1.1 Eachdraidh Rannsachaidh
Le adhartas luath saidheans agus teicneòlais,comasan tuigseacha’ leantainn air adhart a’ leasachadh, a’ dèanamh saothrachadh snasail na ghluasad cumanta ann an leasachadh gnìomhachais. Mar eisimpleir, tha dàta a chaidh fhoillseachadh le Ministrealachd Gnìomhachas Fiosrachaidh Shìona a’ sealltainn gun do choilean saothrachadh snasail dachaigheil fàs iongantach de 11.6% ann an 2023 - fianais air oidhirpean leantainneach na dùthcha agus ùr-ghnàthachadh teicneòlach san raon seo. A bharrachd air an sin, tha an àireamh de ùr-ghnàthachaidhean am measg iomairtean saothrachaidh snasail air a dhol suas gu mòr, a’ dol thairis air roinnean leithid saothrachadh uidheamachd àrd-ìre, stuthan adhartach, agus teicneòlasan àrainneachd, a’ nochdadh spionnadh agus cruth-atharrachadh domhainn a’ ghnìomhachais. Chan e a-mhàin gu bheil an gluasad seo air ath-bhualadh a dhèanamh air modhan cinneasachaidh saothrachaidh traidiseanta ach cuideachd air ùrachadh gnìomhachais a luathachadh, a’ neartachadh èifeachdas agus càileachd. Barrachd is barrachd, tha loidhnichean cinneasachaidh fèin-ghluasadach agus innealan-fuadain gnìomhachais a’ dol an àite saothair dhaoine.
Le adhartas anlinn saothrachaidh thuigseach, tha feartan teicneòlais fèin-ghluasadach agus tuigseach innealan-fuadain gnìomhachais a’ freagairt gu foirfe ri iarrtasan a tha a’ sìor fhàs sa ghnìomhachas saothrachaidh airson mionaideachd àrd, furasta obrachaidh, agus sùbailteachd ann am pròiseasan cinneasachaidh. Tha seo air an cudromachd a mheudachadh ann an saothrachadh, gan dèanamh nan cumhachd chudromach a tha a’ stiùireadh cruth-atharrachadh agus ùrachadh gnìomhachais. Tha innealan-fuadain co-obrachail - innealan gnìomhachais comasach air co-obrachadh inneal-gu-inneal agus daonna-inneal a choileanadh - air nochdadh mar phrìomh fhòcas ann an rannsachadh innealan-fuadain air sgàth an giùlan fèin-riaghlaidh agus an comasan co-obrachail, gan suidheachadh gus pàirt mhòr a ghabhail ann an innealan-fuadain gnìomhachais san àm ri teachd. Ann an teicneòlas innealan-fuadain co-obrachail, bidh meatairean coileanaidh motair servo - a’ gabhail a-steach astar freagairt torque, cruinneas torque, cruinneas suidheachaidh, caitheamh cumhachd, agus seasmhachd teòthachd - a’ dearbhadh gu dìreach èifeachdas gluasad, seasmhachd agus cruinneas inneal-fuadain. Mar chridhe cumhachd innealan-fuadain, tha buaidh mhòr aig coileanadh shiostaman servo air cruinneas agus earbsachd gluasad. Gu sònraichte, tha motaran servo co-phàirteach a’ cluich pàirt chudromach ann a bhith a’ coileanadh cruinneas suidheachaidh. Bidh motair servo co-phàirteach sàr-mhath a’ dèanamh cinnteach à suidheachadh mionaideach agus gluasad seasmhach rè ghnìomhan iom-fhillte, agus mar sin a’ neartachadh èifeachdas obrachaidh agus a’ lughdachadh mhearachdan.
Tha “14mh Plana Còig Bliadhna airson Leasachadh Gnìomhachas nan Robotan” a’ cur cuideam air adhartas rannsachaidh air co-phàirtean robotach amalaichte tuigseach, leis na co-phàirtean sin gu sònraichte freagarrach airson robotaichean co-obrachail. Tha am bun-bheachd dealbhaidh làn-amalaichte aca a’ toirt a-steach gnìomhaichean, mothachairean agus draibhearan bunaiteach dìreach a-steach don cho-phàirt fhèin, a’ tionndadh gach co-phàirt gu bhith na aonad smachd neo-eisimeileach. Le bhith a’ leasachadh structar agus cruth a-staigh, bidh an ailtireachd smachd sgaoilte a’ lughdachadh gu mòr an àireamh de chàbaill eadar diofar ìrean siostaim, agus mar sin a’ lughdachadh chosgaisean cumail suas agus a’ neartachadh earbsachd iomlan. Bidh an dealbhadh modúlach cuideachd a’ comasachadh ath-chur agus cumail suas co-phàirteach nas fhasa, a’ meudachadh gu mòr farpaiseachd margaidh robotaichean co-obrachail.
Anbun-bheachd robotaichean co-obrachailChaidh a thoirt a-steach an toiseach ann an 1996, leis a’ fheallsanachd dealbhaidh aige ag ath-bhualadh robotachd thraidiseanta le bhith a’ comasachadh obrachaidhean co-òrdanaichte eadar robotaichean agus daoine air loidhnichean cinneasachaidh. Chan e a-mhàin gu bheil an dòigh-obrach cho-obrachail seo a’ cleachdadh èifeachdas agus mionaideachd robotaichean ach cuideachd a’ toirt a-steach fiosrachadh agus sùbailteachd daonna, a’ neartachadh èifeachdas obrachaidh agus sruthachd. An coimeas ri robotaichean gnìomhachais àbhaisteach, tha feartan sònraichte aig robotaichean co-obrachail, gan stèidheachadh fhèin mar fho-roinn chudromach taobh a-staigh raon robotachd. Tha atharrachaidhean mòra air a bhith air an dà chuid an structaran corporra agus na siostaman smachd aca. Tha robotaichean gnìomhachais traidiseanta - leithid rèiteachaidhean gàirdean robotach a chithear ann am Figear 1 - air an cleachdadh sa mhòr-chuid ann an tagraidhean màileid, làimhseachadh stuthan, tàthadh, agus gearradh laser. Ged a tha cruas àrd, seasmhachd structarail, agus comas giùlain luchd làidir aig na robotaichean sin, tha crìochan aca cuideachd: meud agus mais an ìre mhath mòr, inertia gluasad mòr, dealbhadh mòr le droch shùbailteachd, agus neo-chomas gnìomhan cruinneachaidh gu math sùbailte a dhèanamh. A bharrachd air an sin, tha an gluasad inertial mòr agus na gluasadan àrd-astar aca a’ cur cunnartan sàbhailteachd mòra do luchd-obrach taobh a-staigh an radius obrachaidh aca, a’ feumachdainn obrachadh taobh a-staigh raointean dùinte dùinte.
Figear 1 Gàirdeanan robotach gnìomhachais traidiseanta agus robotaichean co-obrachail
Leigidh robotaichean co-obrachail le obrachadh aig an aon àm le daoine ann an àiteachan co-roinnte agus bidh iad a’ comasachadh eadar-obrachadh dlùth-raoin taobh a-staigh raointean co-obrachail. An coimeas ri gàirdeanan robotach traidiseanta, mar as trice bidh robotaichean co-obrachail a’ giùlan luchd as àirde de 20 kg aig an èifeachdair deiridh aca, le raon obrachaidh co-chosmhail ri ruigsinneachd gàirdean daonna. Tha an structar aca nas sìmplidh na structar gàirdeanan robotach gnìomhachais àbhaisteach anns a bheil uidheaman tar-chuir iom-fhillte, agus aig an aon àm a’ tabhann fios-air-ais feachd mothachail, sùbailteachd aotrom, agus comasan mothachaidh làidir. Leigidh na feartan seo leotha feachd atharrachadh gu dinamach rè eadar-obrachadh daonna, a’ cur casg èifeachdach air milleadh fòirneartach. Mar thoradh air an sin, faodaidh robotaichean co-obrachail co-obrachadh gu sàbhailte le daoine gus gnìomhan a choileanadh gun a bhith feumach air bacaidhean sàbhailteachd traidiseanta.
Bidh robotaichean co-obrachail an sàs ann an obrachaidhean conaltraidh dìreach ri daoine; mar sin, tha sàbhailteachd na riatanas riatanach ann an co-obrachadh daonna-robot. Tha e riatanach smachd teann a chumail air cumhachd obrachaidh agus torque rothlach fhad ‘s a tha ceumannan teicnigeach gan cleachdadh leithid smachd gnàthach, smachd torque, mothachairean conaltraidh, agus lorg bualadh gus casg a chuir air leòntan do luchd-obrach. Feumaidh siostaman smachd dràibhidh snasail robotaichean cuideachd barrachd leasachaidh airson riaghladh sàbhailteachd, a’ comasachadh smachd rèidh atharrachail tro àireamhachadh fiùghantach agus modaladh stèidhichte air neach-amhairc.
Ann an sgrùdadh o chionn ghoirid, chuir Caidreachas Eadar-nàiseanta nan Robotaigs (IFR) cuideam air gum bi leasachadh robotaichean san àm ri teachd a’ nochdadh gluasadan a dh’ionnsaigh sìmplidheachd, furasta a chleachdadh, sùbailteachd agus co-obrachadh sàbhailte. Mean air mhean ruigidh robotaichean gnìomhachais ìrean nas àirde de fèin-ghluasad agus inntleachd; lughdaichidh an dealbhadh furasta a chleachdadh cnapan-starra obrachaidh, a’ leigeil le barrachd ghnìomhachasan teicneòlas robotach a chleachdadh gun oidhirp gus èifeachdas cinneasachaidh a leasachadh. Aig an aon àm, leigidh dealbhadh anns a bheil sùbailteachd agus comasan co-obrachaidh sàbhailte le robotaichean atharrachadh nas fheàrr a rèir àrainneachdan cinneasachaidh eadar-mheasgte agus iom-fhillte, a’ comasachadh co-obrachadh daonna-robot agus a’ leasachadh leasachadh tuigseach agus èifeachdach cinneasachadh gnìomhachais nas fhaide air adhart.
Figear 2: Raon-obrach an inneal-fuadain co-obrachail
1.2 Cudromachd Rannsachaidh
Anns a’ mhargaidh robotach co-obrachail làithreach, tha robotaichean seachd-ceum-de-shaorsa air am moladh airson an raon obrachaidh farsaing agus an sùbailteachd. Bidh na robotaichean sin a’ toirt seachad ìrean saorsa iomarcach, a’ tabhann comas nas motha airson fèin-ghluasad gnìomhachais agus saothrachadh snasail. Tha gach ìre de shaorsa air a choileanadh tro cho-phàirt robotach, a tha na fheart deatamach ann a bhith a’ dearbhadh coileanadh robotach. Bidh na ceithir prìomh luchd-saothrachaidh - FANUC, ABB, Yaskawa, agus KUKA - gach fear a’ cleachdadh siostaman tar-chuir eadar-dhealaichte anns na gàirdeanan robotach gnìomhachais traidiseanta aca; ge-tà, bidh iad gu bunaiteach a’ cleachdadh motaran servo air an càradh le gèaraichean bevel, gèaraichean spor, no criosan sioncronaich gus cumhachd a thar-chuir chun na co-phàirtean airson rothladh. Tha na dòighean tar-chuir sin a’ cuingealachadh meud co-phàirtean robotach. Ged a tha e comasach cruinneas àrd a choileanadh, tha miniaturization fhathast dùbhlanach. Mar a chithear ann am Figear 3, feumaidh robotaichean gnìomhachais traidiseanta caibineatan smachd taobh a-muigh anns a bheil draibhearan servo motair, le grunn uèirichean a’ ceangal gach motair ris a’ chaibineat, agus mar sin a’ cuingealachadh cleachdadh sùbailte shiostaman smachd.
Figear 3 Robot gnìomhachais traidiseanta agus caibineat smachd
Leis nach urrainn do rèiteachaidhean co-phàirteach traidiseanta gàirdeanan robotach gnìomhachais coinneachadh ri riatanasan robotaichean co-obrachail tuilleadh, tha na co-phàirtean sin air dòighean tar-chuir àbhaisteach a thrèigsinn airson feallsanachd dealbhaidh ùr. Tha an dòigh-obrach seo ag amas air siostaman aotrom, bholtaids ìosal, agus làn-aonaichte a choileanadh le bhith ag amalachadh an rianadair, draibhear servo, agus motair taobh a-staigh a’ cho-phàirt fhèin, le ceanglaichean dealain bunaiteach air an cur an gnìomh gu h-inntinneach cuideachd. Chan eil ach glè bheag de eadar-aghaidhean smachd fosgailte gu taobh a-muigh, a’ sìmpleachadh uèirleadh taobh a-muigh agus a’ lughdachadh iom-fhillteachd innleadaireachd. Canar co-phàirt amalaichte ri dealbhadh mar sin.
Leis na feumalachdan leasachaidh agus na gluasadan a th’ ann an-dràsta ann an co-phàirtean robotach co-obrachail, tha dealbhadh co-phàirt robotach co-obrachail amalaichte aotrom, ìosal-bholtaids, làn-amalaichte, agus àrd-choileanaidh gu sònraichte cudromach. Tha co-phàirt amalaichte mar sin a’ toirt a-steach na pàirtean riatanach uile a tha a dhìth airson gluasad co-phàirteach - a’ gabhail a-steach gnìomhaichean, rianadairean, draibhearan, agus mothachairean - agus faodaidh e obrachadh gu neo-eisimeileach mar mhodal neo-eisimeileach. Nuair a thèid a cheangal ris a’ phrìomh rianadair no modalan eile tro bhusan cumhachd is smachd sìmplidh, bidh an dealbhadh làn-aonaichte ach ìosal-cheangail seo a’ neartachadh sùbailteachd robotaichean co-obrachail gu mòr. Le bhith a’ cleachdadh a’ cho-phàirt mhodúlach amalaichte seo agus ga chàradh le gàirdeanan robotach agus buaidhean-deireadh den mheud iomchaidh, faodar robotaichean co-obrachail a tha air an dealbhadh gu sònraichte do dhiofar riatanasan a chur ri chèile gu furasta.
Figear 4 Diagram sgemataigeach den cho-bhanntachd mhodúlach
Tha rannsachadh air co-phàirtean amalaichte airson robotaichean co-obrachail agus na siostaman smachd servo aca air leth cudromach airson adhartas robotachd co-obrachail. Tha prìomh theicneòlasan nan co-phàirtean amalaichte seo air an dèanamh suas de dhà phrìomh phàirt: lughdadairean co-sheirm agus siostaman smachd dràibhidh motair co-phàirteach còmhla ris na h-algairim smachd co-fhreagarrach aca. Tha Zhixin Drive Technology (Shijiazhuang) Co., Ltd. a’ cur fòcas air an rannsachadh aca air siostaman smachd dràibhidh motair co-phàirteach airson robotaichean co-obrachail, a’ dèanamh sgrùdaidhean domhainn air uidheaman dràibhidh is smachd motair co-phàirteach. Tha a’ chompanaidh a’ leasachadh sreath de thoraidhean motair co-phàirteach robot amalaichte gu math tuigseach a leigeas le comasan smachd nas sùbailte agus nas earbsaiche a bhith ann airson co-phàirtean robot co-obrachail, agus aig an aon àm a’ toirt a-steach feartan cudromach leithid fèin-bheachd, co-dhùnadh tuigseach, coileanadh sgileil, agus smachd mionaideach - agus mar sin a’ coinneachadh ri iarrtasan leasachadh uidheamachd snasail.
2 Inbhe Rannsachaidh Làithreach aig an taigh agus gu h-eadar-nàiseanta
Ann an 1956, stèidhich am fiosaigiche Ameireaganach Joe Engelberger agus an innleadair George Devol companaidh robotaigs leis an t-ainm Unimation, a leasaich gu soirbheachail a’ chiad robot gnìomhachais san t-saoghal - an Unimate - ann an 1959.
Chuir General Motors robotaichean an sàs an toiseach ann an cinneasachadh gnìomhachais aig an goireas aca ann an New Jersey ann an 1961. Ann an 1969, thug Iapan a-steach robotaichean bho Unimation, agus an dèidh sin thug iad cead don teicneòlas aca do Kawasaki Heavy Industries agus KUKAI Corporation stèidhichte san RA airson obrachaidhean saothrachaidh robotaichean ann an Iapan agus an RA, fa leth. Le adhartas gnìomhachas chàraichean Iapan, tha àireamh a tha a’ sìor fhàs de robotaichean air àite saothair dhaoine ann an cinneasachadh, a’ sealltainn gu h-iomlan an luach practaigeach. Mar thoradh air an sin, tha Iapan air cuideam a chuir air leasachadh robotachd gnìomhachais. A’ tòiseachadh le Kawasaki Heavy Industries mar an tùsaire ann an gabhail ri teicneòlas robotachd, agus an uairsin a’ nochdadh chompanaidhean robotachd ainmeil air feadh an t-saoghail leithid FANUC agus Yaskawa, tha Iapan air a bhith mar aon de na dùthchannan a tha a’ maighstireachd teicneòlasan robotach ùr-nodha air feadh an t-saoghail.
Ann an 1973, dh’atharraich a’ chompanaidh Ghearmailteach KUKA an inneal-fuadain Unimate gus a’ chiad inneal-fuadain sia-ceum-saorsa, am Famulus, a chruthachadh, air a chumhachdachadh le motair dealain. Ann an 1974, leasaich ASEA (roimhe ABB), companaidh dealain coitcheann às an t-Suain, a’ chiad inneal-fuadain làn-dealain san t-saoghal, an IRB 6, air a smachdachadh le meanbh-phròiseasar, a’ neartachadh fiosrachadh innealan-fuadain gu mòr. Ann an 1978, chuir Companaidh Unimation stèidhichte sna SA an inneal-fuadain gnìomhachais PUMA aca an sàs gu farsaing air loidhnichean cruinneachaidh General Motors, a’ dearbhadh tuilleadh cho practaigeach agus luach innealan-fuadain gnìomhachais agus a’ comharrachadh làn-inbheachd teicneòlas innealan-fuadain gnìomhachais, agus mar sin a’ leagail bunait làidir airson adhartasan teicneòlais às dèidh sin.
Thar còrr is ceithir deicheadan de leasachadh robotaigs gnìomhachais, tha adhartasan teicneòlais air a bhith leantainneach. Ach, air sgàth adhbharan sàbhailteachd, mar as trice bidh robotaichean stèidhichte aig stèiseanan-obrach sònraichte agus air an dealachadh le rèilichean dìon, gan casg bho bhith ag obair taobh ri taobh le daoine san aon àite. Tha an rèiteachadh traidiseanta seo a’ cuingealachadh co-obrachadh daonna-robot, ga dhèanamh duilich obrachaidhean co-obrachail dha-rìribh èifeachdach a choileanadh. A dh’ aindeoin iomadh oidhirp agus rannsachadh, tha co-obrachadh sàbhailte daonna-robot fhathast na dhùbhlan mòr ann an raon robotaigs gnìomhachais.
Cha b’ ann gu 2005 a thug pròiseact mòr, le maoineachadh bhon EU, bun-bheachd nan innealan-fuadain co-obrachail a-steach. Thug an iomairt còmhla prìomh chompanaidhean innealan-fuadain gnìomhachais leithid ABB, KUKA, Reis, Comau, agus Gudel gus inneal-fuadain aig prìs reusanta, teann agus sùbailte a leasachadh còmhla a chaidh a dhealbhadh gu sònraichte airson iomairtean beaga is meadhanach, leis an amas eisimeileachd air fo-chùmhnantachadh saothair a lughdachadh. Chuir am pròiseact seo cuideam air comas co-obrachaidh daonna-inneal-fuadain, a’ leagail bunait làidir airson bun-bheachd innealan-fuadain co-obrachail.
B’ e atharrachaidhean agus cleachdaidhean de robotaichean gnìomhachais traidiseanta a bh’ anns na ciad robotaichean co-obrachail, gun atharrachadh bunaiteach a dhèanamh air am feallsanachd dealbhaidh no na modhan obrachaidh aca. Bho chaidh a stèidheachadh ann an 2005, tha Universal Robots air a bhith coisrigte do bhith a’ leasachadh robotaichean co-obrachail a tha comasach air obrachadh gu sàbhailte còmhla ri luchd-obrach daonna. Ann an 2009, chuir a’ chompanaidh air bhog an UR5 - a’ chiad robot co-obrachail san t-saoghal - a’ comharrachadh toiseach na linne seo. Às deidh sin, thug Rethink a-steach am Baxter dà-ghàirdean agus an robot Sawyer aon-ghàirdean ùr, a’ stèidheachadh robotachd co-obrachail mean air mhean mar chuspair aithnichte agus gabhail ris taobh a-staigh robotachd gnìomhachais. Tha an adhartas seo air beachdan agus stiùiridhean ùra a thoirt seachad airson fèin-ghluasad gnìomhachais san àm ri teachd agus leasachadh tuigseach.
Figear 5: Robot UR5 agus robot Sawyer Baxter
Sheall Companaidh Robot Siasun, ceangailte ri Institiud Fèin-ghluasad Shenyang aig Acadamaidh Saidheansan Shìona, inneal-fuadain co-obrachail sùbailte seachd-axis a’ riochdachadh ìre theicneòlais adhartach Shìona aig an Expo Gnìomhachais san t-Samhain 2015. Bho sin, tha grunn mhodalan inneal-fuadain co-obrachail dachaigheil leithid Luoshi agus Aobo air aithneachadh mean air mhean fhaighinn.
A thaobh co-phàirtean robotach, tha am prìomh eadar-dhealachadh eadar co-phàirtean robotach co-obrachail agus co-phàirtean robotaichean gnìomhachais trom-dhleastanais traidiseanta na laighe anns an “sùbailteachd”. Tha an sùbailteachd seo air a nochdadh tro stiffness meacanaigeach nas ìsle, inertia nas lugha, agus an comas torque a mhothachadh. An-dràsta, tha an sùbailteachd co-phàirteach a thathas a’ cleachdadh ann an gàirdeanan robotach co-obrachail a’ tighinn sa mhòr-chuid bho smachd suidheachaidh mionaideach agus smachd torque.
Figear 6 Structar àbhaisteach an alt amalaichte ann an innealan-fuadain co-obrachail
Tha sealladh farsaing air rannsachadh làithreach a’ sealltainn gun do thòisich leasachadh robotachd ann an Sìona nas fhaide air adhart na leasachadh dhùthchannan mar na Stàitean Aonaichte agus Iapan. Tha rannsachadh air robotaichean co-obrachail fhathast gu math air dheireadh air toraidhean eadar-nàiseanta a th’ ann mar-thà, le prìomh bhacaidhean ann an lughdadairean co-sheirm agus siostaman smachd dràibhidh motair co-phàirteach. Tha àite mòr ann an-dràsta airson leasachadh a dhèanamh air comasan smachd co-phàirteach aig robotaichean co-obrachail dachaigheil, gu sònraichte a thaobh mionaideachd smachd agus smachd tuigseach. A bharrachd air an sin, tha gluasadan rannsachaidh robotachd cruinneil a’ nochdadh gur e sàbhailteachd, sùbailteachd agus inntleachd prìomh fheartan adhartais teicneòlach. Tha co-phàirtean robotach ag atharrachadh a dh’ionnsaigh siostaman smachd-dràibhidh làn-aonaichte agus barrachd inntleachd. Ged a tha co-phàirtean robotach co-obrachail air gluasad bho smachd meadhanaichte traidiseanta gu ailtireachd smachd-dràibhidh sgaoilte, chan eil iad an-dràsta a’ coileanadh ach gnìomhan motair, agus chan eil comasan aca ann am beachd fèin-riaghlaidh, co-dhùnaidhean tuigseach agus coileanadh sgileil - a’ leantainn gu ìrean inntleachd an ìre mhath ìosal. Tha comas mòr ann fhathast airson iarrtas airson siostaman robotachd tuigseach a leudachadh.
Àm puist: 22 Cèitean 2026
