Шестиосевые роботы, разновидность суставных роботов, стали основой современной промышленной автоматизации. Эти универсальные машины предлагают непревзойденную гибкость, мощность и точность, что делает их идеальным решением для различных задач: сварки, перемещения материалов, обработки материалов (фрезеровка, шлифовка) и окраски. Их способность выполнять сложные движения в разных плоскостях делает их незаменимыми для оптимизации производственных процессов.
Промышленные роботы характеризуются способностью двигаться вдоль трёх осей и выполнять три вращательных движения: крен (roll), тангаж (pitch) и рыскание (yaw). Это сочетание движений имитирует ловкость человеческой руки, позволяя выполнять сложные задачи с высокой точностью. Каждая ось робота представляет собой отдельную степень свободы, что позволяет ему перемещаться в заданные программой точки. Рассмотрим подробно движениях для каждой оси
Основание робота располагается на базе и позволяет роботу поворачиваться. Это базовое движение позволяет роботу направлять свою основную руку или инструмент в нужную сторону. Пример: Rotary indexing table / rotary positioner от Motion Index Drives — точный промышленный поворотный стол (индексатор), часто используемый как однoосевой позиционер в сборочных или сварочных линиях.
Эта ось управляет нижней частью «плеча» робота, позволяя двигаться вперёд и назад. Она обеспечивает вертикальные и горизонтальные перемещения, позволяя роботу поднимать, перемещать и размещать объекты вдоль плоскостей x или y. Двухосевая линейная система / XY-стол, пример модульные рельсовые системы. Такие блоки широко применяются для маркировки/подачи/транспортировки.
Управляет верхним плечом робота, позволяя ему двигаться вверх и вниз. Это существенно расширяет вертикальный “охват” (reach), позволяя обращаться с объектами на разных высотах и во всех трёх плоскостях. Пример: IAI Cartesian XYZ-robot (трёхосевая Cartesian система) для переноса/укладки/подачи.
Эта ось управляет roll-движением верхнего плеча — то есть вращением вокруг продольной оси. Это дает возможность инструменту (концу руки — EOAT, end-of-arm tool) ориентироваться поворотом. FANUC M-410 (семейство паллетайзеров) — классический пример 4-осевого робота, часто применяемого для паллетизации/депаллетизации.
Пятая ось работает совместно с четвёртой и управляет движениями pitch (наклон вверх/вниз) и yaw (влево/вправо) инструментом. То есть она позволяет конечному инструменту изменять угол наклона и ориентации. Yaskawa / Motoman MPK2F-5 (пример 5-осевого pick-and-place робота) — модель, представленная в каталогах как 5-осевой высокоскоростной пикер. Или можно посмотреть модульные 5-осевые системы RobCo, DirectIndustry-каталоги.
Эта ось — “запястье” робота, отвечает за полные 360° вращения. Она даёт максимальную гибкость, позволяя выполнять roll, pitch и yaw движения, тем самым точно ориентируя детали в трёх измерениях. ABB IRB 2600 / KUKA KR AGILUS типичные 6-осевые модели.
Адаптивность шестиосевых роботов делает их пригодными для множества производств. Они существуют в различных размерах, грузоподъёмность варьируется от нескольких килограммов до тонны, что позволяет выполнять самые разные задачи. Также существуют специализированные версии, рассчитанные на чистые помещения (cleanroom), агрессивные среды или высокую точность. По мере того как отрасли стремятся к большей эффективности и точности, шестиосевые роботы продолжают задавать стандарт автоматизации. Роботы дают ряд ключевых преимуществ:
- Повышенная гибкость: благодаря шести степеням свободы они могут выполнять сложные задачи, требующие точного позиционирования и ориентации, имитируя движения человеческой руки.
- Широкий спектр применений: сварка, покраска, сборка, перемещение материалов — всё это возможно на одном роботе.
- Эффективное использование пространства: компактные размеры позволяют им работать в ограниченных пространствах, оптимизируя планировку линии.
- Повышенная производительность: автоматизация повторяющихся задач ускоряет производство и сокращает время выполнения операций.
- Качество: роботы повторяют движения с высокой точностью, обеспечивая стабильное качество продукции.
- Экономичность: со временем сокращаются затраты на труд и уменьшаются ошибки, что ведёт к долгосрочной экономии.
- Адаптация к тяжёлым условиям: есть специализированные модели с высоким IP-классом, способные работать в экстремальных температурах или медицинских помещениях.
- Готовность к будущему: возможность интеграции с цифровыми двойниками и другими передовыми технологиями делает их устойчивыми к изменениям будущих производственных требований.
Так же активно развиваются многозвенные антропоморфные роботы (anthropomorphic multi-DOF robots). Они вне линейки осей промышленных манипуляторов, так как включают в себя несколько подсистем, каждая из которых сама может быть многoосевой. По данным исследовательской организации RethinkX в 2035 году себестоимость труда гуманоидных роботов может снизиться до менее чем $1 за час. По неофициальным данным корпорация Amazon планирует заменить 600 000 работников в США роботами. Полностью реализацию данной замены планируется завершить к 2033 году
Международная федерация робототехники (IFR) собирает статистику по использованию роботов в мире, лидер по промышленной автоматизации это Китай. Для сравнения:
- В 2024 году в США работало 393 700 промышленных роботов (+3% за год).
- В Китае — 2 027 200 роботов, то есть в 5 раз больше.
Китай установил 295 000 роботов за год, почти в 9 раз больше, чем США. Причина отрыва — национальная стратегия роботизации Китая (с декабря 2021), направленная на технологическое превосходство. 57% китайского рынка обслуживается внутренними производителями, тогда как США импортирует большинство роботов из Японии и Европы. В России цифры скромнее, но стоит отметить что промышленность не стоит на месте. Компания «Яндекс» запустила производство собственных промышленных роботов в рамках ООО «Яндекс Роботикс». Среди разработок: системы управления роборуками, беспилотные платформы, системы для складских задач и др.
