Просмотр исходного текста страницы Промышленный робот

[[Файл:FANUC R2000iB AtWork.jpg|thumb|305x305px|<center>Работающие промышленные роботы [[FANUC]] модели R2000iB</center>]][[File:Application field automotive.jpg|thumb|305x305px|<center>Промышленные роботы [[KUKA]] на автомобильном производстве</center>]]
'''Промы́шленный ро́бот''' — предназначенный для выполнения двигательных и управляющих функций в производственном процессе [[манипулятор (механизм)|манипуляционный]] [[робот]], т. е. автоматическое устройство, состоящее из [[манипулятор (механизм)|манипулятора]] и [[программирование|перепрограммируемого]] [[система управления|устройства управления]], которое формирует управляющие воздействия, задающие требуемые движения исполнительных органов манипулятора. Применяется для перемещения предметов производства и выполнения различных технологических операций{{sfn|Спыну|1985|с=15}}{{sfn|Механика промышленных роботов, кн. 1|1988|с=4}}.

В литературе на русском языке получило распространение следующее определение промышленного робота, взятое из ГОСТ 25686-85<ref>{{cite web|url=http://protect.gost.ru/document.aspx?control=7&id=142896|title=ГОСТ 25686-85. Манипуляторы, автооператоры и промышленные роботы. Термины и определения|publisher=// ''Сайт [[Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии|Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии]]''|accessdate=2015-06-11}}</ref>: это — «автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций». В промышленности, впрочем, наряду с манипуляционными роботами, получившими наибольшее распространение, используют также мобильные (локомоционные), информационные, информационно-управляющие, комплексные и другие виды промышленных роботов{{sfn|Авцынов, Битюков|2009|с=7—8}}.

Промышленные роботы обычно являются одним из компонентов автоматизированных производственных систем, применяемых в [[гибкое автоматизированное производство|гибком автоматизированном производстве]] ([[роботизированный технологический комплекс|РТК]], [[роботизированная технологическая ячейка|РТЯ]], [[роботизированный технологический участок|РТУ]], [[роботизированная технологическая линия|РТЛ]], [[робототехническая система|РТС]], [[гибкая производственная линия|ГПЛ]] и т. п.), которые при неизменном уровне качества позволяют увеличить [[производительность труда]] в целом.

Экономически выгодно использование промышленных роботов совместно с другими средствами автоматизации производства (автоматические линии, участки и комплексы).

== История ==
Появление механических манипуляторов, а затем систем программирования (в т. ч. числового программного управления, [[ЧПУ]]) привело к созданию промышленных роботов, т. е. манипуляторов с программным управлением, предназначенных для выполнения разнообразных рабочих операций<ref>{{книга|автор=Коловский М. З., Слоущ А. В.&nbsp;|заглавие=Основы динамики промышленных роботов|место=М.|издательство=[[Наука (издательство)|Наука]]|год=1988|страниц=240|серия=Научные основы робототехники|isbn=5-02-013893-2}} — C. 7, 9.</ref>.

=== Начало разработки промышленных роботов ===
Толчком к появлению манипуляторов промышленного применения стало начало [[ядерные технологии|ядерной эпохи]]. В [[1947 год]]у в США группой сотрудников [[Аргоннская национальная лаборатория|Аргоннской национальной лаборатории]] во главе с {{нп5|Гёрц, Раймонд|Р. Гёрцем||Raymond Goertz}} был разработан первый автоматический электромеханический манипулятор с копирующим управлением, повторяющий движения человека-оператора и предназначенный для перемещения [[радиоактивность|радиоактивных]] материалов. Выполнять при помощи данного манипулятора такие операции, как вращение гаечного ключа или позиционирование предметов на поверхности, было сложно, поскольку никакой [[обратная связь (техника)|обратной связи]] по силе он не обеспечивал; однако уже в [[1948 год]]у компания «[[General Electric]]» разработала копирующий манипулятор «Хэнди Мэн» ({{lang-en|Handy Man}}), в котором такая обратная связь имелась, и оператор мог воспринимать силы, воздействующие на схват манипулятора<ref>{{книга|заглавие=Springer Handbook of Automation|ответственный=Ed. by S. Y. Nof|место=Berlin|издательство=[[Springer Science+Business Media|Springer Verlag]]|год=2009|allpages=lxxv + 1812|isbn=978-3-540-78830-0}} — P. 450.</ref>{{sfn|Шахинпур|1990|с=13}}.
[[Файл:George C Devol Color Photo.jpg|thumb|left|141px|<center>{{нп5|Девол, Джордж Чарльз|Джордж Девол||George Devol}}</center>]]
Первые промышленные роботы в собственном смысле этих слов начали создавать в середине 50-х годов XX века в США. В [[1954 год]]у американский инженер {{нп5|Девол, Джордж Чарльз|Дж. Девол||George Devol}} разработал способ управления погрузочно-разгрузочным манипулятором с помощью сменных перфокарт и подал патентную заявку на сконструированное им «программируемое устройство для переноски предметов», т. е. на робот промышленного назначения (патент Деволу был выдан в 1961 году<ref>{{книга|автор=Angelo J. A. |заглавие=Robotics: A Reference Guide to the New Technology|место=Westport, Conn.|издательство=Greenwood Press|год=2007|allpages=xiv + 417|isbn=1-57356-337-4}} — P. 40.</ref>). Вместе с [[Энгельбергер, Джозеф|Дж. Энгельбергом]] в [[1956 год]]у он организовал первую в мире компанию по выпуску промышленных роботов. Её название {{нп5|Юнимейшн|«Юнимейшн»|de|Unimation}} ({{lang-en|Unimation}}) является сокращением термина ''«Universal Automation»'' ‘универсальная автоматика’<ref>{{книга|заглавие=Handbook of Industrial Robotics. 2nd ed|ответственный=Ed. by S. Y. Nof|место=New York|издательство=John Wiley & Sons|год=1999|allpages=1378|isbn=978-0-471-17783-8}} — P. 3—5.</ref>{{sfn|Макаров, Топчеев|2003|с=176}}{{sfn|Шахинпур|1990|с=17}}.

В 1959 году фирма «Консолидейтед Корпорейшн» (США) опубликовала описание манипулятора с числовым программным управлением (ЧПУ), а в 1960—1961 гг. в американской печати появились первые сообщения о манипуляторах «Transferrobot» и «Eleximan» с программным управлением для автоматизации сборочных и других работ.

=== Появление роботизированного производства ===
В начале 1960-х гг. в США были созданы первые в мире промышленные роботы {{нп5|Юнимейт|«Юнимейт»||Unimate}} (фирма «Юнимейшн», 1961 г.) и «[[Версатран]]» (фирма {{нп5|Америкэн Мэшин энд Фаундри|«Америкэн Мэшин энд Фаундри»||American Machine and Foundry}}, 1962 г.). Их сходство с человеком ограничивалось наличием манипулятора, отдалённо напоминающего человеческую руку. Некоторые из них работают до сих пор, превысив 100 тысяч часов рабочего ресурса<ref>''Barnaby J. Feder.''&nbsp; [https://www.nytimes.com/1982/03/21/business/he-brought-the-robot-to-life.html He brought the robot to life] // ''[[The New York Times]]'', 1982, March 21.</ref><ref name=IFR>{{cite web|url=http://www.ifr.org/uploads/media/History_of_Industrial_Robots_online_brochure_by_IFR_2012.pdf|title=History of Industrial Robots: From the first installation until today|publisher=// IFR, International Federation of Robotics|accessdate=2015-01-01}}</ref>.

Экспериментальный прототип робота «Юнимейт» был создан уже в 1959 г., а весной 1961 года этот промышленный робот (ныне выставленный в [[Смитсоновский институт|Смитсоновском институте]]) был введён в эксплуатацию на литейном участке одного из заводов автомобильной корпорации «[[General Motors]]», находившегося в городке {{нп5|Юинг (Нью-Джерси)|Юинг||Ewing Township, New Jersey}} — пригороде [[Трентон (Нью-Джерси)|Трентона]]. Робот захватывал раскалённые отливки дверных ручек и других деталей автомобиля, опускал их в бассейн с охлаждающей жидкостью и устанавливал на конвейер, после чего они поступали к рабочим для обрезки и полировки{{sfn|Справочник по промышленной робототехнике, кн. 1|1989|с=19}}<ref>{{cite web|url=http://www.capitalcentury.com/1961.html|author=Paul Mickle.|title=1961: A peep into the automated future|publisher=// The capital Century — 100 stories of New Jersey history|accessdate=2015-01-24}}</ref>. Работая 24 часа в сутки, робот заменил три смены рабочих на тяжёлой, грязной и опасной работе<ref>[http://www.businessweek.com/magazine/content/03_48/b3860023_mz009.htm How Robots Lost Their Way] // ''[[:en:Bloomberg Businessweek|Bloomberg Businessweek]]'', 2003, December 1.</ref>. Данный робот имел 5 степеней подвижности с гидроприводом и двухпальцевое захватное устройство с пневмоприводом. Перемещение объектов массой до 12 [[кг]] осуществлялось с точностью 1,25 [[мм]]. В качестве системы управления использовался программоноситель в виде {{нп5|Кулачковый барабан|кулачкового барабана|de|Nockentrommel}} с [[шаговый электродвигатель|шаговым двигателем]], рассчитанный на 200 команд управления, и кодовые датчики положения. В режиме обучения оператор задавал последовательность точек, через которые должны пройти звенья манипулятора в течение рабочего цикла. Робот запоминал координаты точек и мог автоматически перемещаться от одной точки к другой в заданной последовательности, многократно повторяя рабочий цикл. На операции разгрузки машины для [[литье под давлением|литья под давлением]] «Юнимейт» работал с производительностью 135 деталей в час при браке 2 %, тогда как производительность ручной разгрузки составляла 108 деталей в час при браке до 20 %.

Промышленный робот «Версатран», имевший три степени подвижности и управление от магнитной ленты, мог у обжиговой печи загружать и разгружать до 1200 раскалённых кирпичей в час. В то время соотношение затрат на электронику и механику в стоимости робота составляло 75 % и 25 %, поэтому многие задачи управления решались за счёт механики; сейчас же это соотношение изменилось на противоположное, причём [[закон Мура|стоимость электроники продолжает снижаться]].

=== Дальнейшее развитие промышленных роботов ===
В 1967 году началось использование промышленных роботов на предприятиях Европы: первый промышленный робот (тот же «Юнимейт») был установлен на металлургическом заводе в городе {{нп5|Уппландс-Весбю|||Upplands Väsby}}, [[Швеция]]<ref name=IFR/>. В том же году в эру роботизации вступила и [[Япония]], которая приобрела робот «Версатран». Вскоре в Японии и Швеции, а также в [[Великобритания|Великобритании]], [[ФРГ]], [[Италия|Италии]] и [[Норвегия|Норвегии]] начался выпуск промышленных роботов собственного производства (в Японии первой к выпуску роботов приступила компания [[Kawasaki Heavy Industries|«Кавасаки Хэви Индастриз»]], которая в 1968 году приобрела у фирмы «Юнимейшн» лицензию на выпуск промышленных роботов{{sfn|Фу, Гонсалес, Ли|1989|с=18}}). Уже к концу 1970-х гг. Япония вышла на первое место в мире как по годовому выпуску роботов, так и по числу промышленных роботов, установленных на предприятиях страны{{sfn|Спыну|1985|с=20—21}}.

В [[Союз Советских Социалистических Республик|СССР]] первые промышленные роботы появились в 1971 году; они были создана под руководством профессора [[Белянин, Пётр Николаевич|П. Н. Белянина]] (робот УМ-1) и лауреата [[Государственная премия СССР|Государственной премии СССР]] [[Сурнин, Борис Николаевич|Б. Н. Сурнина]] (робот «Универсал-50»). В 1972—1975 гг. был создан (усилиями различных научно-производственных организаций) уже целый спектр советских промышленных роботов (в т. ч. роботы серии «Универсал», ПР-5, «Бриг-10», ИЭС-690, МП-9С, ТУР-10 и др.){{sfn|Механика промышленных роботов, кн. 1|1988|с=5}}{{sfn|Спыну|1985|с=24—26}}.

С 1960 г. в США разрабатывались роботы с системами управления, основанные на принципе [[обратная связь (кибернетика)|обратной связи]]. Первоначально задающие устройства в этих системах формировались на коммутаторной плате; в 1974 г. фирма {{нп5|Цинциннати Милакрон|«Цинциннати Милакрон»||Cincinnati Milling Machine Company}} впервые применила в системе управления роботом [[компьютер]], создав промышленный робот T<sup>3</sup> ({{lang-en|The Tomorrow Tool}}  ‘инструмент будущего’){{sfn|Макаров, Топчеев|2003|с=176}}{{sfn|Фу, Гонсалес, Ли|1989|с=19}}. 

Предлагаются необычные кинематические схемы манипуляторов. Быстро развиваются технологические роботы, выполняющие такие операции, как высокоскоростные [[резание]], [[окраска]], [[сварка]]. Появление в 1970-х гг. [[микропроцессорная система|микропроцессорных систем]] управления и замена специализированных устройств управления на программируемые контроллеры позволили снизить стоимость роботов в три раза, сделав рентабельным их массовое внедрение в промышленности. Этому способствовали объективные предпосылки развития промышленного производства.

== Функциональная схема промышленного робота ==
В составе промышленного робота есть ''механическая часть'' (включающая один или несколько манипуляторов) и ''система управления'' этой механической частью. Кроме этого, робот может иметь ''средства очувствления'' (образующие в совокупности ''информационно-сенсорную систему''), сигналы от которых поступают к системе управления{{sfn|Зенкевич, Ющенко|2004|с=19, 28—30}}.

=== Манипулятор ===
[[Манипулятор (механизм)|Манипулятор]] — это управляемый [[механизм]] (или [[машина]]), который предназначен для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям [[рука|руки]] человека при перемещении объектов в пространстве, и оснащён {{нп5|рабочий орган|рабочим органом||Robot end effector}}{{sfn|Авцынов, Битюков|2009|с=8}}. В некоторых случаях в состав промышленного робота могут входить два (или большее число) манипуляторов<ref>{{книга|автор=Корецкий А. В., Созинова Е. Л. |часть=Обратная задача кинематики и прямая задача динамики о вертикальном подъёме груза четырёхзвенным манипулятором|заглавие=Trends in Applied Mechanics and Mechatronics. Т. 1|ссылка=http://vuz.exponenta.ru/PDF/NAUKA/Sbornik1.pdf|ответственный=Под ред. М. Н. Кирсанова|место=М.|издательство=ИНФРА-М|год=2015|страниц=120|серия=Научная мысль|isbn=978-5-16-011287-9}} — С. 90—99.</ref>.

==== Исполнительный механизм ====
[[Исполнительный механизм]] манипулятора, как правило, представляет собой открытую [[кинематическая цепь|кинематическую цепь]], звенья которой последовательно соединены между собой [[кинематическая пара|сочленениями]] различного типа; в подавляющем большинстве случаев, однако, встречаются [[кинематическая пара|кинематические пары]] V-го класса (обладающие одной степенью подвижности), а среди последних — поступательные и вращательные сочленения{{sfn|Авцынов, Битюков|2009|с=18}}{{sfn|Иванов|2017|с=25—26}}.

Сочетание и взаимное расположение звеньев и сочленений определяет число степеней подвижности, а также область действия манипуляционной системы робота. Обычно предполагают, что первые три сочленения в исполнительном механизме манипулятора реализуют ''транспортные'' (или ''переносные'') степени подвижности (обеспечивая вывод рабочего органа в заданное место), а остальные реализуют ''ориентирующие'' степени подвижности (отвечая за нужную ориентацию рабочего органа){{sfn|Зенкевич, Ющенко|2004|с=22—25}}. В зависимости от вида первых трёх сочленений большинство роботов относят к одной из четырёх категорий{{sfn|Шахинпур|1990|с=35—39}}{{sfn|Фу, Гонсалес, Ли|1989|с=14—16}}:
* роботы, работающие в [[декартова система координат|декартовой системе координат]] — роботы, у которых все три начальных сочленения являются поступательными (например, робот RS-1 компании [[IBM]]);
* роботы, работающие в [[цилиндрическая система координат|цилиндрической системе координат]] — роботы, у которых среди начальных сочленений два поступательных и одно вращательное (например, робот Versatran 600 фирмы Prab);
* роботы, работающие в [[сферическая система координат|сферической системе координат]] — роботы, у которых среди начальных сочленений одно поступательных и два вращательных (например, робот Unimate 2000B фирмы «Юнимейшн»);
* роботы, работающие в угловой, или вращательной, системе координат — роботы, у которых все три начальных сочленения являются вращательными (например, роботы [[PUMA (робот)|PUMA]] фирмы «Юнимейшн» или T<sup>3</sup> фирмы «Цинциннати Милакрон»).

Для некоторых манипуляторов подразделение степеней подвижности на переносные и ориентирующие не принято. Примером могут служить манипуляторы с кинематической избыточностью (т. е. с числом степеней подвижности, бо́льшим шести); здесь управление перемещением рабочего органа и управление его ориентацией не «развязаны» по отдельным группам сочленений{{sfn|Зенкевич, Ющенко|2004|с=22—25}}.

В некоторых случаях манипулятор промышленного робота устанавливают на подвижное основание, что означает наделение его дополнительными степенями подвижности. Так, манипулятор устанавливают на рельсы или же на подвижную каретку, передвигающуюся по напольной колее или вдоль подвесных направляющих{{sfn|Грувер, Зиммерс|1987|с=262}}.

Существуют промышленные роботы и с замкнутыми кинематическими цепями. Примером могут служить {{нп5|Параллельные роботы|''параллельные роботы''||Parallel manipulator}} — манипуляционные роботы, в которых рабочий орган соединён с основанием по крайней мере двумя независимыми кинематическими цепями. К данному классу манипуляционных роботов относятся, в частности, [[платформа Гью — Стюарта]] и [[дельта-робот]]ы<ref>{{cite web|url=http://www.parallemic.org/Terminology/General.html|title=General Terminology Related to Parallel Mechanisms|publisher=// ParalleMIC — the Parallel Mechanisms Information Center|accessdate=2015-01-24}}</ref><ref>{{книга|автор=Егоров И. Н. |заглавие=Позиционно-силовое управление робототехническими и мехатронными устройствами|ссылка=http://e.lib.vlsu.ru/bitstream/123456789/3008/1/00642.pdf|место=Владимир|издательство=Изд-во [[Владимирский государственный университет имени А. Г. и Н. Г. Столетовых|Владимирского гос. ун-та]]|год=2010|страниц=192|isbn=978-5-9984-0116-9}} — С. 13—22.</ref>.

==== Рабочий орган ====
На конце манипулятора (на его «запястье») располагается {{нп5|рабочий орган|||Robot end effector}} — устройство, предназначенное для выполнения специального задания. В качестве рабочего органа может выступать захватное устройство или технологический инструмент{{sfn|Грувер, Зиммерс|1987|с=274—276}}.

Наиболее универсальной разновидностью захватного устройства является ''схват'' — устройство, в котором захватывание и удержание объекта производятся посредством относительного перемещения частей данного устройства<ref>{{книга|автор=Бурдаков С. Ф., Дьяченко В. А., Тимофеев А. Н. |заглавие=Проектирование манипуляторов промышленных роботов и робототизированных комплексов|место=М.|издательство=[[Высшая школа (издательство)|Высшая школа]]|год=1986|страниц=264}} — С. 6, 21—22.</ref>. Как правило, схват по своей конструкции напоминает [[кисть (анатомия)|кисть]] человеческой руки: захват объекта осуществляется с помощью механических «[[палец|пальцев]]». Для захвата плоских предметов используются захватные устройства с пневматической присоской. Применяют также крюки (для поднятия деталей с конвейеров), черпаки или совки (для жидких, сыпучих или гранулированных веществ). Для захвата же множества однотипных деталей применяют специализированные конструкции (например, магнитные захватные устройства){{sfn|Грувер, Зиммерс|1987|с=274—276}}.

По способу удержания объекта захватные устройства подразделяют на{{sfn|Иванов|2017|с=46}}:
* схватывающие (механические схваты и устройства с эластичными рабочими камерами, в которые нагнетают жидкость или сжатый воздух);
* поддерживающие (в них объект не зажимают, а применяют для его удержания нижнюю поверхность, выступающие части объекта или имеющиеся в нём отверстия);
: удерживающие (в них на объект оказывают силовое воздействие за счёт различных физических эффектов (вакуумные, магнитные и электростатические захваты, адгезия и т. п.).

Число применений промышленных роботов, в которых схват используется для удержания рабочего инструмента, относительно невелико. В большинстве случаев инструмент, нужный для выполнения технологической операции, крепится непосредственно к запястью робота, становясь его рабочим органом. Это может быть [[пульверизатор]] для окраски распылением, сварочные [[клещи (инструмент)|клещи]] для точечной сварки, сварочная головка для дуговой сварки, дисковый [[нож]], [[дрель]], [[фреза]], [[отвёртка]], [[гайковёрт]] и т. д.{{sfn|Грувер, Зиммерс|1987|с=274—276}}{{sfn|Авцынов, Битюков|2009|с=9}}

==== Приводы ====
Для приведения звеньев манипулятора и устройства схвата в движение используют электрические, гидравлические или пневматические приводы{{sfn|Макаров, Топчеев|2003|с=183}}. [[Гидравлический привод|Гидравлические приводы]] предпочтительны в случаях, когда надо обеспечить значительную величину развиваемых усилий или высокое быстродействие; обычно такими приводами снабжаются крупные роботы большой грузоподъёмности. [[Электрический привод|Электрические приводы]] не обладают столь же большой силой или быстродействием, но позволяют добиться лучших точностных характеристик. Наконец, [[пневматический привод|пневматические приводы]] обычно применяют для небольших по размерам роботов, выполняющих простые и быстрые циклические операции{{sfn|Грувер, Зиммерс|1987|с=267—268}}.

По имеющимся оценкам, примерно в 50 % современных промышленных роботах используется электрический привод, в 30 % — гидравлический и в 20 % — пневматический{{sfn|Иванов|2017|с=94}}.

=== Система управления ===
В развитии систем управления промышленных роботов можно проследить два направления. Одно из них берёт своё начало от систем программного управления станками и вылилось в создание автоматически управляемых промышленных манипуляторов. Второе привело к появлению полуавтоматических биотехнических и интерактивных систем, в которых в управлении действиями промышленного робота участвует человек-[[оператор (профессия)|оператор]]{{sfn|Медведев, Лесков, Ющенко|1978|с=8}}.

Таким образом, промышленные роботы можно подразделить на следующие три типа (каждый из которых, в свою очередь, подразделяют на несколько разновидностей{{sfn|Попов, Верещагин, Зенкевич|1978|с=19—23}}{{sfn|Макаров, Топчеев|2003|с=205—206}}:

* '''Автоматические роботы''':
:* ''Программные роботы'' (роботы с [[программное управление|программным управлением]]) — простейшая разновидность автоматически управляемых промышленных роботов, до сих пор широко используемых в силу их дешевизны на различных промышленных предприятиях для обслуживания несложных технологических процессов. В таких роботах отсутствует сенсорная часть, а все действия выполняются циклически по жёсткой программе, заложенной в память запоминающего устройства.
:* ''Адаптивные роботы'' (роботы с [[адаптивное управление|адаптивным управлением]]) — роботы, оснащённые ''сенсорной частью'' (системой очувствления) и снабжённые набором программ. Сигналы, поступающие к системе управления от [[датчик]]ов, анализируются ею, и в зависимости от результатов принимается решение о дальнейших действиях робота, предполагающее переход от одной программы к другой (смена технологической операции). Аппаратное и программное обеспечение — в принципе то же, что и в предыдущем случае, но к его возможностям предъявляются повышенные требования.
:* ''Обучаемые роботы'' — роботы, действия которых полностью формируются в ходе обучения (человек при помощи специальной платы задаёт порядок действий робота, и этот порядок действий записывается в память запоминающего устройства).
:* ''Интеллектуальные роботы'' (роботы с элементами [[искусственный интеллект|искусственного интеллекта]]) — роботы, способные с помощью сенсорных устройств самостоятельно воспринимать и распознавать обстановку, строить модель среды, и автоматически принимать решение о дальнейших действиях, а также самообучаться по мере накопления собственного опыта деятельности.

* '''Биотехнические роботы''':
:* ''Командные роботы'' (роботы с командным управлением) — манипуляторы, в которых человек-оператор [[дистанционное управление|дистанционно]] задаёт с командного устройства движение в каждом сочленении (строго говоря, это — не роботы в полном смысле слова, а «полуроботы»).
:* ''Копирующие роботы'' (роботы с копирующим управлением) — манипуляторы, копирующие действия приводимого в движение оператором задающего устройства, кинематически подобного исполнительному механизму манипулятора (как и в предыдущем случае, такие манипуляторы можно считать «полуроботами»).
:* ''Полуавтоматические роботы'' — роботы, при управлении которыми человек-оператор задаёт лишь движение рабочего органа манипулятора, а формирование согласованных движений в сочленениях система управления роботов осуществляет самостоятельно.

* ''' Интерактивные роботы''':
:* ''Автоматизированные роботы'' (роботы с автоматизированным управлением) — роботы, чередующие автоматические режимы управления с биотехническими.
:* ''Супервизорные роботы'' (роботы с супервизорным управлением) — роботы, выполняющие автоматически все этапы заданного цикла операций, но осуществляющие переход от одного этапа к другому по команде человека-оператора.
:* ''Диалоговые роботы'' (роботы с диалоговым управлением) — автоматические роботы (любой разновидности), способные взаимодействовать с человеком-оператором, используя язык того или иного уровня (включая подачу текстовых или голосовых команд и ответные сообщения робота).

Большинство современных роботов функционирует на основе принципов [[обратная связь (кибернетика)|обратной связи]], подчинённого управления и иерархичности системы управления роботом{{sfn|Зенкевич, Ющенко|2004|с=28—29}}<ref name=Robomatic>{{cite web|url=http://www.robomatic.ru/robots/printsip-raboty|title=Промышленные роботы. Принцип работы|publisher=// Сайт ''www.robomatic.ru''|accessdate=2015-01-28}}</ref>. 

Иерархическое построение системы управления роботом предполагает деление системы управления на горизонтальные слои (уровни): на верхнем уровне осуществляется управление общим поведением робота, на уровне планирования движений производится расчёт необходимой траектории движения рабочего органа, на уровне координации приводов организуется согласованная работа приводов, обеспечивающая требуемое перемещение рабочего органа и, наконец, на уровне привода непосредственно осуществляется управление двигателем, отвечающим за конкретную степень подвижности манипулятора{{sfn|Зенкевич, Ющенко|2004|с=28—29}}<ref name=Robomatic/>. 

Первые роботы с программным управлением обычно программировали вручную. Позднее появились специальные языки программирования роботов (например, язык VAL для робота [[PUMA (робот)|PUMA]] фирмы «Юнимейшн» или язык MCL, разработанный фирмой «[[МакДоннелл Дуглас]]» на основе языка программирования {{нп5|APT (язык программирования)|APT||APT (programming language)}}){{sfn|Грувер, Зиммерс|1987|с=269}}. В настоящее время для программирования таких роботов могут применяться среды программирования типа [[VxWorks]]/[[Eclipse (среда разработки)|Eclipse]] или языки программирования например [[Форт (язык программирования)|Forth]], [[Оберон (язык программирования)|Оберон]], [[Компонентный Паскаль]], [[Си (язык программирования)|Си]]. В качестве аппаратного обеспечения обычно используются промышленные компьютеры в мобильном исполнении [[PC/104]], реже [[MicroPC]]. Управление может происходить с помощью [[Персональный компьютер|ПК]] или [[Программируемый логический контроллер|программируемого логического контроллера]].

==== Подчинённое управление ====
Подчинённое управление служит для построения системы управления приводом. Если необходимо построить систему управления приводом по положению (например, по углу поворота звена манипулятора), то система управления замыкается обратной связью по положению, а внутри системы управления по положению функционирует система управления по скорости со своей обратной связью по скорости, внутри которой существует контур управления по току — также со своей обратной связью.

Современный робот оснащён не только обратными связями по положению, скорости и ускорениям звеньев. При захвате деталей робот должен знать, удачно ли он захватил деталь. Если деталь хрупкая или её поверхность имеет высокую степень чистоты, строятся сложные системы с обратной связью по усилию, позволяющие роботу схватывать деталь, не повреждая её поверхность и не разрушая её.

Управление роботом осуществляется, как правило, системой управления промышленным предприятием (ERP-системой), согласующей действия робота с готовностью заготовок и станков с числовым программным управлением к выполнению технологических операций.
<gallery widths="300" heights="200">
Файл:FANUC R2000iB ControlUnit.jpg|<center>Рядом стоящие шкафы современных систем управления двух промышленных роботов [[FANUC]] R-2000iB</center>
Файл:Fanuc robots 047.jpg|<center>Внутри стойки управления: общий вид</center>
Файл:Fanuc robots 048.jpg|<center>Внутри стойки управления: [[ЧПУ]] (в корзине из пластика жёлтого цвета)</center>
File:KUKA Steuerungstechnik.jpg|<center>Система управления [[KUKA]] KRC4</center>
</gallery>

=== Информационно-сенсорная система ===
К середине 1990-х годов относится появление на рынке ''адаптивных промышленных роботов'', оснащённых [[датчик|''сенсорными устройствами'']]. Современные информационно-сенсорные системы, используемые в робототехнике, представляют собой совокупности функционально объединённых измерительных и вычислительных средств, задачей которых служит получение информации от различных [[датчик]]ов и её обработка для последующего использования [[адаптивная система (кибернетика)|системой управления]]{{sfn|Воротников|2005|с=11—12, 17—18}}.

Датчики, используемые в современных робототехнических системах, разнообразны и могут быть подразделены на следующие основные группы{{sfn|Шахинпур|1990|с=384, 431—432}}{{sfn|Воротников|2005|с=16—17}}{{sfn|Авцынов, Битюков|2009|с=20—25}}:
* ''внутренние'', или ''кинестетические'' датчики, дающие информацию о значениях [[обобщённые координаты|координат]] и усилий в сочленениях манипулятора;
** датчики линейных и угловых перемещений ([[потенциометр]]ы, [[сельсин]]ы, {{нп5|Индуктосин|индуктосины|pl|Induktosyn}}, [[фотоэлектрический преобразователь|фотоэлектрические преобразователи]] и др.); 
** датчики линейных и угловых скоростей ([[тахогенератор]]ы, струйные и фотоэлектрические датчики, импульсные генераторы и др.); 
** измерители сил и моментов в сочленениях ([[тензометрический датчик|тензодатчики]], [[пьезоэлектрический эффект|пьезоэлектрические датчики]] и др.); 
* ''внешние'' датчики, обеспечивающие получение информации о внешней среде:
** ''тактильные'' датчики, позволяющие определить характер контакта с объектами внешней среды;
** ''акустические'' датчики, способные воспринимать [[звук]]овые сигналы извне или определять наличие изъянов и трещин в материалах;
** ''визуальные'' датчики, обеспечивающие получение информации о геометрических и физических характеристиках объектов внешней среды (как правило, базируются на цифровых [[телевизионная камера|телевизионных камерах]]);
** ''локационные'' датчики, предназначенные для определения и измерения физических параметров среды путём излучения и приёма отражённых от объектов сигналов — как правило, электромагнитных  волн (в частности, света) или звука;
** ''температурные'' датчики;
** ''химические'' датчики.

== Применения промышленных роботов ==
Различные аспекты применения промышленных роботов рассматриваются, как правило, в рамках типовых проектов промышленного производства: исходя из имеющихся требований, выбирается оптимальный вариант, в котором конкретизированы необходимый для данной задачи тип роботов, их количество, а также решаются вопросы инфраструктуры питания (силовые подводки, подача охлаждающей жидкости — в случае использования жидкостного охлаждение элементов оснастки) и интеграции в производственный процесс (обеспечение заготовками/полуфабрикатами и возврат готового продукта в автоматическую линию для передачи следующей технологической операции).

Промышленные роботы в производственном процессе способны выполнять основные и вспомогательные [[технологическая операция|технологические операции]].

К основным технологическим операциям относятся операции непосредственного выполнения формообразования, изменения линейных размеров заготовки и др.

К вспомогательным технологическим операциям относятся транспортные операции, в том числе операции по загрузке и выгрузке технологического оборудования.
 
Среди самых распространённых действий, выполняемых промышленными роботами, можно назвать следующие{{sfn|Шахинпур|1990|с=31—32}}{{sfn|Грувер, Зиммерс|1987|с=286—289, 293—298}}:
* перенос материалов (перенос деталей и заготовок от станка к станку или с конвейера на конвейер, штабелирование, работа с [[поддон]]ами, укладка деталей в тару и т. п.);
* обслуживание [[станок (техника)|станков]] и [[машина|машин]] (загрузка и разгрузка станков, удерживание обрабатываемой детали);
* [[электрическая дуговая сварка|дуговая]] и [[точечная контактная сварка|точечная сварка]];
* [[литьё под давлением|литьё]] (особенно [[литьё под давлением]]);
* [[ковка]] и [[штамповка]];
* нанесение покрытий [[распылитель|распылением]];
* другие операции обработки (сверление, фрезерование, клёпка, резка водяной струёй, обдирка, очистка, шлифовка, полировка);
* [[сборка (техника)|сборка]] механических, электрических и электронных деталей;
* [[обеспечение качества|контроль качества]] продукции и др.

<gallery widths="300" heights="200">
Файл:Handhabung.jpg|<center>Перемещение и сборка</center>
Файл:FANUC R2000iB AtWork.jpg|<center>Перемещение и сварка</center>
Файл:Arc-welding.jpg|<center>Дуговая сварка</center>
Файл:P-50iA.jpg|<center>Нанесение защитного слоя</center>
Файл:KUKA Industrial Robot Writer.jpg|<center>Чертёжный робот</center>
Файл:Wood processing robot CNC.jpg|<center>Обработка древесины</center>
Файл:Robotics Cutting Bridge Building Parts.jpg|<center>Вырезание из металла</center>
</gallery>

В начале XXI века получили распространение промышленные роботы, перемещающиеся внутри [[трубопровод]]ов и предназначенные для [[дефектоскопия|дефектоскопии]] и очистки их внутренних поверхностей<ref name=Yatsun>{{статья|автор=Яцун С. Ф., Яцун А. С., Ворочаева Л. Ю. |заглавие=Математическое моделирование движения двухмассового вибрационного мобильного робота|ссылка=http://www.fundamental-research.ru/article/view?id=39613|издание=Фундаментальные исследования|год=2015|номер=12-4|страницы=729—734}}</ref><ref name=Vorochaev>{{книга|автор=Молчанов Д. А., Ворочаев А. В., Казарян К. Г. |часть=Классификация мобильных роботов для перемещения по трубопроводу по принципу их движения|ссылка часть=https://elibrary.ru/item.asp?id=28878077|заглавие=Молодёжь и XXI век — 2017: материалы VII Международной молодёжной научной конференции (Курск, 21—22 февраля 2017 г.): в 4 томах|место=Курск|издательство=Университетская книга|год=2017}} — С. 156—160.</ref>. Такие роботы относятся к классу мобильных роботов и по способу своего передвижения подразделяются на такие группы<ref name=Vorochaev/><ref>{{книга|автор=Градецкий В. Г., Князьков М. М., Фомин Л. Ф., Чащухин В. Г. |заглавие=Механика миниатюрных роботов|место=М.|издательство=[[Наука (издательство)|Наука]]|год=2010|страниц=264|isbn=978-5-02-036969-6}} — С. 6, 155—158.</ref>: ползающие роботы со змееподобным принципом перемещения<ref>{{книга|автор=Shin Hocheol, Jeong Kyung-Min, Kwon Jeong-Joo. |часть=Development of a Snake Robot Moving in a Small Diameter Pipe|ссылка часть=http://ieeexplore.ieee.org/document/5669881/|заглавие=2010 International Conference on Control Automation and Systems (ICCAS; Gyeonggi-do, 27—30 Oct. 2010)|издательство=IEEE|год=2010|doi=10.1109/ICCAS.2010.5669881}} — P. 1826—1829.</ref>; ползающие роботы с червеподобным принципом перемещения<ref>{{статья|автор=Воротников С. А., Никитин Н. И., Чеккарелли М. |заглавие=Система управления миниатюрным внутритрубным роботом|ссылка=https://cyberleninka.ru/article/n/sistema-upravleniya-miniatyurnym-vnutritrubnym-robotom|издание=Известия высших учебных заведений. Машиностроение|год=2015|номер=8|страницы=49—57}}</ref>; роботы со скользящими упорами<ref>{{статья|автор=Wang Zhelong, Appleton E. |заглавие=The Concept and Research of a Pipe Crawling Rescue Robot|издание=Advanced Robotics|год=2003|volume=17, no. 4|pages=339—358|doi=10.1163/156855303765203038}}</ref><ref>{{статья|автор=Осадченко Н. В., Абдельрахман А. М. З. |заглавие=Компьютерное моделирование движения мобильного ползающего робота|издание=Вестник МЭИ|год=2008|номер=5|страницы=131—136}}</ref>; колёсные роботы<ref>{{статья|автор=Голубкин И. А., Антонов О. В. |заглавие=Исследование и моделирование процесса проведения дефектоскопии газопроводов мобильным колёсным роботом|ссылка=https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-i-modelirovanie-protsessa-provedeniya-defektoskopii-gazoprovodov-mobilnym-kolesnym-robotom|издание=Вестник Астраханского гос. техн. ун-та. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика|год=2014|номер=1|страницы=18—27}}</ref>; гусеничные роботы<ref>{{книга|автор=Moghaddam M. M., Hadi A. M. |часть=Control and Guidance of a Pipe Inspection Crawler (PIC)|ссылка часть=http://www.irbnet.de/daten/iconda/CIB13799.pdf|заглавие=22nd International Symposium on Automation and Robotics in Construction (ISARC; Ferrara, 11—14 Sep. 2005)|год=2005}} — P. 1—5.</ref>; вибрационные роботы<ref name=Yatsun/>; роботы с гибкими и упругими звеньями<ref>{{статья|автор=Князьков М. М., Семёнов Е. А., Рачков М. Ю. |заглавие=Многозвенный робот для движения внутри труб разных диаметров|ссылка=http://mospolytech.ru/mio/iblock/13c/knyz.pdf|издание=Машиностроение и инженерное образование|год=2009|номер=1|страницы=31—36}}</ref>; роботы с изменяемой формой корпуса<ref>{{статья|автор=Градецкий В. Г., Князьков М. М., Кравчук Л. Н., Семёнов Е. А. |заглавие=Методы движения миниатюрных управляемых внутритрубных роботов|издание=Нано- и микросистемная техника|год=2005|номер=9|страницы=37—42}}</ref>; роботы, перемещаемые потоком жидкости или газа<ref>{{книга|автор=Guo Shuxiang, Fu Qiang, Yamauchi Yasuhiro, Yue Chunfeng. |часть=Characteristic Evaluation of a Wireless Capsule Microrobotic System|ссылка часть=http://www.guolab.org/Papers/2013/ICMA2013-140.pdf|заглавие=Proceedings of 2013 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (Takamatsu, 4—7 Aug. 2013)|издательство=IEEE|год=2013}} — P. 831—836.</ref>.

== Достоинства использования ==
Применение роботов в промышленном производстве имеет ряд преимуществ, в частности{{sfn|Шахинпур|1990|с=30—31}}:
* повышение [[производительность труда|производительности труда]] (поскольку открывается возможность использования технологического оборудования в три-четыре смены и 365 дней в году);
* уменьшение [[издержки производства|издержек производства]] и повышение [[конкурентоспособность предприятия|конкурентоспособности]];
* рациональное использование оборудования и производственных помещений;
* улучшение [[качество продукции|качества продукции]], связанное с повышением точности выполнения технологических операций;
* исключение влияния [[человеческий фактор|человеческого фактора]] на конвейерных производствах, а также при проведении монотонных работ, требующих высокой точности;
* исключение воздействия на персонал вредных факторов, характерных для [[опасный производственный объект|производств с повышенной опасностью]];
* снижение сроков [[окупаемость инвестиций|окупаемости инвестиций]].

== Производство и структура рынка ==
; Структура рынка 
В [[2004 год]] на долю Японии приходилось около 45 % функционирующих в мире промышленных роботов. В абсолютных цифрах: к концу 2004 в Японии было задействовано 356,5 тыс. промышленных роботов, на втором месте со значительным отрывом шли США (122 тыс. промышленных роботов). 

По данным {{нп5|Международная федерация робототехники|Международной федерации робототехники||International Federation of Robotics}}, в [[2013 год]]у мировой объём продаж промышленных роботов составил 178 132 единиц (рост на 12 % по сравнению с предыдущим годом). Крупнейшим рынком промышленных роботов стала [[Китайская Народная Республика]], предприятия которой закупили 36 560 промышленных роботов. За ней следуют [[Япония]] (25 110 единиц), [[США]] (23 700 единиц), [[Республика Корея]] (21 307 единиц), [[Германия]] (18 297 единиц) и другие промышленно развитые страны. 

Наибольшее число новых промышленных роботов установлено на предприятиях: 
* [[автомобильная промышленность|автомобильной промышленности]] — 69 400 ед.; 
* [[электротехническая промышленность|электротехнической]] и [[электроника|электронной]] промышленности — 36 200 ед.;
* [[металлообрабатывающая промышленность|металлообрабатывающей]] и [[машиностроение|машиностроительной]] промышленности — 16 500 ед.<ref>{{cite web|url=http://www.ifr.org/uploads/media/Executive_Summary_WR_2014_01.pdf|title=Executive Summary: World Robotics 2014. Industrial Robots|publisher=// IFR, International Federation of Robotics|accessdate=2015-01-28}}</ref>.

; Производители 
[[Экономика Японии|Япония]] занимает первое место в мире (2004) по [[экспорт]]у промышленных роботов. Ежегодно эта страна производит более 60 тыс. роботов, почти половина из которых идет на экспорт. Это — крупный разрыв, по сравнению с другими странами.

== См. также ==
* [[Промышленная автоматика]]
* [[Манипулятор (механизм)]]
* [[NX CAM]]
* [[Robcad]]
* [[RCML]]
* [[Персональный робот]]
* [[Автоматизация производства]]

== Примечания ==
{{примечания|2}}

== Литература ==
<!--Упорядочено по году издания-->
* {{книга|автор=[[Белянин, Пётр Николаевич|Белянин П. Н.]]&nbsp;|заглавие=Промышленные роботы|место=М.|издательство=[[Машгиз (издательство)|Машиностроение]]|год=1975|страниц=398|ref=Белянин}}
* {{книга|автор=[[Белянин, Пётр Николаевич|Белянин П. Н.]]&nbsp;|заглавие=Промышленные роботы западноевропейских стран (Обзор зарубежного опыта)|издательство=НИАТ|год=1976|страниц=171|ref=Белянин}}
* {{книга|автор=[[Белянин, Пётр Николаевич|Белянин П. Н.]]&nbsp;|заглавие=Промышленные роботы Японии (Обзор зарубежного опыта)|издательство=НИАТ|год=1977|страниц=456|ref=Белянин}}
* {{книга|автор=[[Квинт, Владимир Львович|Квинт В. Л.]]&nbsp;|заглавие=Промышленные роботы: классификация, внедрение, эффективность|издательство=[[Знание (издательство, Москва)|Знание]]|год=1978|страниц=32|ref=Квинт}}
* {{книга|автор=[[Белянин, Пётр Николаевич|Белянин П. Н.]]&nbsp;|заглавие=Промышленные роботы США (Обзор зарубежного опыта)|издательство=НИАТ|год=1978|страниц=302|ref=Белянин}}
* {{книга|автор=Попов Е. П., Верещагин А. Ф., Зенкевич С. Л.&nbsp;|заглавие=Манипуляционные роботы: динамика и алгоритмы|место=М.|издательство=[[Наука (издательство)|Наука]]|год=1978|страниц=400|серия=Научные основы робототехники|ref=Попов, Верещагин, Зенкевич}}
* {{книга|автор=Медведев В. С., Лесков А. Г., Ющенко А. С.&nbsp;|заглавие=Системы управления манипуляционных роботов|место=М.|издательство=[[Наука (издательство)|Наука]]|год=1978|страниц=416|серия=Научные основы робототехники|ref=Медведев, Лесков, Ющенко}}
* {{книга|автор=Спыну Г. А.&nbsp;|заглавие=Промышленные роботы: конструирование и применение|место=Киев|издательство=Вища школа|год=1985|страниц=176|ref=Спыну}}
* {{книга|автор=Грувер М., Зиммерс Э.&nbsp;|заглавие=САПР и автоматизация производства|место=М.|издательство=[[Мир (издательство)|Мир]]|год=1987|страниц=528|ref=Грувер, Зиммерс}}
* {{книга|заглавие=Механика промышленных роботов. Кн. 1. Кинематика и динамика|ответственный=Е. И. Воробьёв, С. А. Попов, Г. И. Шевелёва|место=М.|издательство=[[Высшая школа (издательство)|Высшая школа]]|год=1988|страниц=304|isbn=5-06-001201-8|ref=Механика промышленных роботов, кн. 1}}
* {{книга|автор=Фу К., Гонсалес Р., Ли К.&nbsp;|заглавие=Робототехника / Пер. с англ|место=М.|издательство=[[Мир (издательство)|Мир]]|год=1989|страниц=624|isbn=5-03-000805-5|ref=Фу, Гонсалес, Ли}}
* {{книга|заглавие=Справочник по промышленной робототехнике: В 2-х кн. Кн. 1|ответственный=Под ред. Ш. Нофа|место=М.|издательство=[[Машгиз (издательство)|Машиностроение]]|год=1989|страниц=480|isbn=5-217-00614-5|ref=Справочник по промышленной робототехнике, кн. 1}}
* {{книга|автор=Попов Е. П., Письменный Г. В.&nbsp;|заглавие=Основы робототехники: Введение в специальность|место=М.|издательство=[[Высшая школа (издательство)|Высшая школа]]|год=1990|страниц=224|isbn=5-06-001644-7|ref=Попов, Письменный}}
* {{книга|автор=Шахинпур М.&nbsp;|заглавие=Курс робототехники / Пер. с англ|место=М.|издательство=[[Мир (издательство)|Мир]]|год=1990|страниц=527|isbn=5-03-001375-X|ref=Шахинпур}}
* {{книга|автор=[[Макаров, Игорь Михайлович|Макаров И. М.]], Топчеев Ю. И.&nbsp;|заглавие=Робототехника: История и перспективы|серия=Информатика: неограниченные возможности и возможные ограничения|место=М.|издательство=[[Наука (издательство)|Наука]]; Изд-во МАИ|год=2003|страниц=349|isbn=5-02-013159-8|ref=Макаров, Топчеев}}
* {{книга|автор=Зенкевич С. Л., Ющенко А. С.&nbsp;|заглавие=Основы управления манипуляционными  роботами. 2-е изд|место=М.|издательство=Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана|год=2004|страниц=480|isbn=5-7038-2567-9|ref=Зенкевич, Ющенко}}
* {{книга|автор=Воротников С. А.&nbsp;|заглавие=Информационные устройства робототехнических систем|место=М.|издательство=Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана|год=2005|страниц=384|isbn=5-7038-2207-6|ref=Воротников}}
* {{статья|автор=Тягунов О. А.&nbsp;|заглавие=Математические модели и алгоритмы управления промышленных транспортных роботов|издание=Информационно-измерительные и управляющие системы|год=2007|том=5|номер=5|страницы=63—69|ref=Тягунов}}
* {{книга|автор=Авцынов И. А., Битюков В. К.&nbsp;|заглавие=Основы роботизации, гибких производственных систем, организационно-технологического управления и транспортно-складских систем|ссылка=http://ius.vgta.vrn.ru/Robot.pdf|место=Воронеж|издательство=[[Воронежский государственный университет инженерных технологий|Воронежская гос. технол. академия]]|год=2009|страниц=94|isbn=5-89448-196-1|ref=Авцынов, Битюков}}
* {{книга|автор=Иванов А. А.&nbsp;|заглавие=Основы робототехники. 2-е изд|место=М.|издательство=ИНФРА-М|год=2017|страниц=223|isbn=978-5-16-012765-1|ref=Иванов}}

== Ссылки ==
* Роботы высокого полёта. Перевод статьи «High Flying Robots», Austin Weber, размещена в журнале Assembly http://www.nlrob.ru/hfrob.htm
* Промышленные роботы в современном производстве http://www.mirprom.ru/public/promyshlennye-roboty-v-sovremennom-proizvodstve.html
* {{dmoz|World/Russian/Компьютеры/Робототехника/|Робототехника}}


{{Робототехника}}

[[Категория:Промышленная автоматика|*]]
[[Категория:Поточное производство]]
[[Категория:Промышленные роботы|*]]