Български робот от Стара Загора

Заваряването на детайли в машинострое­нето е операция, при която твърде добре проличава ефектът от замяната на чо­вешката ръка с тази на робота. Освен че е отговорен и трудоемък, процесът на заваряването се отличава и с опасни за човека светлинни и енергийни излъчвания и с отделянето на големи количества отровни газове.

Именно поради тази причина, след задълбочено изследване на възмож­ностите на България за производство на компонентите за сложни комплекси за електродъгова заварка като механични конструкции, управляващи устройства, заваръчни съоръжения и т. н„ през 1983 г. започва раз­война и внедрителска дейност, която не след дълго по­ставя България на едно от воде­щите места в СИВ. Колективи от Инсти­тута по техническа кибернетика и робо­тика към Българската академия на науките и от Ин­ститута по заваряване _,,Патон“ към Украинската академия на науките започват съвместна работа за създаване на първия в социалистическите страни по­добен комплекс. Начело на колектива от съветска страна е академик Борис Патон, от българска — чл. кор. Ангел Ангелов, а отговорни конструктори са съответно проф. Ф. Кисилевски и cm. н. с. Г. Начев.

Резултатът от това сътрудничество е роботизираният комплекс РБ 250, чието производство започна през 1983 г. Научноизследователския комплекс по роботика ,,Берое“ в Стара Загора . Той е предназначен за заваряване на големи детайли и ще намери приложение във всич­ки сфери на машиностроенето, където заваръчният процес е основна операция при компоноване на готовите изделия. От началото на 1983 г. българският робот РБ 250 работи успешно в завод „Ленинская кузница” в Киев, където изпълнява отговорни заваръчни операции. Постъпват още заявки, а интересът довежда до пускането в производство на нови бройки. Нещо повече – на проведената през 1983 г. изложба за заваръчна техника в град Есен (Германия) показаните роботи от този клас с нищо не превъзхождат българския РБ 250.

Какво представлява роботизираният комплекс за заваряване? Къде  всъщност се крият неговите предимства?

Най-общо казано, РБ-250 включва в себе си:

микроп­роцесорно управляем токоизточник,

ма­нипулатор на горелката с 5 степени на подвижност,

два манипулатора на детайла с по две степени на подвижност,

български телоподаващ механизъм „Полиизаплан“ (за­щитен патентно в много страни) и

управ­ляващо устройство с възможности да контролира едновременно 9 степени на подвижност.

За построяване на комплекса са използвани компоненти, произвеждани в социалистическия лагер.

За да разберем добре значението на роботизирания начин на заваряване, трябва да си при­помним дейностите, извършвани от човека-заварчик. А те не са никак малко. След ориентиране на детайла в положение, което е най-подходящо за нанасяне на за­варъчния шев, заварчикът регулира тока и напрежението на дъгата. Ръката му при­движва горелката до началото на шева и се задържа на мястото до запалване на дъгата. После заварчикът придвижва го­релката по продължение на контура на шева. Накрая горелката се връща в изходно положение, а източникът на ток се из­ключва. Някои от тези дейности поне при­видно изглеждат присъщи само на човека. Например, запалването на дъгата, твър­дят специалистите, е умение, което човек придобива на чисто интуитивна основа, като възприема опита на учителя си. При робота за заваряване обучение също е възможно, но пъ­тят на възприемане не е интуитивен. Той минава през подробен анализ на преходния процес и завършва с пълното му описание на език, понятен за робота.

Освен че заварчикът следи шева, той поддържа оптимален режим на дъгата с приближаване или отдалечаване на горел­ката. Двете дейности се извършват на базата на визуална информация. Този про­блем е намерил просто решение при българския робот РБ 250. Задачата за следене на шева е отпад­нала, тъй като е въведено ограничението той винаги да се намира на едно и също място и роботът да може да описва не­говата конфигурация със задоволителна точност. Това означава, че са постигнати точни движения на робота и е необходимо детайлите да бъдат закрепвани прецизно. Поддържането на оптимален режим е све­дено преди всичко до управление парамет­рите на токоизточника и скоростта на подаване на тел. Тук е скрита тайната на високата производителност и на каче­ството на получаваните шевове. Това се постига без работникът да е подложен на вредните въздействия на процеса зава­ряване. А самият робот не знае умора и е в състояние да поддържа високата си производителност при трисменен режим на работа. За една смяна той заменя три­ма висококвалифицирани заварчици.

Процесът на програмиране на българския робот РБ 250 е близък до начина на словесно описание на техноло­гичния процес. Тази последователност от действия е следната:

• ориентиране на детайла в положение, което е най-подходящо за извършване на заварката;
• настройване на токоизточника — задаване на тока и напрежението на дъ­гата;
• придвижване на горелката до нача­лото на шева;
• включване на токоизточника;
• задържане на място до запалване на дъгата и формиране началото на шева;
• придвижване на горелката по про­тежение на контура на шева със запалена дъга;
• при достигане края на шева се задър­жа на място, докато се оформи край на шевовата конфигурация; срязва се заваръчната тел;
• изключване на токоизточника
• връщане на горелката в изходно по­ложениe

Обикновено практиката предлага шево­ве, които могат да се представят като съвкупност от стандартни участъци. То­ва довежда до някои грешки, които робо­тът може сам да открива при положение, че цялата траектория е правилно зададена. Освен това трудно може да се определи точно технологичният режим без пробна заварка. Българският робот РБ 250 позволява по време на ра­бота да се коригират технологичните па­раметри, като директно се наблюдават резултатите от корекцията. Това значи­телно съкращава времето за програми­ране.

Освен това роботът получава и инфор­мация от външни източници. Той може да извършва логическа обработка на тази ин­формация и да взема някакво решение, чиято реализация е конкретно действие на робота или подаване на сигнал навън, по който външен механизъм извършва някак­во действие. Например приетият сигнал може да идентифицира детайла за зава­ряване, ако той е от група възможни де­тайли. След разпознаването му роботът актуализира програмата, описваща обра­ботката на този детайл, и извършва ин­терпретацията й. Освен това приетият сигнал може да идентифицира определени конструктивни особености за конкретен тип детайл и това да доведе до изпъл­нение на определени клонове на програ­мата, отразяващи тези конструктивни особености.

За целта е разработен съответен език за описване действията на робота за електродъгова заварка. Той се състои от краен брой изречения или инструкции, като по съдържание една инструкция е еквива­лентна на точка от показаното по-горе словесно описание. Групата на инструк­циите, описващи движението на робота, са също така интересни. Техните аргу­менти трябва да дефинират съответно права линия и дъга от окръжност. Най-простият начин е, като за правата се из­ползват две точки, а за дъгата три, след което роботът послушно се движи по за­дадената траектория.

Бъдещето е предлагало на българския робот РБ 250 много по­вече от това да бъде обикновен работник-заварчик. Разработеният ком­плекс е служел като основа за създаване на заваръчни участъци. В тях е била постигната пълна автоматизация чрез подхо­дящо комбиниране на различни заваръчни роботи. Към големите роботизирани комплекси от типа РБ 250 се прибавят по-малки заваръчни роботи, което ще позволи да се обхване голямо многообразие от технологични за­дачи. Целият заваръчен участък ще се управлява от голяма електронноизчислителна машина като компонент от системата за автоматично управление (САУ).

В описания вид РБ 250 предвижда много технологични ограничения, поради което логично следващата стъпка в неговото доразви­вано и усъвършенствване е създаването на адаптивна система за управление. По­добна система позволява роботът сам да следи конфигурацията на заваръчния шев и да коригира предварително зададе­ната програма в зависимост от особе­ностите на всеки детайл. Затова през средата на 80-те години конструкторските колективи в България и СССР продължават своята работа по усъвършенстване на описаната конструкция и реализиране на новите идеи, залегнали в бъдещите планове.