'inning o'zida integratsiya qilish orqali yengil, past kuchlanishli va yuqori darajada integratsiyalashgan tizimlarga erishishga qaratilgan bo'lib, asosiy elektr ulanishlari ham ichki tomondan amalga oshiriladi. Tashqi tomondan faqat minimal miqdordagi boshqaruv interfeyslari ochiladi, bu tashqi simlarni soddalashtiradi va muhandislik murakkabligini kamaytiradi. Bunday dizayn integratsiyalashgan bo'g'in deb ataladi.
Hamkorlikdagi robot bo'g'inlarining hozirgi rivojlanish ehtiyojlari va tendentsiyalarini hisobga olgan holda, yengil, past kuchlanishli, yuqori integratsiyalashgan va yuqori samarali integratsiyalashgan hamkorlikdagi robot bo'g'inini loyihalash ayniqsa muhimdir. Bunday integratsiyalashgan bo'g'in bo'g'in harakati uchun zarur bo'lgan barcha muhim komponentlarni - jumladan, aktuatorlar, kontrollerlar, drayverlar va sensorlarni - o'z ichiga oladi va mustaqil modul sifatida mustaqil ravishda ishlashi mumkin. Oddiy quvvat va boshqaruv shinalari orqali asosiy kontrollerga yoki boshqa modullarga ulanganda, bu yuqori darajada birlashtirilgan, ammo past ulanishli dizayn hamkorlikdagi robotlarning masshtablanishini sezilarli darajada oshiradi. Ushbu integratsiyalashgan modulli bo'g'indan foydalanish va uni mos o'lchamdagi robot qo'llari va yakuniy effektorlar bilan birlashtirish orqali turli talablarga moslashtirilgan hamkorlikdagi robotlarni osongina yig'ish mumkin.
4-rasm. Modulli birikmaning sxematik diagrammasi
Hamkorlikdagi robotlar va ularning servo boshqaruv tizimlari uchun integratsiyalashgan bo'g'inlar bo'yicha tadqiqotlar hamkorlikdagi robototexnika rivojlanishida muhim ahamiyatga ega. Ushbu integratsiyalashgan bo'g'inlarning asosiy texnologiyalari ikkita asosiy komponentdan iborat: garmonik reduktorlar va ularning mos keladigan boshqaruv algoritmlari bilan birga qo'shma motorli boshqaruv tizimlari. Zhixin Drive Technology (Shijiazhuang) Co., Ltd. o'z tadqiqotlarini hamkorlikdagi robotlar uchun qo'shma motorli boshqaruv tizimlariga qaratadi, qo'shma motorli boshqaruv va boshqaruv mexanizmlari bo'yicha chuqur tadqiqotlar olib boradi. Kompaniya hamkorlikdagi robot bo'g'inlari uchun yanada moslashuvchan va ishonchli boshqaruv imkoniyatlarini ta'minlaydigan, o'zini o'zi idrok etish, aqlli qaror qabul qilish, chaqqon bajarish va aniq boshqaruv kabi muhim xususiyatlarni o'z ichiga olgan va shu bilan aqlli uskunalarni ishlab chiqish talablarini qondiradigan bir qator yuqori aqlli integratsiyalashgan robotli qo'shma motor mahsulotlarini ishlab chiqmoqda.
2 Mamlakat ichida va xalqaro miqyosda hozirgi tadqiqot holati
1956-yilda amerikalik fizik Jo Engelberger va ixtirochi Jorj Devol Unimation nomli robototexnika kompaniyasiga asos solishdi va u 1959-yilda dunyodagi birinchi sanoat roboti - Unimate-ni muvaffaqiyatli ishlab chiqdi.
General Motors birinchi marta 1961-yilda Nyu-Jersi shtatidagi zavodida sanoat ishlab chiqarishida robotlarni joriy qildi. 1969-yilda Yaponiya Unimation kompaniyasining robotlarini taqdim etdi, keyinchalik uning texnologiyasini Kawasaki Heavy Industries va Buyuk Britaniyada joylashgan KUKAI Corporation kompaniyalariga mos ravishda Yaponiya va Buyuk Britaniyada robot ishlab chiqarish operatsiyalari uchun litsenziyaladi. Yaponiya avtomobilsozlik sanoatining rivojlanishi bilan tobora ko'proq robotlar ishlab chiqarishda inson mehnatini almashtirdi va bu ularning amaliy qiymatini to'liq namoyish etdi. Natijada, Yaponiya sanoat robototexnikasini rivojlantirishga tobora ko'proq e'tibor qaratmoqda. Kawasaki Heavy Industries robot texnologiyalarini joriy etishda kashshof sifatida boshlanganidan so'ng, FANUC va Yaskawa kabi dunyoga mashhur robototexnika kompaniyalari paydo bo'ldi va Yaponiya global miqyosda ilg'or robototexnika texnologiyalarini o'zlashtirayotgan davlatlardan biriga aylandi.
1973-yilda Germaniyaning KUKA kompaniyasi Unimate robotini o'zgartirib, elektr motori bilan ishlaydigan birinchi olti darajali erkinlik roboti Famulusni yaratdi. 1974-yilda Shvetsiyaning umumiy elektr kompaniyasi bo'lgan ASEA (ABB ning salafi) dunyodagi birinchi to'liq elektr roboti IRB 6 ni mikroprotsessor tomonidan boshqariladigan va robot intellektini sezilarli darajada yaxshilaydigan tarzda ishlab chiqdi. 1978-yilda AQShda joylashgan Unimation Company o'zining PUMA sanoat robotini General Motors yig'ish liniyalarida keng qo'lladi, bu sanoat robotlarining amaliyligi va qiymatini yanada namoyish etdi va sanoat robototexnika texnologiyasining to'liq yetukligini belgilab berdi va shu bilan keyingi texnologik yutuqlar uchun mustahkam poydevor yaratdi.
Sanoat robototexnika rivojlanishining qirq yildan ortiq davri davomida texnologik yutuqlar uzluksiz davom etib kelmoqda. Biroq, xavfsizlik nuqtai nazaridan, robotlar odatda ma'lum ish joylariga o'rnatiladi va to'siqlar bilan izolyatsiya qilinadi, bu esa ularning odamlar bilan bir xil joyda yonma-yon ishlashiga to'sqinlik qiladi. Ushbu an'anaviy konfiguratsiya inson-robot hamkorligini cheklaydi va chinakam samarali hamkorlik operatsiyalariga erishishni qiyinlashtiradi. Ko'plab urinishlar va tadqiqotlarga qaramay, inson-robot hamkorligining xavfsiz bo'lishiga erishish sanoat robototexnika sohasida katta muammo bo'lib qolmoqda.
Faqat 2005-yilgacha Yevropa Ittifoqi tomonidan moliyalashtiriladigan yirik loyiha hamkorlikdagi robotlar konsepsiyasini joriy qilmadi. Ushbu tashabbus ABB, KUKA, Reis, Comau va Gudel kabi yetakchi sanoat robototexnika kompaniyalarini kichik va o'rta korxonalar uchun maxsus ishlab chiqilgan, ishchi kuchini autsorsingga bog'liqlikni kamaytirishga qaratilgan arzon, ixcham va moslashuvchan robotni birgalikda ishlab chiqish uchun birlashtirdi. Ushbu loyiha inson-robot hamkorligining salohiyatini aniq ko'rsatib berdi va hamkorlikdagi robotlar konsepsiyasi uchun mustahkam poydevor yaratdi.
Dastlabki hamkorlikdagi robotlar asosan an'anaviy sanoat robotlarining modifikatsiyalari va qo'llanilishi bo'lib, ularning dizayn falsafasi yoki ish rejimlarini tubdan o'zgartirmagan. 2005-yilda tashkil etilganidan beri Universal Robots inson ishchilari bilan birga xavfsiz ishlashga qodir hamkorlikdagi robotlarni ishlab chiqishga bag'ishlangan. 2009-yilda kompaniya dunyodagi birinchi hamkorlikdagi robot bo'lgan UR5 ni ishga tushirdi va bu davrning boshlanishini belgilab berdi. Keyinchalik, Rethink ikki qo'lli Baxter va yangi bir qo'lli Sawyer robotini taqdim etdi va asta-sekin hamkorlikdagi robototexnikani sanoat robototexnikasida tan olingan va qabul qilingan fan sifatida shakllantirdi. Ushbu yutuq kelajakdagi sanoat avtomatlashtirish va aqlli rivojlanish uchun yangi tushunchalar va yo'nalishlarni taqdim etdi.
5-rasm: UR5 roboti va Sawyer Baxter roboti
Xitoy Fanlar akademiyasining Shenyang avtomatlashtirish instituti bilan hamkorlikdagi Siasun Robot kompaniyasi birinchi marta 2015-yil noyabr oyida bo'lib o'tgan sanoat ko'rgazmasida Xitoyning ilg'or texnologik darajasini ifodalovchi yetti o'qli moslashuvchan hamkorlik robotini namoyish etdi. O'shandan beri Luoshi va Aobo kabi ko'plab mahalliy hamkorlik robot modellari asta-sekin tan olinmoqda.
Robot bo'g'inlariga kelsak, hamkorlikdagi robot bo'g'inlari va an'anaviy og'ir sanoat robotlarining bo'g'inlari o'rtasidagi asosiy farq ularning "moslashuvchanligida" yotadi. Bu moslashuvchanlik mexanik qattiqlikning pasayishi, inersiyaning pasayishi va momentni sezish qobiliyati orqali namoyon bo'ladi. Hozirgi vaqtda hamkorlikdagi robot qo'llarida qo'llaniladigan bo'g'in moslashuvchanligi asosan aniq pozitsiyani boshqarish va momentni boshqarishdan kelib chiqadi.
6-rasm. Hamkorlikdagi robotlarda integral bo'g'inning tipik tuzilishi
Joriy tadqiqotlarga umumiy nuqtai nazar shuni ko'rsatadiki, Xitoyning robototexnika rivojlanishi Qo'shma Shtatlar va Yaponiya kabi mamlakatlarnikiga qaraganda kechroq boshlangan. Hamkorlikdagi robotlar bo'yicha tadqiqotlar hali ham mavjud xalqaro mahsulotlardan sezilarli darajada orqada qolmoqda, asosiy to'siqlar garmonik reduktorlar va qo'shma motorli boshqaruv tizimlarida. Mahalliy hamkorlikdagi robotlar hozirda qo'shma boshqaruv imkoniyatlarini, ayniqsa boshqaruv aniqligi va aqlli boshqaruv nuqtai nazaridan yaxshilash uchun katta imkoniyatlarga ega. Bundan tashqari, global robototexnika tadqiqotlari texnologik taraqqiyotning asosiy xususiyatlari xavfsizlik, moslashuvchanlik va aql ekanligini ko'rsatadi. Robot bo'g'inlari yuqori darajada integratsiyalashgan boshqaruv-boshqaruv tizimlari va yuqori aqlga qarab rivojlanmoqda. Hamkorlikdagi robot bo'g'inlari an'anaviy markazlashtirilgan boshqaruvdan taqsimlangan boshqaruv-boshqaruv arxitekturalariga o'tgan bo'lsa-da, ular hozirda faqat motorli harakatlarni amalga oshiradilar, avtonom idrok etish, aqlli qaror qabul qilish va chaqqon bajarish imkoniyatlaridan mahrum bo'lib, bu esa nisbatan past darajadagi aqlga olib keladi. Aqlli robototexnika tizimlariga talabni kengaytirish uchun katta salohiyat mavjud.
Nashr vaqti: 2026-yil 22-may
