Робот-сварщик, разработанный в ИРНИТУ, работает в четыре раза быстрее человека
Умному прибору, который разработали выпускники иркутского "политеха" на дуговую MIG/MAG сварку в каналах трубы диаметром 325 мм потребуется всего 5-6 минут — это в 4-5 раз меньше времени, которое сейчас тратит сварщик, работая вручную. Причем с ростом диаметра трубы производительность робота возрастает.
Идейным вдохновителем проекта является Егор Кузин — выпускник ИРНИТУ, генеральный директор ООО «ППМ-ИРКУТСК». На предприятии, занимающемся изоляцией и монтажом трубопроводов, возникла необходимость в модернизации сварочных процессов, которая не могла быть достигнута без внедрения роботов. Сейчас все операции в каналах сварщики выполняют вручную. Не найдя на рынке ни одного удовлетворяющего решения, Егор инициировал разработку робота и предложил сотрудникам и студентам ИРНИТУ подключиться к проекту.
Для его реализации и продвижения была создана инновационная компания «WeldUP», которую возглавил доцент кафедры радиоэлектроники и телекоммуникационных систем ИРНИТУ, руководитель Центра молодежного инновационного творчества «Байкал» Роман Кононенко. Иркутский технический университет выступает партнером компании «WeldUP».
Роман Кононенко привлек к работе толковых ребят из разных кафедр «политеха». Они с энтузиазмом взялись за дело. Первый робот-сварщик был создан четыре года назад за счет собственных средств учредителей.
«Всего мы сделали четыре прототипа, перепробовав несколько типов конструкции. Нужно было вписаться в габаритные размеры, подобрать оптимальный вес. Применяли разные материалы — дерево, пластик, алюминий, не раз кардинально меняли узлы изделия. Удачный экземпляр удалось собрать только год назад. Сейчас робот-сварщик находится на финальной стадии испытания, и, надеемся, уже не потребует каких-либо переделок. Работу по подбору сварочных режимов курирует доцент кафедры машиностроительных технологий и материалов Андрей Балановский.
Робот состоит из каретки, сварочного аппарата, системы управления и пульта. Принципиальное отличие нашего предложения от аналогов на рынке – это компактность. Радиальные размеры робота позволяют выполнять сварку в каналах, что актуально при монтаже труб. Когда трубы укладывают в каналы, то человек с большим трудом может проводить там работы – иногда зазор от стенки канала до трубы всего 180-200мм.
Наш робот цепляется на трубу, замыкается вокруг нее и совершает орбитальные движения. Сварочная горелка может выполнять колебательные движения, подниматься вверх-вниз относительно трубы, изменять угол наклона горелки относительно поверхности (плюс-минус 45 градусов)», — рассказал Роман Кононенко.
Он пояснил, что на роботе установлены две промышленные камеры, и человек при помощи пульта, — а он специально сделан такого большого размера, — наблюдает за сварочным процессом и может при необходимости оперативно внести корректировки. Точность позиционирования робота составляет 0, 5 мм, что является весьма хорошим показателем.
При выполнении сварочного процесса многое зависит от уровня оператора и предыдущих этапов – насколько качественно подготовлены кромки. Например, часто бывает, что разделка кромок трубы далека от идеала, и горелку необходимо сместить влево-вправо, поднять высоту или уменьшить. Робот способен удивительно точно и безошибочно создавать необходимые колебательные движения горелки, контролировать и менять в процессе сварочные параметры, силу тока, напряжение, скорость подачи проволоки.
Специально адаптированное под процесс сварки программное обеспечение команда «политеховцев» разрабатывала самостоятельно. Интерфейс управления позволяет сварщику корректировать программу в зависимости от диаметра трубы, толщины стенки, качества разделки кромок. Определив параметры сварочного режима, сварщик может с комфортом устроиться возле трубы и наблюдать за процессом, а «умный напарник» качественно, быстро и безошибочно выполнит сложную работу, и у него в конце трудовой смены от усталости «не дрогнет рука».
«Интерфейс мы постарались сделать максимально дружелюбным и понятным, учитывая замечания практиков – сварщиков. Студент-третьекурсник, осваивающий в университете основы сварочных процессов, освоился с роботом за неделю. Сварщика-практика старой закалки можно научить «общаться» с нашим аппаратом в течение 2-3 недель.
В будущем на базе ИРНИТУ мы намерены создать учебный центр для обучения сварщиков управлению роботом», — поделился планами Роман Кононенко.
В 2018 году инновационная компания «WeldUP» получила статус резидента Сколково, а в этом году разработку высоко оценил Фонд содействия инновациям – авторы проекта выиграли конкурс «СТАРТ», получив на развитие 3 млн рублей.
«Благодаря финансовой поддержке мы очень быстро продвинулись в разработке, покупая необходимые комплектующие и презентуя проект на российских и международных выставках. Интерес к роботу-сварщику, который может варить в каналах, уже проявили московские и иркутские компании, занимающиеся монтажом трубопроводов, а также Кемеровские тепловые сети», — сообщил Роман Кононенко.
Наблюдают за развитием проекта и международные компании — производители сварочного оборудования, так как конструкция сварочной каретки не имеет аналогов в мире и защищена патентом.
В настоящее время в команде разработчиков трудятся семь человек – студенты и выпускники ИРНИТУ. Кроме Егора Кузина и Романа Кононенко, создателями робота-сварщика являются робототехник, программист Дмитрий Бублик, мехатроник Илья Ефимов, радиотехник Руслан Хохряков, сварщик Юрий Небышинц, электроник Руслан Хузеев.
«Для создания такого высокотехнологичного мехатронного изделия как робот-сварщик требовался междисциплинарный подход. Мы применяли знания и компетенции из области механики и электроники, программирования и дизайна, которые можно получить в нашем «политехе».
Курируя в университете проектное обучение на специальности «мехатроника и робототехника», я пытаюсь подбирать такие задачи, чтобы ребята самостоятельно создавали изделия с элементами механики, электроники и программирования. Таким образом, у студентов подогревается интерес к учебе. Они не только штудируют теорию, но и создают реальные изделия, объекты, тестируют свои разработки.
Мы даем шанс реализовать нарисованный на бумаге проект с помощью доступных ресурсов, учим планировать горизонты создания изделий. И робот-сварщик является отличным примером того, что в ходе реализации интересного проекта все участники занимаются инновационным творчеством, постоянно находятся в поиске новых решений», — сказал Роман Кононеко.
Авторы разработки рассчитывают, что после испытаний робот-сварщик будет востребован на российском рынке, так как новая технология позволяет существенно сократить срок производства сварочных работ при монтаже трубопроводов.
Стоимость одного роботизированного сварочного комплекта составит 2,5 — 3 млн рублей.