CC BY
61
УДК 629.78
ПРИМЕНЕНИЕ РОБОТОВ В АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
*
Л. А. Колмаков , А. Д. Однопалов, М. С. Шарапановская, Ю. А. Шелест Научный руководитель - Е. В. Сергеева
Красноярский индустриально-металлургический техникум Российская Федерация, 660111, г. Красноярск, ул. Тельмана, 32 *E-mail: leonid.kolmakov.charli@mail.ru
Рассмотрены различные перспективные роботы для космической отрасли.
Ключевые слова: роботы, проектирование промышленных роботов, авиастроение. APPLICATION OF ROBOTS IN THE AEROSPACE INDUSTRY
L. A. Kolmakov*, A. D. Odnopalov, M. S. Sharapanovskaya, Y. A. Shelest Scientific supervisor - E. V. Sergeeva
Krasnoyarsk Industrial Metallurgical College 32, Telman Str., Krasnoyarsk, 660111, Russian Federation *E-mail: leonid.kolmakov.charli@mail.ru
Various promising robots for the space industry are considered.
Keywords: robots, industrial robot design, aircraft engineering.
Промышленные роботы-манипуляторы традиционно применяются в автомобилестроении. Этому способствуют высокие объемы производимых однотипных деталей, отсутствие необходимости в микронных точностях и широкие возможности применения. Роботы-манипуляторы выполняют операции сварки, позиционирования и передачи изделий, контроль и т. д. В настоящее время роботы захватывают и новые рынки, одним из которых становится авиастроение. Промышленные роботы точны, удобны и функциональны. Это позволяет эффективно использовать существующее оборудование и в новых задачах.
Сборка самолета является сложным, масштабным и трудоемким процессом с использованием дорогого крупногабаритного оборудования, портальных систем и т. д. Производители самолетов и поставщики авиакомпонентов и узлов для снижения затрат заинтересованы инвестировать средства в автоматизацию для увеличения гибкости и технологичности производства.
Проектирование промышленных роботов представляет собой весьма многостороннюю проблему. Необходимо учитывать требования применения проектируемого робота к определенному классу технологических операций. Существуют роботы достаточно универсального характера, но в пределах некоторого диапазона грузоподъемности, скоростей движения руки, формы и размеров рабочего пространства. Это роботы для всевозможных ручных операций произвольных по формам траекторий. Существуют более специализированные роботы, но с достаточно широкими возможностями применения, например для окрасочных работ. Промышленные роботы «маляры» с высокой точностью выполняют любые операции, доступные высококвалифицированному маляру, вооруженному краскопультом.
Голландская компания Xyrec, специализирующаяся на робототехнике, разрабаотала
Секция «Проектирование машин и робототехника»
Automated Paint Robot (APR) в сотрудничестве с Airbus и Юго-Западным научно-исследовательским институтом и продемонстрировала систему, которая может сократить время нахождения самолета в лакокрасочном цехе с 16 до 5 дней.
Система (APR) может создать любую раскраску внешней поверхности фюзеляжа самолета, автоматически ориентируясь в процессе окраски. Технологический процесс, выполняемый перед нанесением раскраски, включает пескоструйную очистку фюзеляжа после удаления старой краски, распыление, подчистку и сушку грунтовки всего за два часа (по сравнению с 14 часами, которые требуются в настоящее время). Компания отмечает, что процесс очистки может также использоваться во время технического обслуживания типов A и B для воздушных судов.
Способность APR-системы значительно сокращать общее время покраски позволяет за счет робота снизить трудозатраты на 80 %. Соответственно экономия краски до 30 %, обеспечивает экологические преимущества данной системы. Также робот обеспечивает более высокую предсказуемость и качество окраски.
Во время демонстрации на ZAL Innovation Days компания Xyrec продемонстрировала новейшую функцию APR, которая использует струйную технологию для цифровой печати, а не для рисования. Технология была проиллюстрирована печатью большого изображения на фюзеляже Airbus A320. По утверждению компании, эта технология печати позволяет авиакомпаниям быстрее и эффективнее получать более впечатляющую по дизайну раскраску фюзеляжа, чем с помощью шаблонов и ручных распылителей [1].
Каждый процесс применения роботизации в авиации - это сложный технологический проект, результатом которого зачастую становится целый комплекс оборудования различных производителей и совершенно новые технологические и уникальные решения. В Европе, в целях повышения конкурентоспособности и создания технологических ноу-хау лидирующий технический институт в Германии Fraunhofer Institute в сотрудничестве с концернами AIRBUS Military, FACC, инжиниринговой компанией IDPSA и производителем промышленных роботов KUKA, изучает применение роботизации в промышленном секторе. Работы проводятся в рамках программы автоматизации, одобренной Еврокомиссией [2].
Вместе с тем, роботы работают в авиастроении больше, чем это принято считать. Для примера, компания KUKA поставила свыше 200 роботов для применения в авиационной и космической промышленности.
Роботы могут так же смывать, наносить жидкость для удаления грязи, чистить и наносить краску, включая возможность доступа в сложные места для окраски против коррозии. Так, на заводе в Boeing Everett по сборке, два роботизированных комплекса обрабатывают трехметровую панель крыла самолета Boeing 777. Вручную процесс занимал 4,5 часа с нанесением первого покрытия. Роботы делают все за 24 минуты с превосходным качеством.
Национальный инжиниринговый центр роботизации (NREC) Университета Mellon Carnegie в сотрудничестве с исследовательской лабораторией воздушных сил и логистическим центром 309 AMXG Ogden разработал и продемонстрировал роботизированную систему с использованием высокомощных лазеров для удаления покрытия с транспортных самолетов и истребителей. Удаление покрытий - это стандартная процедура обслуживания самолета. По сравнению с традиционными методами, снижается время работы, возможен постоянный режим 24/7, снижаются затраты, отходы, вредные влияния на работников [3].
Рынок российских роботов только зарождается, но показывает уверенный рост с каждым годом. Отечественные производители смогут в ближайшее время, на волне роботизации, занять свою нишу. Российский рынок роботов по общемировым меркам крайне мал. В 2018 году на 10 тыс. сотрудников приходилось всего 5 машин, и эти показатели на 43 % больше, чем в 2017 году. Для сравнения: общемировые показатели составляют 69 машин на 10 тыс. человек. Сферы применения не отличаются от общепринятых: больше всего устройств
занято в автомобилестроении (больше 40 %), пищевом производстве и машиностроении. Доля отечественных разработок - всего 4 %. В процентном соотношении рост рынка робототехники высок, поэтому с годами в России все больше организаций переходят на автоматическое оборудование.
ООО «Торговый дом «АРКОДИМ» имеет две производственные базы, расположенные в Казани и Новосибирске. Производство промышленных роботов компания ведет с 2014 года. Первый экспериментальный образец робота-манипулятора появился в 2015 году, а с 2016-го компания поставляет промышленных роботов на производства заказчиков. ARKODIM - это серия промышленных роботов-манипуляторов консольного типа: с тремя, пятью и семью осями. Компания выпускает модели с разными габаритами, разным классом точности и с разной скоростью передвижения. Разработчик производит не только типовые модели, но и индивидуальные, по техзаданию заказчика [4].
Компания «БИТ Роботикс» - разработчик роботизированного оборудования, ведущий собственные исследования в разных областях робототехники. Большинство инженеров пришли в компанию из космической и авиационной отрасли. «БИТ Роботикс» - создатель первого российского промышленного дельта-робота. Такие роботы широко применяются в пищевой, фармацевтической и упаковочной промышленности; они развивают высокую скорость, за счет чего рентабельность производства заметно повышается.
Несмотря на сложный, тяжелый и медленный переход авиастроения на роботизацию, этот сегмент рынка постоянно растет.
В продвижении активно участвуют и сами производители, для которых, несмотря на традиционно небольшой объем продаж в отрасли, успешно внедренное решение - это еще один высокотехнологичный скачок, демонстрация возможностей и серьезное конкурентное преимущество т.к авиация традиционно более требовательна к точностям и возможностям по сравнению с любыми производственными отраслями.
Эффективное внедрение роботов может служить основой для патентных исследований и разработок, серьёзных конкурентных преимуществ и значительного экономического и производственного выигрыша. Поэтому большинство авиастроительных концернов мира внимательно изучают и следят за растущими возможностями промышленных роботов.
Библиографические ссылки
1. RoboNews [Электронный ресурс]. URL: https://robonews.su/22501-Xyrec-predstavlyaet-novogo-robota-dlya-avtomaticheskoiy-pokraski-samoletov-video.htm (дата обращения: 21.04.2020).
2. МирПром [Электронный ресурс]. URL: http://www.mirprom.ru/public/primenenie-robotov-v-aerokosmicheskoy-promyshlennosti.html (дата обращения: 19.04.2020).
3. Автоматизированное проектирование промышленных роботов. [Электронный ресурс]. URL: http://roboticslib.ru/books/item/f00/s00/z0000033/st011.shtml (дата обращения: 19.04.2020).
4. Robohunter [Электронный ресурс]. URL: https://robo-hunter.com/news/robototehnika-v-rossii-kto-segodnya-proizvodit-promishlennih-robotov10381 (дата обращения: 23.04.2020).
© Колмаков Л. А., Однопалов А. Д., Шарапановская М. С., Шелест Ю. А., 2020
