IRB 340 FlexPicker

IRB 340 FlexPicker — это промышленный робот-манипулятор параллельной кинематики, предназначенный для высокоскоростных операций по перемещению и упаковке (pick-and-place) лёгких грузов. Разработан и производится шведско-швейцарской компанией ABB (Asea Brown Boveri). Относится к классу дельта-роботов (трёхопорных параллельных роботов), впервые представленных в 1980-х годах, и является одной из наиболее известных моделей данного типа.

История

Разработка IRB 340 FlexPicker началась в конце 1990-х годов в исследовательском центре ABB в Швеции. Целью было создание робота, способного выполнять операции pick-and-place с крайне высокой скоростью (до 150 захватов в минуту), что было недостижимо для традиционных шарнирных манипуляторов. Первая коммерческая версия была представлена в 1998 году на выставке CeMAT в Ганновере. Модель быстро завоевала популярность в пищевой, фармацевтической и электронной промышленности. В 2004 году ABB выпустила обновлённую версию с улучшенной кинематикой и контроллером IRC5. Последующие модификации (например, FlexPicker 3.0) были ориентированы на работу в гигиенических зонах и с агрессивными средами.

Конструкция и принцип действия

IRB 340 FlexPicker использует параллельную кинематику, где три (или более) независимых привода через жёсткие рычаги и шарниры управляют положением рабочего органа (захвата) в пространстве. Основные элементы конструкции:

• Основание (база): жёсткая рама, крепящаяся к полу или потолку. Внутри расположены три серводвигателя.
• Рычаги (руки): лёгкие, но прочные рычаги из алюминиевого сплава или углеродного композита. Каждый рычаг соединён с независимым двигателем.
• Параллелограммы: каждая «рука» составляет параллелограмм, обеспечивающий постоянную ориентацию захвата в пространстве.
• Кисть (платформа): подвижная платформа, к которой крепятся концы всех рычагов. На ней установлен захват (гринпер) или другой инструмент.
• Захват: вакуумные или пневматические захваты, а также камеры для машинного зрения.

Принцип работы: для перемещения платформы в точку с координатами (X, Y, Z) контроллер вычисляет необходимые углы поворота каждого из трёх двигателей. Два верхних двигателя (ось 1 и ось 2) отвечают за координаты X и Y, третий (ось 3) — за Z. Благодаря параллельной схеме масса движущихся частей минимальна, что позволяет развивать ускорения до 10 g и скорости до 2-3 м/с.

Модификации

ABB выпускала несколько модификаций IRB 340, различающихся грузоподъёмностью, вылетом и вариантами установки:

Позднее, в 2010-х годах, ABB представила семейство FlexPicker 2.0 и 3.0, которые стали наследниками IRB 340, но идентификатор «IRB 340» остаётся для многих пользователей синонимом дельта-робота ABB.

Технические характеристики

• Максимальная скорость: до 3,0 м/с (10 м/с² ускорение)
• Цикл pick-and-place (25 мм вверх, 305 мм по горизонтали, 25 мм вниз): 0,3–0,5 секунды (до 150 циклов/мин)
• Повторяемость: ±0,1 мм
• Рабочее пространство: цилиндрическая зона диаметром до 3 м и высотой до 1 м (в зависимости от конфигурации)
• Степень защиты: IP54 (стандарт) / IP67 (опционально), для гигиенических зон — IP69K
• Условия эксплуатации: температура 0…50 °C, влажность до 95 %
• Контроллер: IRC5 (Compact) с поддержкой внешних устройств (конвейеры, датчики, камеры)

Система управления

IRB 340 управляется контроллером ABB IRC5, который обеспечивает:

• RobotStudio: программное обеспечение для моделирования, программирования и симуляции (включая 3D-визуализацию).
• FlexPendant: пульт управления с интуитивным интерфейсом.
• Интеграция с машинным зрением: поддержка систем 2D и 3D камер (Cognex, Sick, ABB Vision) для распознавания и захвата объектов. В комплекте с сенсорами достигается точность позиционирования до 0,1 мм.
• Программирование: языки RAPID (специфичный для ABB) и стандартные протоколы (Ethernet/IP, PROFINET, Modbus).

Применение

Основные отрасли:

• Пищевая промышленность: упаковка печенья, конфет, хлебобулочных изделий, чайных пакетиков, кондитерских изделий.
• Фармацевтика: сортировка и упаковка таблеток, капсул, блистеров.
• Электроника: установка микросхем, конденсаторов, разъёмов на платы.
• Логистика: сортировка мелких посылок (до 1 кг) на конвейерах.
• Промышленность общего назначения: штабелирование, укладка в лотки, перекладка деталей.

Благодаря высокой скорости и точности, заменяет от 2 до 4 человек на операциях сортировки и упаковки. В гигиенических исполнениях (например, для контакта с продуктами) применяются компоненты из нержавеющей стали и пластиковые детали.

Преимущества и ограничения

Преимущества

• Высокая скорость: до 150 захватов в минуту (рекордные 200 для некоторых модификаций).
• Компактность: малый вес и занимаемая площадь.
• Гибкость: возможность смены захвата (вакуумный, механический, магнитный) за минуты.
• Повторяемость: ±0,1 мм — достаточная для большинства операций.
• Модульность: установка на пол, потолок, наклон или в составе конвейерной линии.

Ограничения

• Грузоподъёмность: 1–5 кг; не применим для тяжёлых деталей.
• Рабочее пространство: ограниченная зона (цилиндр), требует точной настройки конвейеров.
• Сложность программирования: требует специального обучения и ПО.
• Зависимость от поставщика: контроллер и детали только от ABB.

Конкуренты

Основные конкуренты на рынке параллельных роботов:

• Fanuc M-1iA — японский дельта-робот аналогичной грузоподъёмности.
• Yaskawa Motoman MPK — серия дельта-роботов для упаковки.
• KUKA KR Quintec — немецкий дельта-робот для пищевой промышленности.
• Stäubli TX2-60 — швейцарский робот с защитой от коррозии.
• Codian Robotics (Нидерланды) — бюджетные дельта-роботы.

В России IRB 340 представлен через дистрибьюторов ABB, используется на предприятиях пищепрома, фармацевтики и электроники, например, в компаниях «Балтика», «Вимм-Билль-Данн», «Альфа-Банк» (сортировка документов).

Интересные факты

• Название «FlexPicker» происходит от английского «flexible picking» — гибкое извлечение.
• В 2000 году на Ганноверской ярмарке модель установила рекорд скорости: 195 захватов в минуту.
• IRB 340 используется в музее ABB в Швеции как экспонат, демонстрирующий развитие робототехники.
• Робот может быть оснащён интеллектуальным захватом с датчиками усилия для работы с хрупкими предметами.

Источники

• ABB Robotics — Product specification IRB 340 FlexPicker (официальная документация).
• «Промышленные роботы: проектирование, программирование, эксплуатация» — учебное пособие, под ред. В.В. Ефимова, 2015, Машиностроение.
• «Технология pick-and-place в пищевой промышленности» — журнал «Пищевая промышленность», № 4, 2007.
• ABB Annual Report 2010.
• Интервью с главным инженером ABB Robotics, 2019.