Software products for the automated solution of industrial robotics problems in mechanical assembly plants of machine and instrument engineering

ISSN 2706-5847 № 1 (91) 2023 DOI: https://doi.org/10.26642/ten-2023-1(91)-67-76 УДК 681.5 О.М. Пилипенко, д.т.н., проф. О.А. Громовий, к.т.н., доц. Г.М. Виговський, к.т.н., доц. Державний університет «Житомирська політехніка» Програмні продукти для автоматизованого розв’язання задач промислової робототехніки в механоскладальних виробництвах машино- та приладобудування У статті висвітлено тенденцію зростання попиту на промислову робототехніку в механоскладальних виробництвах за останні роки. Виконано аналітичний огляд програмних продуктів (ПП) для автоматизованого розв’язання задач промислової робототехніки в механоскладальних виробництвах машино- та приладобудування. Проведено аналіз найпоширеніших ПП щодо їх функціональних можливостей при технологічній підготовці роботизованих систем, підтримуваних операційних систем, допоміжного програмного забезпечення та цінової складової. Узагальнено представлено вказану вище інформацію у вигляді таблиці, де вказано про наявність основних аналізованих можливостей ПП. Результати проведеного аналізу найбільш відомих ПП на основі доступних інформаційних джерел щодо функціональних можливостей та варіантів застосування на етапах планування, проєктування, програмування роботизованих систем показали, що на даний момент не існує універсального ПП або програмного рішення, яке може задовольнити сучасні вимоги на виробництві. Позитивні тенденції щодо застосування показують open source ПП, що дають гнучкість у застосуванні, проте вимагають від користувача високої кваліфікації в роботехніці та програмуванні, але не гарантують повного розв’язування завдань науково-дослідницького та інженерного змісту. Ключові слова: робототехніка; колаборативність промисловий робот; програмні продукти; траєкторія руху; мехатроніка; кінематика; 3D-модель; автоматизація; гнучке виробництво. Актуальність теми. Промислові роботи (ПР) все більше використовуються для автоматизації виробничих процесів у сучасних механоскладальних виробництвах. Автоматизація забезпечує більшу ефективність, точність та продуктивність виробництва, зменшення витрат на робочу силу та мінімізацію ризику виникнення непередбачуваних ситуацій. Згідно з даними International Federation of Robotics (IFR), щорічний приріст інсталяцій промислових роботів сягає близько 11 %, хоча є спади у період з 2019 по 2020 рік через COVID-19 (рис. 1–2) [1]. Рис. 1. Діаграма зростання кількості інсталяцій промислових роботів у виробництво [1] © О.М. Пилипенко, О.А. Громовий, Г.М. Виговський, 2023 67 Технічна інженерія Рис. 2. Діаграма зростання кількості інсталяцій промислових роботів у виробництво по регіонах [1] Для досягнення максимальної ефективності промислової робототехніки у виробництві необхідно мати ефективні ПП, що дозволяють автоматизувати задачі промислової робототехніки. Загальні ПП дозволяють керувати роботами, розраховувати траєкторії руху, визначати точність та швидкість руху, забезпечують безпеку робототехніки тощо. У зв’язку зі зростанням попиту на робототехніку в механоскладальних виробництвах [1], існує велика кількість ПП, що призначені для автоматизованого розв’язання задач промислової робототехніки. У таких умовах необхідним є аналіз існуючих ПП для визначення їх переваг та недоліків, а також для потенційного вибору ПП для певних потреб виробництва. Аналіз обраних авторами ПП на ринку може допомогти у визначенні найкращих варіантів для розв’язування конкретних задач у механоскладальних та інших виробництвах на різних етапах технологічної підготовки роботизованих механоскладальних виробництв. Вказане вище допоможе підприємствам зекономити часові та фінансові ресурси при виборі та впровадженні обладнання та програмного забезпечення, а також може бути корисним дослідникам та інженерам-практикам. Метою статті є виклад та узагальнення результатів проведеного аналізу найбільш відомих ПП на основі доступних інформаційних джерел щодо функціональних можливостей та потенційного застосування на етапах планування, проектування, програмування роботизованих систем у механоскладальних виробництвах в машино- та приладобудуванні. Викладення основного матеріалу. Нижче наведено аналіз найбільш розповсюджених та відомих ПП. RobotWorks – це ПП для автономного програмування ПР. Графічний інтерфейс користувача (рис. 3) виконано в стилі ПП для верстатів з числовим програмним управлінням (ЧПУ). RobotWorks [2] є додатком для ПП SOLIDWORKS, що впливає на об’єкти системи автоматизованого проєктування (САПР) (грані, ребра, площини 3D-моделі тощо) у складанні (assembly). Рис. 3. Графічний інтерфейс користувача ПП RobotWorks RobotWorks має функціональну можливість створювати деталі, інструменти, пристосування і траєкторію руху затискного пристрою ПР в одному інтерактивному середовищі. Також є функції моделювання руху робота і виявлення колізій. RobotWorks може імпортувати точки з програм ЧПУ та інших форматів і перетворювати їх на програми для ПР. 68 № 1 (91) 2023 ISSN 2706-5847 У RobotWorks є можливість згенерувати шлях для «перенесення деталі», під час якого деталь переміщується відносно нерухомого інструменту. Вартість такого ПП не фіксована, бо впроваджена підписка на ліцензію, яка становить 300 доларів США в місяць [3]. Окрім вказаного вище функціонала, ПП має ряд особливостей в експлуатації, наприклад, високі системні вимоги до ПК, підключення до інтернету для перевірки ліцензії тощо. Також цей ПП не підтримує функцію імпорту своєї моделі ПР у форматі stl. До CAD/CAM системи належить ПП RobotMaster. Його призначення – моделювання та програмування роботів. Графічний інтерфейс програми представлено на рисунку 4. Функціональні можливості такого ПП: побудова траєкторій руху маніпуляційної системи промислового робота на основі його CAD-моделей, визначення колізій при переміщенні ланок маніпуляційної системи ПР, визначення та аналіз робочої зони, оптимізація траєкторії руху та програми при виявленні проблем, формування безколізійних переходів між операціями інструменту або затискного пристрою. Ціна на цей ПП не фіксована і залежить від сфери застосування, проте вона варіюється від 10 000 до 40 000 доларів США в рік [4]. Головними недоліками такого ПП є вимогливість до ресурсів ПК та висока ціна, наявні особливості роботи з графічним інтерфейсом користувача та обмежені операції з траєкторією руху маніпуляційної системи ПР. Рис. 4. Графічний інтерфейс користувача ПП RobotMaster ПП Siemens NX CAM Robotics дає змогу проєктувати, моделювати, перевіряти, оптимізувати та програмувати онлайн ПР для завдань механічної обробки. Графічний інтерфейс програми представлено на рисунку 5. Цей ПП також має функціональні можливості з визначення колізій, генерування руху кінцевого ефектора (end effector), а також програмування офлайн та постобробки [5]. Рис. 5. Графічний інтерфейс користувача ПП Siemens NX CAM Robotics Характерною особливістю ПП Siemens NX CAM Robotics є те, що він працює в програмній екосистемі Siemens NX. Це дає змогу повністю розробити технологію виготовлення виробу. Вартість цього ПП близько 280 дола (...truncated)