1.1 Заминаи тадқиқот
Бо пешрафти босуръати илму техника,қобилиятҳои интеллектуалӣтакмили минбаъдаро идома медиҳад, ки истеҳсоли интеллектуалиро ба як тамоюли бартаридошта дар рушди саноат табдил медиҳад. Масалан, маълумоте, ки Вазорати саноати иттилооти Чин нашр кардааст, нишон медиҳад, ки истеҳсоли интеллектуалии ватанӣ дар соли 2023 ба афзоиши назарраси 11,6% ноил гардид, ки ин далели талошҳои пайвастаи миллат ва навовариҳои технологӣ дар ин соҳа аст. Ғайр аз ин, шумораи навовариҳо дар байни корхонаҳои истеҳсоли интеллектуалӣ ба таври назаррас афзоиш ёфта, бахшҳоеро ба монанди истеҳсоли таҷҳизоти баландсифат, маводҳои пешрафта ва технологияҳои экологӣ фаро гирифтааст, ки инъикоси ҳаётан муҳим ва тағйироти амиқи соҳа мебошанд. Ин тамоюл на танҳо усулҳои анъанавии истеҳсоли истеҳсолотро инқилоб кардааст, балки инчунин навсозии саноатро суръат бахшида, ҳам самаранокӣ ва ҳам сифатро беҳтар кардааст. Хатҳои истеҳсолии автоматӣ ва роботҳои саноатӣ рӯз аз рӯз ҷои меҳнати инсонро гирифта истодаанд.
Бо пешрафтидавраи истеҳсоли интеллектуалӣ, хусусиятҳои технологии хеле автоматӣ ва интеллектуалии роботҳои саноатӣ бо талаботи афзояндаи саноати истеҳсолӣ барои дақиқии баланд, осонии амалиётӣ ва чандирӣ дар равандҳои истеҳсолӣ комилан мувофиқат мекунанд. Ин аҳамияти онҳоро дар истеҳсолот баланд бардошта, онҳоро ба як қувваи асосии пешбарандаи табдил ва навсозии саноатӣ табдил додааст. Роботҳои ҳамкорӣ - дастгоҳҳои саноатӣ, ки қодиранд ҳамкории байни мошинҳо ва ҳам роботҳои инсонро ба даст оранд - бо сабаби рафтори мустақил ва қобилиятҳои ҳамкорӣ ҳамчун самти калидӣ дар таҳқиқоти робототехника пайдо шудаанд ва онҳоро барои нақши бартаридошта дар робототехникаи саноатии оянда ҷойгир мекунанд. Дар технологияи роботҳои ҳамкорӣ, метрикаҳои самаранокии муҳаррики серво - аз ҷумла суръати вокуниши момент, дақиқии момент, дақиқии ҷойгиркунӣ, истеъмоли қувва ва устувории ҳарорат - мустақиман самаранокӣ, устуворӣ ва дақиқии ҳаракати роботро муайян мекунанд. Ҳамчун ядрои қудрати роботҳо, самаранокии системаҳои серво ба дақиқии ҳаракат ва эътимоднокии он таъсири ҷиддӣ мерасонад. Қобили зикр аст, ки муҳаррикҳои сервои муштарак дар ноил шудан ба дақиқии ҷойгиркунӣ нақши муҳим мебозанд. Муҳаррики аълои сервои муштарак ҳангоми вазифаҳои мураккаб ҷойгиркунии дақиқ ва ҳаракати устуворро таъмин мекунад ва бо ин васила самаранокии амалиётиро афзоиш медиҳад ва хатогиҳоро ба ҳадди ақал мерасонад.
Дар "Нақшаи панҷсолаи 14-ум барои рушди саноати роботҳо" ба пешбурди таҳқиқот оид ба пайвандҳои роботии ҳамгирошудаи интеллектуалӣ таъкид шудааст, ки чунин пайвандҳо барои роботҳои ҳамкорӣ махсусан мувофиқанд. Консепсияи тарроҳии хеле ҳамгирошудаи онҳо механизмҳои асосии фаъолкунанда, сенсорҳо ва драйверҳоро мустақиман ба худи пайванд дохил мекунад ва ҳар як пайвандро ба як воҳиди идоракунии мустақил табдил медиҳад. Бо беҳтар кардани сохтор ва тарҳбандии дохилӣ, меъмории идоракунии тақсимшуда шумораи кабелҳоро байни сатҳҳои гуногуни система ба таври назаррас коҳиш медиҳад ва бо ин васила хароҷоти нигоҳдориро кам мекунад ва эътимоднокии умумиро афзоиш медиҳад. Тарҳи модулӣ инчунин иваз ва нигоҳдории осонтари пайвандҳоро осон мекунад ва рақобатпазирии бозори роботҳои ҳамкорӣро ба таври назаррас афзоиш медиҳад.
Дарконсепсияи роботҳои ҳамкорӣбори аввал соли 1996 муаррифӣ шуд, ки фалсафаи тарроҳии он робототехникаи анъанавиро тавассути имкон додани амалиётҳои ҳамоҳангшуда байни роботҳо ва одамон дар хатҳои истеҳсолӣ инқилоб кард. Ин равиши ҳамкорӣ на танҳо аз самаранокӣ ва дақиқии роботҳо истифода мебарад, балки зеҳн ва чандирии инсонро низ муттаҳид мекунад ва самаранокӣ ва равонии амалиётиро беҳтар мекунад. Дар муқоиса бо роботҳои анъанавии саноатӣ, роботҳои ҳамкорӣ хусусиятҳои фарқкунандаро нишон медиҳанд ва худро ҳамчун як зеркатегорияи муҳим дар соҳаи робототехника муаррифӣ мекунанд. Ҳам сохторҳои физикии онҳо ва ҳам системаҳои идоракунии онҳо тағйироти назаррасро аз сар гузаронидаанд. Роботҳои анъанавии саноатӣ - ба монанди конфигуратсияҳои дасти роботӣ, ки дар расми 1 нишон дода шудаанд - асосан дар паллетизатсия, коркарди мавод, кафшер ва барномаҳои буридани лазерӣ истифода мешаванд. Дар ҳоле ки ин роботҳо дорои сахтии баланд, устувории сохторӣ ва қобилияти баланди борбардорӣ мебошанд, онҳо инчунин маҳдудиятҳо доранд: андоза ва массаи нисбатан калон, инерсияи назарраси ҳаракат, тарҳҳои калонҳаҷм бо чандирии заиф ва нотавонӣ дар иҷрои вазифаҳои васлкунии хеле чолокона. Илова бар ин, импулси назарраси инерсиалӣ ва ҳаракатҳои баландсуръати онҳо барои кормандон дар радиуси амалиётии онҳо хатари назарраси бехатарӣ эҷод мекунанд, ки зарурати амалиётро дар дохили минтақаҳои пӯшидаи пӯшида ба вуҷуд меорад.
Расми 1 Дастҳои роботии саноатии анъанавӣ ва роботҳои ҳамкорӣ
Роботҳои ҳамкорӣ имкон медиҳанд, ки ҳамзамон бо одамон дар фазоҳои муштарак кор кунанд ва дар дохили минтақаҳои ҳамкорӣ ба муоширати наздик мусоидат кунанд. Дар муқоиса бо дастҳои роботии анъанавӣ, роботҳои ҳамкорӣ одатан дар эффектори ниҳоии худ ҳадди аксар 20 кг бори гарон доранд ва масофаи амалиётии онҳо ба масофаи дасти инсон монанд аст. Сохтори онҳо нисбат ба дастҳои роботии саноатии анъанавӣ соддатар аст, ки дорои механизмҳои мураккаби интиқол мебошанд ва дар айни замон бозгашти қувваи ҳассос, чандирии сабук ва қобилиятҳои дарки қавӣ мебошанд. Ин хусусиятҳо ба онҳо имкон медиҳанд, ки ҳангоми муоширати одамон қувваро ба таври динамикӣ танзим кунанд ва аз зарари зӯроварона самаранок пешгирӣ кунанд. Дар натиҷа, роботҳои ҳамкорӣ метавонанд бо одамон барои иҷрои вазифаҳо бидуни ниёз ба монеаҳои анъанавии бехатарӣ бехатар ҳамкорӣ кунанд.
Роботҳои ҳамкорӣ дар амалиётҳои мустақими тамос бо одамон иштирок мекунанд; аз ин рӯ, бехатарӣ талаботи ҳатмӣ дар ҳамкории инсон ва робот мебошад. Ҳангоми истифодаи чораҳои техникӣ, аз қабили назорати ҷараён, назорати моменти момент, сенсорҳои тамос ва ошкоркунии бархӯрд, назорати қатъии қувваи амалиётӣ ва моменти гардиш барои пешгирии ҷароҳат ба кормандон муҳим аст. Системаҳои идоракунии интеллектуалии ронандагии роботҳо инчунин ба беҳсозии минбаъда барои идоракунии бехатарӣ ниёз доранд, ки имкон медиҳад идоракунии ҳамвори мутобиқшаванда тавассути ҳисобҳои динамикӣ ва моделсозии бар асоси нозир имконпазир гардад.
Дар як таҳқиқоти ахир, Федератсияи Байналмилалии Робототехника (IFR) таъкид кард, ки рушди ояндаи роботҳо асосан тамоюлҳоро ба самти соддагӣ, осонии истифода, чандирӣ ва ҳамкории бехатар нишон хоҳад дод. Роботҳои саноатӣ тадриҷан ба сатҳҳои баланди автоматикунонӣ ва зеҳнӣ ноил хоҳанд шуд; тарҳи қулайи онҳо монеаҳои амалиётиро коҳиш медиҳад ва ба корхонаҳои бештар имкон медиҳад, ки аз технологияи робототехника барои баланд бардоштани самаранокии истеҳсолот ба осонӣ истифода баранд. Дар айни замон, тарҳҳое, ки дорои чандирӣ ва қобилиятҳои ҳамкории бехатар мебошанд, ба роботҳо имкон медиҳанд, ки ба муҳитҳои гуногуни истеҳсолӣ беҳтар мутобиқ шаванд ва ҳамкории инсон ва роботро осон кунанд ва рушди интеллектуалӣ ва самараноки истеҳсолоти саноатиро минбаъд низ пеш баранд.
Расми 2: Минтақаи кории роботи ҳамкорӣ
1.2 Аҳамияти тадқиқот
Дар бозори кунунии робототехникаи муштарак, роботҳои ҳафт дараҷаи озодӣ барои доираи васеи амалиётӣ ва чандирии худ бартарӣ доранд. Ин роботҳо дараҷаҳои озодии изофиро таъмин мекунанд, ки имкониятҳои бештарро барои автоматикунонии саноатӣ ва истеҳсоли интеллектуалӣ пешниҳод мекунанд. Ҳар як дараҷаи озодӣ тавассути пайванди роботӣ ба даст оварда мешавад, ки ҳамчун омили муҳим дар муайян кардани кори роботӣ хизмат мекунад. Чор истеҳсолкунандаи асосӣ - FANUC, ABB, Yaskawa ва KUKA - ҳар кадоме дар бозуҳои анъанавии роботии саноатии худ системаҳои интиқоли алоҳидаро истифода мебаранд; аммо, онҳо асосан аз муҳаррикҳои серво, ки бо фишангҳои конусӣ, фишангҳои шпилькадор ё тасмаҳои синхронӣ ҷуфт карда шудаанд, барои интиқоли қувва ба пайвандҳо барои гардиш истифода мебаранд. Ин усулҳои интиқол андозаи пайвандҳои роботиро маҳдуд мекунанд. Дар ҳоле ки ба даст овардани дақиқии баланд имконпазир аст, миниатюризатсия душвор боқӣ мемонад. Тавре ки дар расми 3 нишон дода шудааст, роботҳои анъанавии саноатӣ ба шкафҳои идоракунии беруна ниёз доранд, ки дискҳои сервои моторро дар бар мегиранд, ки симҳои сершумори ҳар як муҳаррикро ба шкаф пайваст мекунанд ва бо ин васила ҷойгиркунии чандири системаҳои идоракуниро маҳдуд мекунанд.
Расми 3 Роботи саноатии анъанавӣ ва шкафи идоракунӣ
Бо назардошти он, ки конфигуратсияҳои анъанавии дастҳои роботии саноатӣ дигар наметавонанд ба талаботи роботҳои ҳамкорӣ ҷавобгӯ бошанд, ин пайвандҳо аз механизмҳои интиқоли анъанавӣ даст кашида, ба фалсафаи нави тарроҳӣ такя кардаанд. Ин равиш ба ноил шудан ба системаҳои сабук, пастшиддат ва хеле муттаҳидшуда тавассути муттаҳид кардани контроллер, драйвери серво ва муҳаррик дар дохили худи пайванд, ки пайвастҳои барқии аслӣ низ дар дохили он амалӣ карда мешаванд, тамаркуз мекунад. Танҳо шумораи ками интерфейсҳои идоракунӣ ба берун кушода мешаванд, ки ноқилҳои берунаро содда мекунад ва мураккабии муҳандисиро коҳиш медиҳад. Чунин тарҳро пайванди муттаҳидшуда меноманд.
Бо назардошти ниёзҳо ва тамоюлҳои кунунии рушд дар пайвандҳои роботҳои муштарак, тарҳрезии пайванди роботҳои муштараки ҳамгирошудаи сабук, пастшиддат, хеле ҳамгирошуда ва баландсифат махсусан муҳим аст. Чунин пайванди ҳамгирошуда ҳамаи ҷузъҳои муҳимеро, ки барои ҳаракати пайвандҳо заруранд, аз ҷумла фаъолкунандаҳо, контроллерҳо, драйверҳо ва сенсорҳо, дар бар мегирад ва метавонад мустақилона ҳамчун модули мустақил фаъолият кунад. Ҳангоми пайваст шудан ба контроллери асосӣ ё дигар модулҳо тавассути автобусҳои оддии барқ ва идоракунӣ, ин тарҳи хеле ҳамгирошуда, вале паст пайвастшаванда, миқёспазирии роботҳои муштаракро ба таври назаррас беҳтар мекунад. Бо истифода аз ин пайванди модулии ҳамгирошуда ва ҷуфт кардани он бо дастҳои роботии андозаи мувофиқ ва эффекторҳо, роботҳои ҳамкорӣ, ки ба талаботи гуногун мутобиқ карда шудаанд, метавонанд ба осонӣ васл карда шаванд.
Расми 4. Диаграммаи схемавии пайванди модулӣ
Таҳқиқот дар бораи пайвандҳои ҳамгирошуда барои роботҳои ҳамкорӣ ва системаҳои идоракунии сервои онҳо барои пешрафти робототехникаи ҳамкорӣ аҳамияти калон дорад. Технологияҳои асосии ин пайвандҳои ҳамгирошуда аз ду ҷузъи асосӣ иборатанд: коҳишдиҳандаҳои гармонӣ ва системаҳои идоракунии муҳаррики муштарак дар баробари алгоритмҳои идоракунии мувофиқи онҳо. Ширкати Zhixin Drive Technology (Shijiazhuang) Co., Ltd. таҳқиқоти худро ба системаҳои идоракунии муҳаррики муштарак барои роботҳои ҳамкорӣ тамаркуз мекунад ва таҳқиқоти амиқро дар бораи механизмҳои муҳаррики муштарак ва идоракунии муҳаррик анҷом медиҳад. Ширкат як қатор маҳсулоти муҳаррики ҳамгирошудаи роботҳои хеле интеллектуалиро таҳия мекунад, ки қобилиятҳои идоракунии чандиртар ва боэътимодро барои пайвандҳои роботҳои ҳамкорӣ фароҳам меоранд ва дар айни замон хусусиятҳои муҳимро ба монанди дарки худ, қабули қарорҳои интеллектуалӣ, иҷрои моҳирона ва назорати дақиқ дар бар мегиранд ва бо ин васила талаботи таҳияи таҷҳизоти интеллектуалиро қонеъ мегардонанд.
2 Вазъи ҷории тадқиқот дар дохил ва хориҷи кишвар
Соли 1956, физики амрикоӣ Ҷо Энгелбергер ва ихтироъкор Ҷорҷ Девол як ширкати робототехникаро бо номи Unimation таъсис доданд, ки бомуваффақият аввалин роботи саноатии ҷаҳон - Unimate --ро дар соли 1959 таҳия кард.
Ширкати General Motors бори аввал роботҳоро дар истеҳсоли саноатӣ дар корхонаи худ дар Ню Ҷерсӣ дар соли 1961 истифода бурд. Дар соли 1969, Ҷопон роботҳои Unimation-ро муаррифӣ кард ва баъдтар технологияи худро ба ширкатҳои Kawasaki Heavy Industries ва KUKAI Corporation, ки дар Британияи Кабир воқеъ аст, барои амалиётҳои истеҳсоли роботҳо дар Ҷопон ва Британияи Кабир иҷозатнома дод. Бо пешрафти саноати автомобилсозии Ҷопон, шумораи афзояндаи роботҳо ҷои меҳнати инсонро дар истеҳсолот гирифтанд ва арзиши амалии онҳоро пурра нишон доданд. Дар натиҷа, Ҷопон ба рушди робототехникаи саноатӣ таваҷҷӯҳи бештар зоҳир кардааст. Аз Kawasaki Heavy Industries ҳамчун пешрав дар қабули технологияи роботҳо сар карда, баъдан ширкатҳои машҳури робототехникаи ҷаҳонӣ, ба монанди FANUC ва Yaskawa, Ҷопон ба яке аз кишварҳое табдил ёфт, ки технологияҳои пешрафтаи роботиро дар саросари ҷаҳон азхуд мекунанд.
Соли 1973, ширкати олмонии KUKA роботи Unimate-ро тағйир дод, то аввалин роботи шашдараҷаи озодӣ, Famulus-ро, ки бо муҳаррики барқӣ кор мекунад, эҷод кунад. Соли 1974, ASEA (пешгузаштаи ABB), як ширкати умумии барқии шведӣ, аввалин роботи пурра барқии ҷаҳон, IRB 6-ро, ки аз ҷониби микропротсессор идора мешавад, таҳия кард, ки зеҳни роботиро ба таври назаррас беҳтар кард. Соли 1978, ширкати Unimation, ки дар ИМА воқеъ аст, роботи саноатии PUMA-и худро дар хатҳои васлкунии General Motors васеъ ҷойгир кард, ки ин амалия ва арзиши роботҳои саноатиро нишон дод ва камолоти пурраи технологияи робототехникаи саноатиро қайд кард ва бо ин васила заминаи мустаҳкамеро барои пешрафтҳои минбаъдаи технологӣ гузошт.
Дар тӯли беш аз чор даҳсолаи рушди робототехникаи саноатӣ, пешрафтҳои технологӣ пайваста идома доранд. Аммо, аз сабаби мулоҳизаҳои бехатарӣ, роботҳо одатан дар ҷойҳои кории мушаххас насб карда мешаванд ва бо панҷараҳои муҳофизатӣ ҷудо карда мешаванд, ки ба онҳо имкон намедиҳад, ки дар як фазо паҳлӯ ба паҳлӯ бо одамон кор кунанд. Ин конфигуратсияи анъанавӣ ҳамкории инсон ва роботро маҳдуд мекунад ва ба даст овардани амалиётҳои воқеан самараноки ҳамкорииро душвор мегардонад. Сарфи назар аз кӯшишҳо ва таҳқиқоти сершумор, ба даст овардани ҳамкории бехатари инсон ва робот як мушкили асосӣ дар соҳаи робототехникаи саноатӣ боқӣ мемонад.
Танҳо соли 2005 як лоиҳаи бузурги аз ҷониби ИА маблағгузорӣшуда консепсияи роботҳои ҳамкорӣ муаррифӣ шуд. Ин ташаббус ширкатҳои пешбари робототехникаи саноатӣ, аз қабили ABB, KUKA, Reis, Comau ва Gudel-ро барои таҳияи муштараки роботи дастрас, паймон ва чандир, ки махсус барои корхонаҳои хурду миёна тарҳрезӣ шудааст, муттаҳид кард ва ҳадафи он коҳиш додани вобастагӣ ба аутсорсинги қувваи корӣ буд. Ин лоиҳа ба таври возеҳ имкониятҳои ҳамкории инсон ва роботро нишон дод ва барои консепсияи роботҳои ҳамкорӣ заминаи мустаҳкам гузошт.
Роботҳои аввалини ҳамкорӣ асосан тағйирот ва татбиқи роботҳои анъанавии саноатӣ буданд, бе он ки фалсафаи тарроҳӣ ё режимҳои кори онҳоро ба таври куллӣ тағйир диҳанд. Аз замони таъсисёбӣ дар соли 2005, Universal Robots ба таҳияи роботҳои ҳамкорӣ, ки қодиранд дар баробари коргарони инсон бехатар кор кунанд, бахшида шудааст. Дар соли 2009, ширкат UR5-ро - аввалин роботи ҳамкорӣ дар ҷаҳон - ба кор андохт, ки оғози ин давраро қайд кард. Баъдтар, Rethink Baxter-и дугона ва роботи нави Sawyer-и якдастаро муаррифӣ кард ва тадриҷан робототехникаи ҳамкорӣ ҳамчун як соҳаи эътирофшуда ва қабулшуда дар робототехникаи саноатӣ муқаррар кард. Ин пешрафт фаҳмишҳо ва самтҳои навро барои автоматикунонии саноатии оянда ва рушди интеллектуалӣ фароҳам овард.
Расми 5: Роботи UR5 ва роботи Sawyer Baxter
Ширкати роботҳои Сиасун, ки бо Институти автоматикунонии Шеньяни Академияи илмҳои Чин алоқаманд аст, бори аввал роботи чандири ҳамкорӣ бо ҳафт меҳварро, ки сатҳи пешрафтаи технологии Чинро ифода мекунад, дар Намоишгоҳи саноатӣ дар моҳи ноябри соли 2015 муаррифӣ кард. Аз он вақт инҷониб, моделҳои сершумори роботҳои ҳамкорӣ бо ватанӣ, ба монанди Луоши ва Аобо, тадриҷан эътироф ёфтаанд.
Дар мавриди пайвандҳои роботӣ, фарқи асосии байни пайвандҳои роботии ҳамкорӣ ва пайвандҳои роботҳои саноатии анъанавии вазнин дар "чандирӣ"-и онҳост. Ин чандирӣ тавассути сахтии механикии пасттар, кам шудани инерсия ва қобилияти эҳсос кардани моменти гардиш зоҳир мешавад. Дар айни замон, чандирии пайвандҳое, ки дар дастҳои роботии ҳамкорӣ истифода мешаванд, асосан аз назорати дақиқи мавқеъ ва назорати моменти гардиш бармеояд.
Расми 6 Сохтори маъмулии пайванди ҳамгирошуда дар роботҳои ҳамкорӣ
Шарҳи таҳқиқоти кунунӣ нишон медиҳад, ки рушди робототехника дар Чин нисбат ба кишварҳое ба монанди Иёлоти Муттаҳида ва Ҷопон дертар оғоз ёфтааст. Таҳқиқот дар бораи роботҳои ҳамкорӣ то ҳол аз маҳсулоти мавҷудаи байналмилалӣ хеле қафо мондааст ва мушкилоти асосӣ дар коҳишдиҳандаҳои гармонӣ ва системаҳои идоракунии муҳаррики муштарак мебошанд. Роботҳои ҳамкории дохилӣ айни замон имконоти зиёдеро барои беҳтар кардани қобилиятҳои идоракунии муштарак, бахусус аз ҷиҳати дақиқии идоракунӣ ва идоракунии интеллектуалӣ доранд. Ғайр аз ин, тамоюлҳои ҷаҳонии таҳқиқоти робототехника нишон медиҳанд, ки бехатарӣ, чандирӣ ва зеҳн хусусиятҳои асосии пешрафти технологӣ мебошанд. Пайвандҳои робот ба сӯи системаҳои хеле ҳамгирошудаи идоракунии муҳаррик ва зеҳни бештар таҳаввул меёбанд. Гарчанде ки пайвандҳои роботҳои ҳамкорӣ аз идоракунии анъанавии мутамарказ ба меъмории тақсимшудаи идоракунии муҳаррик гузаштаанд, онҳо айни замон танҳо амалҳои муҳаррикро иҷро мекунанд ва қобилиятҳои дарки мустақил, қабули қарорҳои интеллектуалӣ ва иҷрои моҳирона надоранд, ки боиси сатҳи нисбатан пасти зеҳн мегардад. Имкониятҳои назаррас барои афзоиши талабот ба системаҳои робототехникаи интеллектуалӣ боқӣ мемонанд.
Вақти нашр: 22 майи соли 2026
