Робот kuka своими руками

Роботы KUKA

То, что вчера казалось эксклюзивным, сегодня уже поставлено на конвейер. Одновременно растет и качество, и количество. На заводе BMW в Мюнхене площадью 500 тыс. кв. метров 650 роботов ежедневно изготавливают почти 900 машин. Трудятся неустанно. Но эти трудяжки были рождены не здесь, а совсем в другом месте – в KUKA Robotics — в Аугсбурге, городе, расположенном на юго-западе Баварии. 150 сотрудников этой компании производят до 10 тыс. промышленных роботов в год. Здесь никто не боится, что их творения захватят мир – здесь все любят свои детища. Все, включая директора Удо Ирса.

Робот всегда готов прийти нам на помощь, но мы не всегда готовы ему помочь.

Дело в том, что если он сделает что-то не так, ответственность всегда лежит на программисте. Умный механизм на самом деле не может сам принимать решение, он только выполняет инструкции, которые пишет программист.

Внешний вид и возможности. Человек против робота

Порой робот состоит только из одной руки. У него нет ни ног, ни головы. Но в большинстве случаев этого бывает достаточно – хватает в полной мере. Ведь рука, которая занимается производством машин, состоит из 750 деталей. Это в 3 раза превышает количество косточек в скелете человека. Рука KUKA состоит их плеча, предплечья, локтя и запястья, но, в отличие от человека, на этом тело робота заканчивается. Правда человеческая рука может принимать бесконечное число положений, части же робота могут лишь вращаться вокруг одной оси, но этот недостаток компенсируется количеством вращаемых деталей.

Помимо необычайной гибкости есть еще одно преимущество – сила. Чтобы придать роботу настоящую силу, на каждую руку устанавливается не менее шести двигателей. Таким образом, мощность увеличивается до мощности машины, а крутящий момент и вовсе превосходит аналогичные показатели у автомобилей. Благодаря такой мощи можно с легкостью поднять 1300 кг на высоту до 3 метров.

Сила и гибкость есть, а как насчет точности? Вряд ли кто-то захочет видеть у себя на производстве большие неуклюжие автоматизированные системы. Секрет повышенной точности кроется в моторе. Движение обеспечивают так называемые шаговые двигатели. Электромагниты, используемые в моторах, могут обеспечить точность до десятой доли миллиметра (0,1 мм). Так действовать могут только самые опытные специалисты. Но пока у нас есть одно преимущество: ни один робот не достиг еще той ловкости, с которой человек орудует своими пальцами. Но это, и это следует подчеркнуть, временно. Даже сегодня KUKA уже научились преодолевать подобный недостаток. Дело в том, что роботы могут менять запястья в зависимости от предстоящих манипуляций. С помощью разных наконечников один и тот же роботизированный механизм может выполнять как грубую, так и очень тонкую аккуратную работу.

Но все же главное, что отличает нас от них, — возможность самостоятельно принимать решения. Робот же лишь может выполнять алгоритм, который ему прописывают.

В 1961 году, когда был создан первый экземпляр робота, его сопровождал компьютер размером с железнодорожный вагон. В наше время специалист задает программу в трехмерном редакторе и сохраняет ее на носителе размером с мизинец – флеш-память. Затем он вставляет флешку в блок управления – и все, автоматическая система сможет проделывать одну и ту же операцию бесконечное количество раз и практически без ошибок.

Некоторые считают, что умные механизмы могут писать картины не хуже Рембранта, потому что у художника не было под рукой компьютера и планшета! Сейчас есть и такие роботы, которые управляются рукой человека. Они запоминают все движения и в точности повторяют их.

Недавно призванные в армию Кука роботы проводят тренировки в отдельных клетках на случай, если они вдруг вздумают устроить революцию (так производится их тестирование). Позже они отправятся в разные точки света, чтобы изо дня в день выполнять одни и те же операции. Например, на заводе BMW им придется ежедневно работать на конвейере протяженностью чуть менее 12 километров. Кузов машины создается в течение 3-х минут с помощью 12-ти синхронно работающих механических рук. Затем менее чем за 5 минут он красится.

Но не стоит забывать одну простую истину, что робот хорош настолько, насколько его сделает таким человек. Как роботы, занятые сваркой, справляются в России, в частности на заводе Ростсельмаш, читайте в следующей статье (кликните на выделенном слове мышью).

Обязательно посмотрите видео. Очень интересно и познавательно. Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать!

Источник

Реализация робототехнических задач на платформе KUKA youBot, часть 1

Уважаемые читатели Geektimes, вас приветствует Студенческое конструкторское бюро (Robotics engineering department или RED) кафедры СУиИ Университета ИТМО. О нас уже писали в блоге нашего университета.

В рамках программы развития университета RED преследует несколько целей, и одна из них – участие в студенческой соревновательной робототехнике на международном уровне. В качестве стартовой платформы были выбраны популярные международные соревнования RoboCup. На RoboCup присутствуют несколько видов состязаний, от робофутбола до соревнований социально-ориентированных роботов, которые проводятся в разных странах с 1997 года. Российские команды тоже участвовали в соревнованиях и занимали призовые места.

Исходя из технической оснащенности RED и анализа конкурентной среды одной из возможных категорий соревнований стал RoboCup@Work, где множество промышленных манипуляторов соревнуются в выполнении типичных для них задач. Во многом этот выбор обусловлен тем, что кафедра располагает парой промышленных роботов youBot, созданных компанией KUKA. youBot – это всенаправленная мобильная платформа, на которой установлен манипулятор с пятью степенями свободы, с двухпальцевым захватом. В комплект входят: лазерный дальномер URG-04LX-UG01 от Hokuyo Automatic Co. с дальностью измерения 5600 мм на 240°, с помощью которого можно реализовать локализацию и мапинг; устройство распознавания движения ASUS Xtion, аналогичный Microsoft Kinect. Создатели представляют робота прекрасно подходящим для сферы образования.

На борт контроллера youBot можно установить ОС (в нашем случае Ubuntu 12.04), что позволяет запускать управление сразу на компьютере, встроенном в робота. Связь с роботом осуществляется через Wi-Fi-модуль.

Работа на youBot – действительно прекрасная возможность познакомиться с промышленными манипуляторами. Но для начала нам нужно испытать себя и youBot в деле.

Было решено реализовать на youBot очевидную для подобного рода передвигающихся манипуляторов задачу – найти и захватить целевой объект. Алгоритм программы следующий:

1. Локализация и мапинг: определение местонахождения целевой площадки, на которой стоит объект, среди препятствий (в качестве препятствий выступают невысокие доски – «стены») с последующим приближением к площадке.
2. Распознавание объекта: поиск объекта, который покоится на площадке, и получение его координат.
3. Захват объекта с помощью полученных координат и его перенос в нужное местоположение.

Задача локализации решается с помощью вышеуказанного лазерного дальномера, а задача распознавания – с помощью ASUS Xtion. Все что нам нужно – написать программы, обрабатывающие данные с этих датчиков (благо, что существуют готовые открытые библиотеки для этих целей), а также каким-то образом реализовать захват объекта. Кроме того, нужно объединить все три части задачи в единую систему.

Управление youBot, обработка данных и «общение» между датчиками и роботом мы решили осуществить с помощью Robot Operating System. На Хабре уже были статьи про ROS и про роботов, работающих с ее помощью. Например, здесь рассказано про замечательную реализацию робота-гексапода, начиная от разбора железа и проектирования модели до объединения всех узлов под контролем ROS.

На всякий случай напомним, что ROS – фреймворк для работы с роботами, облегчающий разработку и объединение разных программных компонентов. ROS используется как в любительских и образовательных проектах, так и для разработки программ промышленных роботов. Стоит отметить, что в данный момент разрабатывается вторая версия ROS, которая обещает включить в себя еще больше возможностей для разработки роботов.

ROS обеспечивает многие службы стандартной ОС: аппаратная абстракция, низкоуровневый контроль устройств, передача сообщений между процессами и управление пакетами. ROS состоит из двух частей: непосредственно ядра программного обеспечения ros, и ros-pkg, набора пакетов (package), внутри которых содержится какие-либо данные, библиотеки, исполняемые и конфигурационные, логически объединенные в полезный модуль.

Основными концепциями общения компонентов в ROS являются ноды (node), сообщения (message) и топики (topic). Нода – это запущенный процесс, который умеет общаться с другими процессами. Топик – именованный канал, соединяющий различные ноды. ROS основан на архитектуре графов, где обработка данных происходит в нодах, которые могут получать и передавать сообщения между собой. Эти сообщения публикуются в топиках, которые разделяют сообщения на группы интересов. Когда некоторой ноде необходимо получать сообщения с определенными данными, эта нода подписывается на определенный топик. Благодаря этому между нодами возникает отношения «подписчик-издатель» (publisher-subscriber).

В нашем случае ядро ROS запускается на самом контроллере youBot, и там организуется граф обработки данных между тремя нодами-программами (локализацией, распознаванием объекта и его захватом). Эти ноды публикуют в соответствующие топики данные о своей работе, будь то информация о достижении роботом целевой платформы или координаты объекта. На три топика подписана главная управляющая нода, которая следит за работой трех остальных, а команды публикует в специальный топик, на который подписаны управляемые ноды. Поэтому граф управления выглядит так:

Для ускорения работы мы разделились на три команды, каждая из которых должна была реализовать одну из трех нод.

В следующей статье мы расскажем, как нам удалось реализовать локализацию, и что мы для этого использовали.
Оставайтесь с нами.

Источник

Быстрое программирование робота: путем ручного перемещения с помощью KUKA ready2_pilot

Автоматизация дает предприятиям много преимуществ, прежде всего, при выполнении опасных, трудных или монотонных операций. Однако до сих пор основным препятствием на пути к автоматизации остается программирование. Как легко и просто обучить механического помощника необходимым операциям? Путем ручного перемещения: отличное решение, которое предлагает KUKA ready2_pilot.

Вариантов операций, проводимых роботами на предприятии, бесконечное количество: сварка, сверловка, склейка – это лишь три примера из многих задач, которые машины могут выполнять, демонстрируя высокую скорость и стойкость, а также обеспечивая неизменно высокое качество. Тем не менее, автоматизация производства одновременно предполагает также дигитализацию. Как правило, для использования в промышленности недостаточно лишь установить роботы в нужном месте. Необходимо также освоить систему управления и программное обеспечение роботов. И именно это является сложной задачей для многих предприятий. Согласно результатам исследования отраслевого союза Bitkom и Центрального объединения союзов немецких ремесленников (ZDH) 81 процент опрошенных предприятий открыты для инноваций, но одновременно 64 процента предприятий боятся применять цифровые технологии.

Ручное перемещение вместо затратного программирования

Путем ручного перемещения с помощью кнопки управления оператор управляет роботом.

Весь пакет для «easy programming»: программирование путем ручного перемещения с помощью ready2_pilot от KUKA.

Обучение робота путем ручного перемещения

Так же просто, как и при самостоятельном выполнении операций: программирование промышленных роботов путем ручного перемещения с помощью ready2_pilot

Беспроводной пакет управления роботом: KUKA ready2_pilot

Обучение роботов путем ручного перемещения – ощущение самостоятельного выполнения операций

Вспомогательным элементом выступает кнопка управления наподобие 6-мерной мыши на KUKA smartPAD, которая допускает перемещение во всех направлениях и распознает также команды перемещения вперед и назад. Кнопка управления в несколько простых действий устанавливается прямо на робот и отличается очень высокой степенью чувствительности. Таким образом, можно выполнить необходимые рабочие операции непосредственно на заготовке. Весомое преимущество: даже пользователи с недостаточным опытом быстро осваивают такой принцип работы и легко «поручают» роботу необходимые задачи – и это без необходимости проходить профильное обучение или получать нужные сертификаты. Кроме того, используемая кнопка управления является многофункциональной. Она может устанавливаться на роботы любого типа, следовательно, инвестиции в приобретение такой системы окупаются в кратчайшие сроки.

Главный компонент ready2_pilot: кнопка управления для точного ручного перемещения промышленного робота.

Благодаря нашей системе ready2_pilot работники действуют практически рука об руку с роботом. Перемещение манипулятора ощущается как самостоятельное выполнение сварки, сверловки или склейки.

Дитер Ротенфуссер, руководитель портфеля проектов Handling, Machining & Processing в компании KUKA

Источник

Роботы KUKA для производства, их типы и возможности

История KUKA

История KUKA началась в 1898 году с Иоганна Иосифа Келлера и Якоба Кнаппича, основавших в Аугсбурге завод по производству ацетиленового газа для бытового и уличного освещения. Всего через несколько лет после основания компании, повсеместное внедрение электричества привело к резкому падению цены на ацетиленовый газ. Несмотря на это, Keller und Knappich GmbH расширяет свое производство, чтобы обеспечить газом новую технологию: кислородно-ацетиленовую сварку. С начала XX века, для экономии букв в телеграфных сообщениях, компания стала использовать привычное сегодня название KUKA.

С 1920 года компания KUKA, используя свой многолетний опыт в сварке и резке металла, стала ведущим немецким производителем больших контейнеров и специализированных автомобильных кузовов для коммунальной техники. Полученные средства KUKA инвестирует в точную механику – от передовых для того времени пишущих машинок до машин для текстильной промышленности.

С 1950 годов прошлого века компания занимается автоматическими сварочными линиями, работающими на производстве холодильников и стиральных машин. В 1956 KUKA, совместно с Volkswagen AG, устанавливает первую в мире многоточечную сварочную линию для автомобильного производства.

В 1971 году первая в Европе роботизированная сварочная линия построена для Daimler-Benz. Считается, что именно с этого момента в компании увидели будущее робототехники и решили приложить все усилия, чтобы занять этот, пока еще пустой, рынок.

1973 – FAMULUS – первая роботизированная разработка от KUKA. Первый робот с шестью осями и с электроприводом стал настоящим прорывом для автомобильной промышленности.

1985 – KUKA представляет роботизированный манипулятор Z-образной формы, конструкция которого имеет три поступательных и три вращательных движения, что в сумме дает шесть степеней свободы.

1996 – На Ганноверской выставке KUKA представила первый в мире роботизированный контроллер на базе ПК с операционной системой Windows CE. Впервые для оператора стало возможным управлять роботом в режиме реального времени через устройство в виде 6D-мыши. Пользовательский интерфейс KUKA также позволял выполнять программирование сложных последовательностей действий.

1999 – KUKA представляет дистанционную диагностику и управление для промышленных роботов. Эта технология позволила исправлять и устранять ошибки через Интернет, а также проложила дорогу совершенно новым продуктам компании: IaaS (инфраструктура как сервис), PaaS (платформа как сервис), SaaS (сервис как услуга) и концепции гибкого производства «Smart factory».

2000 – KUKA представляет первый свободно-программируемый PLC-контроллер, соответствующий стандарту IEC 611310.

2004 – Внедрение технологии RoboTeams позволяет нескольким роботам KUKA беспрепятственно работать вместе, занимая на 20% меньше места.

2005 – KUKA разрабатывает интеллектуальную технологию Safe Robot, позволяющую рабочим безопасно входить в защищенную зону в рабочем пространстве промышленного робота. Safe Robot заставляет машину остановиться, если человек или препятствие пересекают его путь движения.

2006 – KUKA выпускает линейку легких 7-осевых роботов, которые весят всего 14 кг. Обучение робота осуществляется путем ручного управления непосредственно манипулятором.

2007 – сверхмощный KUKA KR 1000 Titan – первый промышленный робот грузоподъемностью 1000 кг, что подтверждено Книгой рекордов Гиннесса.

2012 – KUKA запускает серию малых высокоточных роботов KR Agilus.

2013 – Выпущен первый серийный коллаборативный робот, пригодный для совместной работы с человеком «LBR iiwa» – «интеллектуальный помощник на производстве».

2014 – KUKA открывает новый завод по производству роботов в Шанхае. Также Reis GmbH & Co. KG Maschinenfabrik становятся частью KUKA AG. Другим приобретением был Alema Automation SAS, поставщик решений для автоматизации в аэрокосмической промышленности. А благодаря слиянию с Swisslog Holding AG, KUKA получает доступ к таким особенно привлекательным рынкам, как складская логистика и индустрия здравоохранения. Обновленная компания стала именоваться KUKA Industries GmbH & Co, сохранив при этом хорошо известный бренд «KUKA».

Продукты KUKA

Сегодня KUKA создает линейку продуктов, исходя из концепции объединения передовых идей мехатроники с облачными технологиями и мобильными платформами. Интеллектуальные решения для автоматизации и сотрудничество со всеми подразделениями заказчика позволяют KUKA не только продавать отдельное оборудование, но и создавать полные производственные линии. Основными продуктовыми направлениями KUKA являются:

Робототехнические системы – промышленные роботы в широком диапазоне версий, с различной грузоподъемностью и для любого применения в любой отрасли.

Производственные машины – позволяют интегрировать стандартизированные системы и компоненты в индивидуальные производственные процессы.

Производственные системы KUKA – консультация, планирование и разработка соответствующих процессов и систем полного цикла.

Мобильность – движущая сила Industrie 4.0. KUKA разрабатывает концепции мобильности для всех этапов промышленного производства.

Технологические процессы – от специальных сварочных процессов до пайки и других методов соединения.

Классификация роботов

Разделение промышленных роботов по категориям у KUKA достаточно условное, модели из разных классов могут с одинаковым успехом использоваться в одной и той же задаче. KUKA придерживается философии, что комплексное роботизированное решение должно подбираться под производственную задачу, а не наоборот, когда для робота пытаются придумать способы использования.

Соответственно, роботы KUKA имеют большую вариативность в способах применения, смена или корректировка выполняемой задачи для них вполне естественный процесс. Также KUKA предпочитает рассматривать каждое свое устройство не как отдельный механизм, а как часть модульной производственной линии, которая может быть гибко перестроена на выпуск любой продукции. Кроме того, модели различных классов могут быть смонтированы в качестве единого устройства. Например, роботизированный манипулятор может быть установлен на мобильной или портальной платформе.

Промышленные роботы

Ниже представлены классы промышленных роботов KUKA, с таблицами отличий разных моделей.

Маленькие роботы (до 10 кг)

Эти компактные высокоскоростные устройства предназначены для прецизионной работы с миниатюрными деталями в производственных ячейках размером всего 600 x 600 мм. Роботы серии AGILUS идеально подходят для сборки компонентов в электронной промышленности, высокоточной обработки, крепления винтами, склеивания, упаковки и проверки. KUKA AGILUS выпускаются в вариантах для обычного производства, для чистого производства, для работ в стерильной среде, а также в водонепроницаемом и взрывозащищенном исполнениях.

Полезная нагрузка, кг

Рабочая зона, мм

541 726 901 901 1101 Вариант исполнения в зависимости от окружающей среды Обычный

«Чистая комната»
(-CR) Обычный (-2)

«Чистая комната»
(-CR)

«Водо- непроницаемый»
(-WP)

«Взрыво- защищенный»
(-EX) Обычный (-2)

«Чистая комната»
(-CR)

«Водо- непроницаемый»
(-WP)

«Взрыво- защищенный»
(-EX) Обычный

«Чистая комната»
(-CR)

«Водо- непроницаемый»
(-WP)

«Взрыво- защищенный»
(-EX) Обычный (-2)

«Чистая комната»
(-CR)

«Водо- непроницаемый»
(-WP)

«Взрыво- защищенный»
(-EX)

Потолок
Пол
Стена Потолок
Пол
Стена
Угол Потолок
Пол
Стена
Угол Потолок
Пол
Стена
Угол Потолок
Пол
Стена
Угол

Небольшая нагрузка (5-20 кг)

Семейство продуктов KR CYBERTECH оптимизировано для прецизионного применения в условиях непрерывного производства, таких как дуговая сварка, нанесение клеев и герметиков. Даже на максимальной скорости работы точность позиционирования составляет 0,04 мм. Отличительная особенность серии CYBERTECH — возможность работы инструмента значительно ниже уровня установки робота.

KR CYBERTECH ARC nano KR CYBERTECH nano KR 6 R1820 arc HW KR 8 R1420 arc HW KR 8 R1620 arc HW KR 6 R1820 KR 8 R1620 KR 10 R1420 Полезная нагрузка, кг 6 8 8 6 8 10

Рабочая зона, мм

Вариант исполнения в зависимости от окружающей среды

Обычный Обычный Обычный Обычный

Защищенный
(-HP) Обычный

Защищенный
(-HP) Обычный

Защищенный
(-HP) Способы монтажа Потолок
Пол
Стена
Угол Потолок
Пол
Стена
Угол Потолок
Пол
Стена
Угол Потолок
Пол
Стена
Угол Потолок
Пол
Стена
Угол Потолок
Пол
Стена
Угол

KR CYBERTECH ARC	KR CYBERTECH
KR 8 R2100-2 arc HW	KR 8 R2010-2	KR 12 R1810-2	KR 16 R1610-2	KR 16 R2010-2	KR 20 R1810	KR 20 R2010 KS-F	KR 22 R1610-2
Полезная нагрузка, кг	8	8	12	16	16	20	20	22
Рабочая зона, мм	2101	2013	1813	1612	2013	1813	2010	1612
Вариант исполнения в зависимости от окружающей среды	Защищенный	Обыч.	Обыч.	Обыч.	Обыч.	Обычный «Чистая комната» (-CR) «Пищевой» (-HO) «Литейный цех» (-F)	«Литейный цех»	Обыч.
Способы монтажа	Потолок Пол Стена Угол	Потолок Пол Стена Угол	Потолок Пол Стена Угол	Потолок Пол Стена Угол	Потолок Пол Стена Угол	Потолок Пол Стена Угол	Пол	Потолок Пол Стена Угол

Средняя нагрузка (30-60 кг)

Серия роботов для работы в экстремальных условиях литейного производства, малярных, сварочных и погрузочно-разгрузочных работ. Специальная конструкция обеспечивает изоляцию узлов от агрессивной внешней среды и большой межрегламентный период.

KR 30 KR 60 Полезная нагрузка, кг 16 (-L16-2-)
30 (-HA-, -3-, -4-) 16 (-L16-2-)
30 (-L30-)
45 (-L45-)
60 (-HA-, -3-, -4-) Рабочая зона, мм 3102 (-L16-2-)
2033 (-HA-, -3-)
2233 (-4-) 2952 (-L16-2-)
2429 (-L30-)
2230 (-L45-)
2033 (-HA-, -3-)
2628 (L30-4-)

в зависимости от окружающей среды

«Литейный цех» Обычный

«Литейный цех» Способы монтажа Потолок
Пол Потолок
Пол

Высокая нагрузка (80-300 кг)

Серия KR QUANTEC была разработана на основе многолетнего опыта KUKA в области автоматизации. Результат: надежное, универсальное и эффективное решение для любой производственной среды. Модульная система обеспечивает гибкую комплектацию роботов, а хорошая доступность узлов и агрегатов сокращает время обслуживания. Роботы серии QUANTEC могут быть оптимизированы для большей скорости или для большей точности выполнения работ. Короткие тормозные пути роботов облегчают разработку компактных роботизированных ячеек.

Полезная нагрузка, кг

120 150 180 210 240 250 300 Макс. радиус действия, мм

от окружающей среды

Стандарт Стандарт Стандарт Стандарт Стандарт Стандарт Стандарт

Пол Пол Пол Пол Пол Пол Пол

Сверхмощные роботы (300-1300 кг)

Сверхмощные шестиосевые роботы с открытой кинематической системой и беспрецедентной грузоподъемностью точно и быстро справляются с обработкой тяжелых грузов на расстояниях до 6,5 метров. Камни, стекло, стальные балки, компоненты для судов и самолетов, мраморные блоки, сборные железобетонные детали — все эти тяжелые нагрузки не представляют проблемы для сверхмощных роботов KUKA. Для особых областей применения существует вариант Foundry с наилучшим соотношением рабочей зоны / полезной нагрузки, или версия робота для укладки тяжелых грузов до 1,3 тонн.

KR 360 FORTEC KR 500 FORTEC KR 600 FORTEC KR 1000 titan Полезная нагрузка, кг 240-360 340-500 420-600 Рабочая зона, мм 2826-3326 2485-3326 2826-3326

от окружающей среды

Специальные модели

PA – серия роботов для укладки груза на поддоны — паллетайзеры. Паллетайзеры этой серии быстро и точно выкладывают тяжелые грузы с оптимальным временем цикла. Невосприимчивы к пыли и воде, все системы электроснабжения находятся внутри корпуса.

Полезная нагрузка, кг

Рабочая зона, мм

от окружающей среды

Обычный Обычный Обычный Обычный

Пол Пол Пол Пол

Коллаборативная робототехника

LBR iiwa – первый серийно выпущенный чувствительный коллаборативный робот, который может работать совместно с человеком. LBR — сокращение от немецкого «Leichtbauroboter» (робот легкой конструкции), iiwa – от английского «intelligent industrial workassistant» (умный промышленный ассистент). Коллаборативный чувствительный LBR iiwa имеет два исполнения, грузоподъемностью 7 и 14 кг. Двигатели роборуки KUKA способны мгновенно реагировать на препятствие своему движению и останавливаться. Благодаря тому же принципу обратной связи коллаборативные роботы способны запоминать те действия, которым их обучает оператор путем перемещения манипулятора вручную.

Полезная нагрузка, кг

Макс. радиус действия, мм

от окружающей среды

Стандартный «Чистая комната» Стандартный «Чистая комната»

Мобильные платформы

OmniMove

KUKA OmniMove — транспортная платформа для тяжелых грузов. Несмотря на свои огромные размеры и грузоподъемность, он перемещается быстро и безопасно, а его радиус действия можно расширить с помощью автономного источника питания. OmniMove управляется вручную или автоматически по радиоканалу, точность позиционирования составляет +/- 3 мм.

Специально разработанные колеса позволяют мобильной сверхпрочной платформе двигаться в любом направлении и даже вращаться на месте. Сложная навигационная система KUKA Navigation Solution обеспечивает автономное маневрирование без риска столкновения и не требует специально сделанной разметки пола. Модульная конструкция позволяет KUKA OmniMove свободно масштабироваться по длине или ширине. Платформа имеет грузоподъемность до 90 тонн и, в максимальной версии, достигает длины до 30 метров.

TripleLift

KUKA Triple Lift — это мобильная подъемная платформа для работы на высоте до восьми метров. Высота подъема плавно регулируется с помощью гидравлических телескопических цилиндров. Подъем до максимальной высоты происходит за 120 секунд. Даже в полностью поднятом положении платформа остается очень стабильной.

Технология всенаправленного колеса Mecanum позволяет KUKA Triple Lift перемещаться линейно и вращаться на одном месте. Специальные колеса Mecanum изготовлены из отдельных бочкообразных роликов, что позволяет каждому из них двигаться самостоятельно, независимо от других колес. Даже при максимальной загрузке в 1000 кг платформа способна перемещаться с точностью +/- 5 мм.

Дополнительные бамперы с контактными полосами обеспечивают безопасную остановку платформы в случае столкновения. Двухканальный контроль скорости обеспечивает дополнительную безопасность. Управление платформой осуществляется по радиоканалу.

Линейные кинематические системы

Линейные кинематические системы позволяют использовать широкие рабочие области благодаря большому радиусу действия осей. Например, ось 1 может достигать 45 000 миллиметров. Радиус действия оси 2 варьируется от 500 до 2 000 миллиметров, в то время как ось 3 имеет радиус действия до 3 000 миллиметров. Рабочее пространство возле робота может использоваться полностью, за исключением области для монтажа колонны. Линейные кинематические системы доступны с грузоподъемностью от 16 до 600 кг на три оси. Также есть возможность увеличить предельные нагрузки для осей. В зависимости от размера робота, продольная ось может нести максимально до 1100 кг, а поперечная – до 375 кг.

Модель	Полезная нагрузка, кг	Количество осей	Повторяемость	Вес*, кг
RL16	16	3	± 0,1 мм	305
RL50	50	3	± 0,1 мм	650
RL80	80	3	± 0,1 мм	1200
RL130	130	3	± 0,2 мм	2450
RL300	300	3	± 0,3 мм	2450
RL600	600	3	± 0,3 мм	2500

* Указан собственный вес робота без дополнительного инструмента.

Портал лазерной резки

Портал KUKA KR70 LP для лазерной резки второго поколения — динамичное сочетание легкого дизайна, гибкого управления и роботизированной технологии. KR70 LP был специально оптимизирован для лазерной резки сложных деталей. Модульная структура KR70 LP позволяет использовать рабочие пространства объемом до 90 м³.

Благодаря интеграции широкого спектра производственных лазеров и новейших оптических систем, KUKA обеспечивает максимальное качество резки и минимальные потери материала. Использование самых современных шаговых двигателей и надежных редукторов дает клиенту максимальную производительность, точность и отличные динамические характеристики. Контроллер KR C минимизирует затраты на интеграцию в производственные линии, а также на профилактическое и сервисное обслуживание.

Периферийные устройства

Периферия робота – один из ключевых факторов влияющих на эффективность производственных процессов. С помощью конечных эффекторов, систем энергоснабжения, линейных блоков и позиционеров можно значительно расширить функциональные возможности роботов. Дополнительные модули для всех категорий полезной нагрузки и всех типов обрабатываемых деталей, а также для совместной работы человека и робота, позволяют гибко и легко модернизировать производственные линии.

Системы энергоснабжения

Разнообразие роботов KUKA огромно. Но системы энергоснабжения KUKA спроектированы таким образом, что все модели одного семейства роботов могут быть оснащены унифицированным комплектом энергоснабжения. Это облегчает планирование энергосистем предприятия, снижает затраты на настройку и увеличивает безопасность обслуживания.

Машинное зрение KUKA 3D

Система стереокамер обеспечивает трехмерное восприятие объекта в реальном времени и позволяет проводить как трехмерные измерения, так и позиционирование рабочего инструмента в пространстве. Теперь роботы KUKA могут определять свое положение и ориентацию в пространстве с точностью до миллиметра, в том числе и при плохой освещенности. За счет обработки изображения непосредственно в датчике, KUKA 3D Perception генерирует точное изображение даже при быстрых движениях. Использование нескольких датчиков позволяет увеличить точность позиционирования.

Линейные блоки

С линейными блоками KUKA вы добавляете роботу дополнительную степень свободы, тем самым значительно расширяя его рабочую зону. Линейные блоки управляются тем же контроллером, что и сам робот, и могут быть легко интегрированы в производственный процесс. На одном линейном устройстве может работать до четырех роботов. Линейные блоки KUKA доступны в различных размерах и категориях полезной нагрузки, в зависимости от серии установленных на них роботов. Модели блоков KL 100, KL 250, KL 1000, KL 3000, KL 4000 имеют нагрузочную способность в 100, 250, 1000, 3000 и 4000 килограмм соответственно.

Позиционеры и эффекторы

KUKA предлагает широкий ассортимент позиционеров для обработки деталей массой от 250 до 12 000 кг. Всегда можно найти позиционер для любой производственной задачи — например, для дуговой сварки, точечной сварки или металлообработки. В продуктовой линейке KUKA есть следующие типы позиционеров:

KP1-H одноосевой позиционер

KP1-HC одноосевой позиционер с противовесом

KP1-MB одноосевой модульный поворотный стол

KP1-MC одноосевая модульная противовесная

KP1-MD одноосевой модульный привод

Одноосевой модульный привод KP1-MDC

KP1-V одноосевой позиционер

KP2-HV HW двухосевой позиционер

KP2-HV двухосевой позиционер

KP2-SV HW двухосевой позиционер

KP3-H2H трехосевой позиционер

KP3-V2H трехосевой позиционер

KP3-V2MD трехосевой позиционер

DKP двухосевой позиционер

Программирование роботов KUKA

Роботы KUKA можно программировать напрямую, с использованием языка KRL, через smartPAD, или с использованием разных методов, как и рекомендует производитель. Всего в портфеле KUKA более 40 программных продуктов, позволяющих инженерам и пользователям решать абсолютно любые задачи. Рассмотрим три из них.

KUKA.OfficeLite

Виртуальный контроллер роботов KUKA. Систему программирования можно использовать для создания и оптимизации программ в автономном режиме на любом ПК. Готовые программы можно перенести прямо в контроллер робота и начать немедленную работу. KUKA.OfficeLite идентичен системному программному обеспечению KUKA для KR C4. Программное обеспечение использует оригинальный синтаксис KUKA SmartHMI и KRL, поэтому программирование учитывает все особенности роботов KUKA. KUKA.OfficeLite поставляется как виртуальный образ vmware®.

KUKA.Sim

Программное обеспечение для моделирования комплексов робототехники KUKA. Можно просто перетащить компоненты производственной линии из библиотеки и поместить их в нужное место, чтобы изучить альтернативы и проверить концепции организации производства с минимальными усилиями.

Возможности текущей версии KUKA.Sim Pro 3.1:

64-битное приложение для повышения производительности

Интегрированный импорт САПР (CATIA V5, V6, JT, STEP, RealDWG и т.п.)

Обширная онлайн-библиотека с доступными на данный момент моделями роботов и т.д.

Конфигурируемая проверка столкновений и проверка расстояния

Функция экспорта 2D-чертежей (RealDWG)

AVI HD видео и функция экспорта 3D PDF

Поддержка 3D-мыши (например, 3Dconnexion)

Интерфейс OPC UA, позволяющий подключаться к PLC для Beckhoff TwinCAT, CodeSys, Siemens PLCSIM Advanced (Tia Portal)

Страница моделирования для создания собственных компонентов

Поддержка приложения Mobile Viewer

Поддержка виртуальной реальности (требуется дополнительное оборудование VR)

Определение времени цикла (даже без KUKA.OfficeLite).

KUKA HRC Guide

HRC Guide App — это инструмент для совместной работы с роботами для всех, кто разрабатывает или запускает приложения для Human Robot Collaboration (HRC). Он обеспечивает быстрый обзор наиболее важных параметров касающихся настройки HRC. Основные функции – расчет максимальной скорости робота, максимальной массы полезной нагрузки и возможного взаимодействия коллаборативного робота с оператором.

Кейсы применения роботов KUKA

Подача труб в лазерный резак, Sedus Stoll AG

Sedus Stoll AG производит высококачественную офисную мебель с 1871 года. В целях автоматизации производственного процесса, компания Trafö Förderanlagen GmbH & Co. KG разработала систему выбора, захвата и загрузки металлических труб в лазерный резак. Робот KUKA KR QUANTEC KR270 R2700 ultra полностью автоматически распознает трубу нужного диаметра и сечения, поднимает её нужным типом захвата, вне зависимости от положения на складе, и загружает в лазерный резак.

«Ручная загрузка больше не нужна. Роботизированная ячейка значительно облегчает работу и ускоряет производственный цикл. Лазерная система теперь может использоваться круглосуточно и без выходных», — говорит Ульрих Некерманн, менеджер по продажам DACH в Trafö Förderanlagen GmbH & Co. KG.

Нанесение защитных покрытий на кузов авто, концерн Daimler

Ранее нанесение клея и герметиков на кузов автомобиля в Daimler был ручным процессом, выполняемым в три смены. Теперь защитой от коррозии занимается комбинация коллаборативного легкого робота KUKA LBR iiwa с шестиосевым роботом KR 60. Взаимодействие этих двух роботизированных систем позволяет достать те швы на кузове транспортного средства, которые ранее мог обработать только человек.

«Мы разработали решение для герметизации шва, которое объединяет преимущества обоих роботов. Таким образом, мы получили высокоточное устройство с максимальной доступностью и большой рабочей зоной», — говорит Герхард Хартманн, руководитель отдела управления проектами и инжиниринга в области технологий склеивания в KUKA.

Транспортировка алюминиевых пластин, AMAG Austria Metall AG

AMAG является крупнейшим в Австрии производителем алюминия и ведущим поставщиком алюминиевого сырья и проката. Для внутренней логистики на новом заводе была установлена ​​автономная система транспортировки товаров, созданная на базе самоходной всенаправленной платформы KUKA OmniMove. Всенаправленные колеса, основанные на технологии Mecanum, обеспечивают движение во всех направлениях и вращение на месте, значительно увеличивая мобильность сырья внутри предприятия. OmniMove работает с точностью +/- 5 миллиметров.

AMAG очень доволен – автоматизация системы внутренней логистики принесла много преимуществ для компании. По сравнению с использованием крана или автопогрузчика, с помощью робота OmniMove задача выполняется быстрее и безопаснее. Использование транспортных рам также значительно снизило требования к упаковке. При работе в три смены, другие цеха круглосуточно снабжаются алюминиевыми пластинами всего двумя роботизированными тяжеловозами.

Как выбрать робота

Сложность выбора часто заключается не в том, чтобы узнать, нужен ли робот вообще, а в том, какие из имеющихся задач лучше всего подходят для улучшения производительности данного производства с помощью роботизации. Инновационный подход KUKA заключается в том, чтобы не искать задачу для роботов, а разделить производственный цикл на задачи, под которые уже адаптировать роботов.

По данным Международной федерации робототехники, продажи роботов выросли более чем на 6% за последний год и аналитики ожидают не менее 12% роста рынка до 2022 года. Все больше и больше компаний во всех отраслях ищут робототехнические решения для увеличения эффективности производственных мощностей, снижения затрат и повышения безопасности работников.

Современные промышленные роботы стали умнее и быстрее, они легко адаптируются к различным типам задач и работают совместно с человеком. Обладая передовыми возможностями машинного зрения и сенсорами, роботы могут выполнять такие сложные задачи, которые были невозможны для них даже несколько лет назад.

Производители роботов рекомендуют работать с системными интеграторами, которые могут использовать знания о продукте и опыт прошлых проектов. Интеграторы помогут создать как производственный комплекс целиком, так и выбрать отдельного робота необходимого для выполнения задачи, и предложить для него наиболее эффективную периферию. В любом случае, инженерам предприятия придется провести некоторую подготовительную работу.

Взгляните на все сферы производства, как на цели для роботизации. Некоторые области все еще могут показаться слишком сложными и нереалистичными, но с помощью новейших технологий многое стало возможно.

Исторически роботы выполняли повторяемые задачи и были отгорожены от людей. Сегодня роботы могут безопасно работать рука об руку с людьми, в совместной рабочей среде. Роботы, постоянно обрабатывая информацию об окружающем пространстве, повышают безопасность рабочих и обеспечивают открытую, адаптивную, легко настраиваемую производственную коллаборацию.

Лучшей областью для применения робототехники являются производственные условия представляющие опасность для работников. Например, роботы могут переносить тепловую и агрессивную химическую среду гораздо лучше, чем люди. Правильно спроектированная рабочая зона минимизирует воздействие опасных факторов и повышает безопасность работников.

При выборе типа промышленного робота следует учитывать пять критериев:

Грузоподъемность промышленного робота должна быть больше, чем общая масса полезной нагрузки, включая вес дополнительных частей на конце манипулятора (например, конечного эффектора).

Рабочее пространство робота включает в себя не только расстояние между роботом и продуктами, но также пространство для движения его механизмов. Исходя из этого необходимо определить, какое место доступно на производственной линии для установки робота. Это особенно важно при внедрении роботов в существующих крупных цехах.

Скорость промышленных роботов имеет огромное значение. При проектировании линии, спрогнозируйте потенциальное увеличение всей производственной линии и увеличьте пропускную способность средств доставки и перемещения деталей, чтобы производственная логистика не стала узким местом.

Точность и повторяемость должны обеспечивать долговременную эксплуатацию без частых настроек. Тем не менее, время от времени роботы будут нуждаться в юстировке и технологическом обслуживании. Необходимо учесть это, чтобы избежать простоя цеха из-за вывода из эксплуатации какого-либо устройства.

Заключение

Современное производство невозможно представить без систем автоматизации вообще и роботов в частности. Они способствуют повышению производительности и уменьшению накладных расходов, делая продукцию доступнее и качественнее.

Для повышения эффективности производства обращайтесь в Top3DShop — мы выполним полный цикл работ по автоматизации и роботизации, начиная с оценки применимости робототехнических устройств на существующих линиях или проектирования линий «с нуля», и заканчивая всем комплексом пусконаладочных работ и техобслуживания.

Подписывайтесь на наш телеграм-канал с отборными кейсами Роботизации и Автоматизации со всех уголков мира:

Источник