Классификация, виды и типы промышленных роботов

Содержание

Главная

Блог

Классификация, виды и типы промышленных роботов

Где применяются промышленные роботы

Виды промышленных роботов

Классификация промышленных роботов:

По сфере применения

По назначению и выполняемым операциям

По типу управления

По грузоподъемности

По степени специализации

Преимущества внедрения промышленных роботов

Перспективы развития технологий

Как внедряются промышленные роботы

Программы государственной поддержки

Где приобрести

Центр развития промышленной робототехники

Промышленные роботы стали неотъемлемой частью современного предприятия. Автоматизированные устройства, состоящие из манипулятора и управляющей системы, выполняют различные производственные операции практически без участия человека и тем самым помогают организациям повысить экономическую и производственную эффективность, точность и безопасность технологических процессов.

В России рынок промышленной робототехники развивается ускоренными темпами. По актуальным данным, рост составляет около 40% в год, а к 2030 году уровень плотности роботизации в рамках целей национальных проектов должен достигнуть 145 единиц на 10 000 сотрудников.

В этой статье мы рассмотрим классификацию промышленных роботов, их виды и типы, а также расскажем о ключевых сферах применения, преимуществах внедрения и перспективах развития робототехники.

Где применяются промышленные роботы:

Промышленные роботы используются в различных отраслях, включая машиностроение, металлургию, электронику, пищевую промышленность и логистику. На отраслевых предприятиях они способны выполнять различные задачи: сборку, сварку, покраску, упаковку, паллетирование и транспортировку грузов.

В зависимости от сферы применения, роботизированные системы могут быть адаптированы и для работы в экстремальных условиях, например, в химической промышленности или под водой.

Виды промышленных роботов

В первую очередь промышленные роботы классифицируются в зависимости от их осей координат и кинематики, то есть способа выполнения движений:

декартовые могут двигаться только по прямой линии;
цилиндрические уже выполняют вращательные движения;
роботы SCARA состоят из двух соединенных между собой манипуляторов и двух приводов. В пространстве перемещается лишь конечное звено с помощью вращательного механизма;
шарнирные роботы могут иметь до 10 осей координат, а значит они более маневренны, подвижны и универсальны. Яркий пример — роботизированные руки.

Наиболее распространенные виды промышленных роботов:

Шестиосевые роботы-манипуляторы – это роборуки, которые поворачиваются и совершают сложные движения по разнообразным траекториям за счет своей конструкции, состоящей из нескольких суставов. Такие промышленные роботы могут выполнять множество задач: сварку, изготовление деталей или сборку электронных компонентов.

Дельта-роботы. Их система состоит из трех рычагов, которые работают в заданной рабочей зоне. По ней роботы могут передвигаться и вращаться. Они отлично справляются с задачами, где важна точность и скорость, например, с упаковкой или сортировкой.

Линейные роботы работают в нескольких осях и могут двигаться как горизонтально, так и вертикально. Основные задачи таких роботизированных систем – перемещение грузов, измерение параметров и автоматизация процессов на производственных линиях.

Коллаборативные роботы или коботы технически схожи с роборукой. Главное их отличие – наличие датчиков, контролирующих действиях находящихся рядом людей. Так коботы могут работать вместе с ними на участках, которые сложно полностью роботизировать и автоматизировать.

Классификация промышленных роботов

Промышленных роботов можно разделить по различным типам, мы рассмотрим самые распространенные из них.

1.Типы промышленных роботов по сфере применения.

Автомобильная промышленность

Автомобилестроение остается лидером по внедрению робототехники – на его долю приходится около 39% всех промышленных роботов в России. Робототехнические системы внедряются практически на всех этапах производства продукции: от сварки кузовов и покраски автомобилей до установки различных элементов и перемещения объектов.

Например, АвтоВАЗ запустил новый цех для сварки кузов, в него внедрены 112 промышленных роботов, а на предприятиях КАМАЗа робототехнические системы помогают вклеивать стекла в машины.

Металлургия и металлообработка

На эту отрасль приходится 28% российского рынка промышленных роботов. На предприятиях они отвечают за литье металлов, плазменную и лазерную резку, гибку и штамповку, загрузку и разгрузку заготовок, а также сверление и обработку поверхностей.

На таких производствах важны промышленные роботы с высокой грузоподъемностью, именно они сокращают время обработки и повышают эффективность производственных процессов.
Например, компания “Северсталь” в 2025 году инвестирует 500 млн рублей в роботизацию, включая системы для плазменной резки, сварки и контроля качества.

Электронная промышленность

В данной сфере особенно важен повышенный уровень точности при сохранении скорости выпуска продукции. Здесь используются высокоточные SCARA-роботы для сборки микросхем, компактные модели роботов для пайки и тестирования, а также миниатюрные манипуляторы для работы с мелкими деталями.

Пищевая промышленность

В пищепроме внедрено 12% от всех промышленных роботов в России. В данной отрасли робототехнические системы занимаются сортировкой и упаковкой продуктов, фасовкой и паллетированием, разделкой и контролем качества. Причем производственные линии пищевой промышленности требуют не только скорости, но и чистоты при контакте с продуктами, поэтому на производства внедряются специализированные модели роботов, оснащенные системами гигиенической защиты, соответствующей отраслевым стандартам.

Логистика

В данной отрасли активно внедряются роботизированные системы, которые могут отвечать за погрузку, транспортировку и паллетизацию, а также комплектование и маркировку заказов. В зависимости от назначения склада и объемов, роботы могут быть как универсальными, так и специализированными, заточенными на конкретный сценарий работы.

Также роботы используются и в других отраслях промышленности, например в фармацевтике они занимаются дозированием, упаковкой и стерилизацией. В химической промышленности роботизированные системы применяются в работе с опасными веществами, а в деревообрабатывающей – раскраивают, шлифуют и собирают продукцию.

2.Типы промышленных роботов по назначению и выполняемым операциям

В данной классификации промышленные роботы также разделяются на несколько категорий:

Технологические или производственные роботы

Такие промышленные роботизированные системы предназначены для выполнения основных технологических операций:
- сварка, причем разнообразная – дуговая, точечная, лазерная или плазменная. Сварочные промышленные роботы могут заменить сразу несколько специалистов на аргонодуговых и MIG/MAG, TIG и лазерных сварках.
- покраска. Промышленные роботы могут быть оснащены распыляющим устройством, с помощью него они равномерно наносят лакокрасочное покрытие и одновременно отвечают за его минимальный расход.
- сборка. Сборочные промышленные роботы отвечают за точную установку компонентов и в основном применяются в отрасли электроники.
Также существуют промышленные роботы для плазменной, лазерной, и гидроабразивной резки, прессовые роботы для автоматизации штамповочного производства и литейные роботы для работы с расплавленными металлами.

Вспомогательные роботы

К ним чаще всего относятся:
- паллетирующие или подъемно-транспортные роботы. Они выполняют работы по укладке грузов, например, на поддоны.
- роботы-манипуляторы, которые могут, например, перемещать заготовки между станками.
- загрузочные роботы, подающие детали в обрабатывающие центры.

Роботы универсального типа.

Такие промышленные роботы предназначены для выполнения разнородных технологических операций, как основных, так и вспомогательных. Главное их перепрограммировать под необходимую задачу.

3.Типы промышленных роботов по степени специализации

Промышленные роботизированные системы могут быть:

Специальными, то есть предназначенными для выполнения конкретных технологических задач, например, точечной сварки. Также они могут обеспечивать перепрограммирование своих действий в заданных для обслуживания объекта пределах.
Специализированными, то есть созданными для выполнения операций одного вида, например, покраски.
Универсальными, предназначенными для выполнения широкого спектра операций. Яркий пример – коллаборативные роботы.

4.Типы промышленных роботов по методу управления

В данной категории легко можно проследить эволюцию развития промышленных роботов, от самых базовых до роботизированных систем последнего поколения.

Программные роботы

К ним относятся роботы, работающие по заранее заданной программе и предназначенные для выполнения базовой однообразной операции, например, погрузки-разгрузки или перемещения материалов.

Адаптивные роботы

Это роботы оснащены датчиками, машинным зрением и тактильными сенсорами, с помощью которых они могут получать информацию об окружающей среде, адаптироваться к нестандартным ситуациям и вносить коррективы в свои действия. Адаптивные роботизированные системы могут выполнять более точные операции, например, сварку или сборку микросхем. Также таких роботов легко перепрограммировать под различные цели.

Интеллектуальные роботы

Это интеллектуальные машины, которые могут учиться на основе данных, использовать машинное зрение, взаимодействовать с другими системами и даже предсказывать свои собственные технические потребности. Они обладают элементами искусственного интеллекта, способны автономно принимать решения в рамках заданных параметров и используются практически во всех отраслях промышленности: от автомобильной до фармацевтической.

5.Типы промышленных роботов по их грузоподъемности

В данной классификации роботов делят на 5 основных категорий:

Сверхлегкие роботизированные системы могут поднимать грузы весом до 1 кг. В основном их применяют в электронной промышленности.
Грузоподъемность легких роботов – 1-10 кг. Они применяются для сборки или пайки компонентов.
Средние роботы способны поднимать грузы весом 10-200 кг. Часто их использую в автосборке.
Тяжелые роботы поднимают грузы до 1 000 кг и применяются в металлообработке.
Грузоподъемность сверхтяжелых роботов – более 1 тонны, зачастую их внедряют на металлургические предприятия для литья и штамповки металла.

Преимущества внедрения промышленных роботов

Сегодня роботизация становится ключевым фактором развития предприятия любой отрасли, а также не просто сохранения, но и увеличения его конкурентоспособности. Промышленные роботы могут повлиять сразу на несколько точек роста производства:

1.Увеличение скорости и непрерывности производства
Роботы работают 24/7 без перерывов на обед, сон или выходные, что значительно сокращает цикл изготовления продукции. Например, роботизированные сварочные линии в автомобилестроении могут увеличить скорость производства на 30–50% по сравнению с ручной сваркой. А автоматизированные системы загрузки станков – сократить вспомогательное время на 20–40%, повышая общую пропускную способность линии.

2.Точность и стабильность выполнения операций
Роботы обеспечивают повторяемость движений с точностью до 0,05 мм, что, например, критически важно в микроэлектронике, авиастроении и прецизионной механике. В отличие от человека, они не допускают отклонений из-за усталости или невнимательности. Например, на заводах по производству электроники роботы выполняют пайку компонентов с отклонением менее 1 микрона, что невозможно при ручном труде.

3. Снижение брака и травматизма
Роботизация исключает до 90% ошибок, связанных с человеческим фактором, например, неправильную сборку или появление дефектов при сварке. Кроме того, роботы могут заменить людей в литейных цехах или химических производствах и тем самым сократить количество травм. Например, на металлургических заводах внедрение роботов-манипуляторов снизило уровень профессиональных заболеваний на 25–40%.

4.Круглосуточная работа и эффективное использование ресурсов
Роботы позволяют организовать непрерывное производство, например, ночную работу станков без операторов. Это увеличивает загрузку оборудования на 15–30% и снижает себестоимость продукции. Например, в пищевой промышленности автоматизированные линии упаковки работают в 3 смены, обеспечивая выпуск до 10 000 единиц продукции в час.

5.Экономическая выгода
Несмотря на высокие первоначальные затраты, роботизация может окупиться за 2–4 года. Этому способствуют:

- сокращение затрат на оплату труда, когда одна машина может заменить 2-5 рабочих;
- уменьшение количества бракованной продукции на 20–60%;
- экономия материалов, когда, например, покрасочные роботы снижают расход ЛКМ на 15–25%

6.Стратегические преимущества для бизнеса
Компании, внедряющие роботов, показывают рост производительности на 30–70%. Например, Tesla смогла увеличить выпуск автомобилей на 50% после роботизации и автоматизации сборочных линий.

Перспективы развития технологий

Развитие промышленной робототехники в 2025 году и ближайшем будущем определяется рядом ключевых трендов, которые уже сейчас трансформируют производственные процессы и открывают новые возможности для автоматизации.

Интеграция ИИ и машинного обучения

Интеграция ИИ в роботизированные системы уже позволяет им обучаться на своем предыдущем опыте, адаптироваться и оптимизироваться в реальном времени. Это помогает повысить точность сварки или сборки микросхем. Кроме того, благодаря прогнозирующей ИИ-аналитике роботы учатся предсказывать поломки оборудования и планировать техническое обслуживание, минимизируя простои.

Увеличение количества коллаборативных роботов

Сегодня коботы одни из самых популярных среди всех промышленных роботов. Все дело в их уникальных способностях работать в непосредственной близости с людьми и при этом выполнять те же задачи, что и традиционные промышленные роботы. Также у коботов интуитивные интерфейс и настраивать их могут специалисты без глубоких технических знаний.

Внедрение систем роевого интеллекта

За счет такой системы можно координировать сразу “стаю” роботов. При внедрении роевого интеллекта они совместно смогут выполнять более сложные задачи, например, сборку крупногабаритных конструкций, или стандартные задачи, но быстрее. Индийская компания благодаря использованию роевых роботов в складском управлении увеличила эффективность сортировки товаров на 50–70%.

Использование интеллектуализации и бионики.

Роботы могут оснащаться мултисенсорными системами: тактильными, температурными и силомоментными датчиками. Особенно полезны они будут при работе с хрупкими объектами или в фармацевтике, где важна точность.
Кроме того, разрабатываются роботы-манипуляторы нового типа – бионики. Они имитируют движения животных. Яркий пример: “мягкие” роботы для пищевой промышленности.

Как внедряются промышленные роботы

Роботизация производства состоит из 6 ключевых шагов, каждый из них включает в себя ключевые аспекты, которые помогут вам избежать распространённых ошибок и максимально использовать потенциал роботизации и автоматизации.

1.Создание отдела автоматизации и роботизации

В него должны входить:

Руководитель отдела, который имеет опыт в управлении проектами и стратегическом планировании;
Инженеры автоматизации с опытом в программировании ПЛК, SCADA-систем, а также с навыками работы с датчиками и приводами;
Инженеры-робототехники, которые будут обслуживать и программировать роботов;
Аналитики данных, умеющие анализировать данные производственных процессов для выявления узких мест и возможностей автоматизации и роботизации;
ИТ-специалисты, которые будут поддерживать ПО, сетевую инфраструктуру и обеспечивать кибербезопасность.

2.Определение цели роботизации и автоматизации на 3-5 лет

Она должна быть измеримой, достижимой, актуальной и ограниченной по времени. Например, увеличить производительность на 40% в течение 36 месяцев.
Также к целям может относиться: снижение затрат, улучшение качества продукции, безопасность труда, гибкость производства.

К каждой из перечисленных выше целей необходимо присвоить ключевой показатель эффективности (KPI). Критерием успеха может стать оценка и определенный показатель производительности, качества, затрат или времени простоя.

3.Проведение технико-технологического аудита предприятия

Это тщательная проверка и оценка состояния оборудования, технологий и производственных процессов на предприятии. Цель такого аудита — выявить узкие места, определить точки возможной роботизации и автоматизации производства в рамках достижения поставленной цели.

Например, если выявляется, что на линии сборки есть этап, который занимает 40% всего времени производства продукции, то его роботизация может стать приоритетной задачей.

4.Формирование бюджета проекта и определение источников финансирования

Ориентируясь на результаты аудита, руководители компании должны сформировать бюджет и выбрать источники финансирования на реализацию проекта модернизации производства.
Ими могут быть: собственные средства компании, заемные средства, инвестиции, краудфандинг, государственная поддержка.

5.Выбор технологий и оборудования

При выборе роботизированных систем и другого оборудования следует ориентироваться на определённые критерии:

Технические характеристики, например, точность и скорость, грузоподъемность и адаптивность.
Тип робота, например, промышленный робот-манипулятор, коллаборативный робот, дельта-робот или линейная роботизированная система.
Программное обеспечение. Например, стоит обратить внимание удобство программирования промышленного робота и интеграцию с системами управления.
Надежность и обслуживание. Важны не только срок службы оборудования, но и доступность запчастей, а также наличие тех.поддержки.
Экономическая эффективность. Оцените стоимость оборудования и срок его окупаемости.

6. Разработка проекта внедрения

В него должны входить:

Подготовка проектной документации: технические схемы, планы интеграции, монтажа и настройки.
Обозначение этапов внедрения, начиная с подготовки инфраструктуры и заканчивая запуском в эксплуатацию.
Определение графика работ со сроками выполнения этапов и ответственными.
Расчет кадровой подготовки, т.е. переобучения или повышения квалификации сотрудников, которым предстоит работать с роботами.
Расчет экономической эффективности.
Управление рисками и план по их минимизации.

7.Непосредственное внедрение технологий и роботизированных систем.

Программы государственной поддержки

В рамках нацпроекта «Средства производства и автоматизации» Президент России поставил цель – войти в топ-25 стран мира по уровню роботизации и достичь независимости в производстве роботов. Поэтому Правительство активно поддерживает развитие отечественной промышленной робототехники.

Разрабатывается ряд мер господдержки индустрии. Например, субсидия российским организациям на компенсацию части затрат на проведение НИОКР по современным технологиям в рамках реализации инновационных проектов.

Кроме того, к мерам господдержки относится: лизинг роботов, льготное кредитование и возмещение части затрат на роботизацию производства.

Где приобрести

В России открыты свыше 70 компаний и стартапов, которые занимаются разработкой роботов, программного обеспечения и компонентов к ним.

Кроме того, представители отраслевой бизнес-индустрии занимаются интеграцией робототехнических решений под ключ.

Например, Центр развития промышленной робототехники Университета Иннополис разрабатывает, интегрирует и предлагает аренду как уже готовых решениий, так и создает кастомные технологии, отвечающие точечным запросам организаций.

Центр развития промышленной робототехники

В рамках федерального проекта «Развитие промышленной робототехники и автоматизации производства» в России продолжается работа по открытию Центров развития промышленной робототехники.
Их цель – создать синергию образования, разработки и бизнеса.

Так в 2024 году на базе Университета Иннополис был запущен головной ЦРР. Здесь помимо подготовки и переподготовки высококвалифицированных кадров для робототехнической отрасли, ведется работа по разработке и интеграции робототехнический решений, предоставляется доступ к оборудованию и ПО, проводится реверс-инжиниринг и технико-технологические аудиты предприятий с последующей помощью в подборе решений и непосредственно роботизацией производственных процессов.

Если вы хотите обсудить, какой тип роботов лучше всего подходит для вашей конкретной задачи:
свяжитесь с нами с помощью эл.почты – info@robotics-center.ru