DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2025.11(42).135-142
Модернізація ливарного виробництва промисловими роботами та маніпуляторами
Про авторів
Цимбал Богдан Михайлович, здобувач вищої освіти на третьому (освітньо-науковому) рівні за спеціальністю «Прикладна механіка», Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0009-0001-5778-7065, e-mail: radiy.amirseidov@gmail.com
Карявкіна Наталія Сергіївна, здобувачка вищої освіти, ТОВ «Технічний університет «Метінвест політехніка», Запоріжжя, Україна, ORCID: 0009-0000-2457-6280, e-mail: karavkinanatalia@gmail.com
Анотація
Метою даного дослідження є оцінка ефективності інтеграції промислових дронів у ливарне виробництво для підвищення рівня автоматизації, продуктивності та безпеки праці. Робота зосереджена на використанні безпілотного літального апарата DJI Matrice 300 RTK для транспортування матеріалів, нанесення захисних покриттів та контролю якості в складних умовах ливарного виробництва. Основним завданням є визначення впливу дронів на оптимізацію виробничих процесів, зменшення рівня дефектності продукції та мінімізацію ручної праці в небезпечних умовах.
Методологія дослідження включає комплексний аналіз можливостей використання промислових дронів, математичне моделювання їхнього руху в умовах ливарного виробництва та експериментальну перевірку в реальних виробничих умовах. Розглянуто вплив високих температур, забруднення повітря металевим пилом та обмеженого простору на роботу дрона. Розроблена математична модель дозволяє оптимізувати траєкторії польоту для забезпечення точного позиціонування, мінімізації енерго-споживання та підвищення ефективності виконання завдань. Експериментальні дослідження підтвердили доцільність використання дронів для внутрішньоцехової логістики, автоматизованого нанесення покриттів і контролю якості виливків. Використання дронів дозволяє скоротити час транспортування матеріалів, покращити рівномірність нанесення покриттів та здійснювати ефективний моніторинг виробничих процесів, що позитивно впливає на якість продукції та знижує виробничі витрати.
Отримані результати свідчать про високу ефективність застосування промислових дронів у ливарному виробництві, що сприяє його модернізації та підвищенню рівня автоматизації. Запропоновані рекомендації щодо покращення роботи дронів, зокрема оптимізація алгоритмів навігації та вдосконалення термозахисту, були впроваджені на підприємстві та інтегровані у навчальний процес. Перспективними напрямами подальших досліджень є розробка вдосконалених сенсорних систем, підвищення стійкості дронів до екстремальних умов та розширення їхнього функціоналу для застосування в інших промислових галузях.
Ключові слова
автоматизація, ливарне виробництво, промислові дрони, модернізація, роботизація, Industry 4.0, безпека праці
Повний текст:
PDF
Посилання
1. Doroshenko, V., & Yanchenko, O. (2020). Improving the resource efficiency of foundry due to the assembly of conveyor and rotor-conveyor lines by robots. Modern Technology, Materials and Design in Construction, 27(2), 179–186. https://doi.org/10.31649/2311-1429-2019-2-179-186
2. Doroshenko, V.S. (2021). Metod neitralizatsii haziv, shcho vydiliaiutsia z lyvarnoi formy pry lytvi za hazifikovanymy modeliami. Lyvarne vyrobnytstvo, (9), 8–14 [in Ukrainian].
3. Doroshenko, V.S. (2019). Komplektatsiia robotamy konveiernykh ta rotorno-konveiernykh linii lyvarnoho vyrobnytstva. Lyttia Ukrainy, (6), 21–23 [in Ukrainian].
4. Doroshenko, V.S. (2016). Lyttia po hazifikovanykh modeliakh z krystalizatsiieiu metalu pid tyskom. Lyvarne vyrobnytstvo, (1), 25–28 [in Ukrainian].
5. Kaliuzhnyi, P.B., Brodovyi, O.V., Doroshenko, V.S., & Neima, O.V. (2024). 3D-heneratsiia porystykh struktur dlia drukuvannia lyvarnykh modeli, shcho hazifikuiutsia v lyvarnii formi. Novi materialy i tekhnolohii v mashynobuduvanni, (5). https://doi.org/10.20535/2519-450x.5.2024.319032 [in Ukrainian].
6. Doroshenko, V.S. (2019). Kontseptsiia rotorno-konveiiernoho kompleksu dlia lytia po hazifikovanym modeliakh i termoobrabotky viddlivok. Metall i lytie Ukrainy, (1–2), 31–40. http://jnas.nbuv.gov.ua/article/UJRN-0001001769 [in Ukrainian].
7. Song, K.-T., Ou, S.-Q., Yang, C.-A., Sun, Y.-X., Kang, L.-R., Wang, Z.-Y., Wang, Y.-S., Lu, P.-C., Ko, C.-L., & Chen, Y.H. (2019). Scheduling and control of a wafer transfer robot for foundry equipment innovation competition. IFAC-PapersOnLine, 52(15), 627–632. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2019.11.654
8. Kaliuzhnyi, P.B., Shynskyi, O.Yi., & Doroshenko, V.S. (2024). Udoskonalennia stupinchastoi lyvnykovoi systemy dlia lytia za modeliami, shcho hazifikuiutsia. In Lytvo. Metalurhiia: Materialy XX Yuvileinoi Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii, Kharkiv, 30 travnia 2024 (pp. 123–126). https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/79750 [in Ukrainian].
9. Kaliuzhnyi, P., Doroshenko, V., & Neima, O. (2023). Casting of combined polymer patterns that are gasified. Casting Processes, 152(2), 49–55. https://doi.org/10.15407/plit2023.02.049
10. ABB Robotics AB. (2015). ABB Robotics Magazine. International customer magazine, (2). https://surl.li/wvzrjm
11. Yang, Y., Zheng, Y., Xu, Y., Yang, M., Boyang, B., & Liu, F. (2016). Robotic applications of foundry industry in China. In Proceedings of the 72nd World Foundry Congress, May 21–25, 2016, Nagoya. https://www.senkyo.co.jp/shishido/wfc2016/pdf/O-153.pdf
12. Lynch, K.M., & Park, F.C. (2017). Modern robotics: Mechanics, planning and control. Cambridge: Cambridge University Press. http://modernrobotics.org
13. Goldstein, H., Poole, C., & Safko, J. (2002). Classical mechanics. Addison-Wesley. https://surl.li/mrdcyr
14. Bertsekas, D. (2012). Dynamic programming and optimal control. Athena Scientific. https://surl.li/srkwtv
15. Batchelor, G.K. (2000). An introduction to fluid dynamics. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO978051180095
16. Heaton, I., Goodfellow, J., Ian, Y., Bengio, Y., & Courville, A. (2017). Deep learning. Genetic Programming and Evolvable Machines, 19(1–2), 305–307. https://doi.org/10.1007/s10710-017-9314-z
Пристатейна бібліографія
1. Doroshenko V., Yanchenko O. Improving the resource efficiency of foundry due to the assembly of conveyor and rotor-conveyor lines by robots. Modern Technology, Materials and Design in Construction. 2020. Vol. 27. № 2. P. 179–186. DOI: 10.31649/2311-1429-2019-2-179-186
2. Дорошенко В. С. Метод нейтралізації газів, що виділяються з ливарної форми при литві за газифікованими моделями. Ливарне виробництво. 2021. № 9. С. 8-14.
3. Дорошенко В.С. Комплектація роботами конвеєрних та роторно-конвеєрних ліній ливарного виробництва. Лиття України. 2019. № 6. С. 21-23.
4. Дорошенко, В.С. Лиття по газифікованих моделям з кристалізацією металу під тиском. Ливарне виробництво. 2016. № 1. С. 25-28.
5. Калюжний П. Б., Бродовий О. В., Дорошенко В. C., Нейма О. В. 3d-генерація пористих структур для друку ливарних моделей, що газифікуються в ливарній формі. Нові матеріали і технології в машинобудуванні (Праці Міжнародної науково-технічної конференції). 2024. № 5. DOI: 10.20535/2519-450x.5.2024.319032
6. Дорошенко В. С. Концепція роторно-конвейєрного комплексу для літа по газофікованим моделям і термообробки відливок. Металл и литье Украины. 2019. № 1-2. С. 31-40. URL: http://jnas.nbuv.gov.ua/article/UJRN-0001001769
7. Song K.-T., Ou S.-Q., Yang C.-A., Sun Y.-X., Kang L.-R., Wang Z.-Y., Wang Y.-S., Lu P.-C., Ko C.-L., Chen Y. H.. Scheduling and control of a wafer transfer robot for foundry equipment innovation competition. IFAC-PapersOnLine. 2019. Vol. 52. № 15. P. 627–632. DOI: 10.1016/j.ifacol.2019.11.654
8. Калюжний П.Б., Шинський O.Й., Дорошенко В.С. Удосконалення ступінчастої ливникової системи для лиття за моделями, що газифікуються. Литво. Металургія. 2024 : Матеріали XX Ювіл. Міжнар. науково-практ. конф., м. Харків, 30 трав. 2024 р. Харків. 2024. С. 123–126. URL: https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/79750
9. Kaliuzhnyi P., Doroshenko V., Neima O. Casting of combined polymer patterns that are gasified. Casting processes. 2023. Vol. 152. № 2. P. 49–55. DOI: 10.15407/plit2023.02.049
10. ABB Robotics magazine. International customer magazine from ABB Robotics. 2015. № 2. Publisher: ABB Robotics AB. URL: https://surl.li/wvzrjm
11. Yang, Y., Zheng, Y., Xu, Y., Yang, M., Boyang, B., & Liu, F. Robotic applications of foundry industry in china. У Proceedings of the 72nd world foundry congress. 21-25th May 2016. Nagoya. URL: https://www.senkyo.co.jp/shishido/wfc2016/pdf/O-153.pdf
12. Lynch K. M., Park F. C. Modern robotics: mechanics, planning and control. Cambridge University Press, 2017. 544 p. URL: http://modernrobotics.org
13. Goldstein H., Poole C., Safko J., Classical Mechanics, Addison-Wesley, 2002. URL: https://surl.li/mrdcyr
14. Bertsekas D., Dynamic Programming and Optimal Control, Athena Scientific, 2012. URL: https://surl.li/srkwtv
15. Batchelor G. K., An Introduction to Fluid Dynamics, Cambridge University Press. 2000. DOI: 10.1017/CBO978051180095
16. Heaton I., Goodfellow J. Ian, Bengio Y., Courville A.: Deep learning. Genetic programming and evolvable machines. 2017. Vol. 19, № 1-2. P. 305–307. URL: DOI: 10.1007/s10710-017-9314-z
Copyright (c) 2025 B. M. Цимбал, Н. С. Карявкіна
v
Модернізація ливарного виробництва промисловими роботами та маніпуляторами
Про авторів
Цимбал Богдан Михайлович, здобувач вищої освіти на третьому (освітньо-науковому) рівні за спеціальністю «Прикладна механіка», Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0009-0001-5778-7065, e-mail: radiy.amirseidov@gmail.com
Карявкіна Наталія Сергіївна, здобувачка вищої освіти, ТОВ «Технічний університет «Метінвест політехніка», Запоріжжя, Україна, ORCID: 0009-0000-2457-6280, e-mail: karavkinanatalia@gmail.com
Анотація
Ключові слова
Повний текст:
PDFПосилання
1. Doroshenko, V., & Yanchenko, O. (2020). Improving the resource efficiency of foundry due to the assembly of conveyor and rotor-conveyor lines by robots. Modern Technology, Materials and Design in Construction, 27(2), 179–186. https://doi.org/10.31649/2311-1429-2019-2-179-186
2. Doroshenko, V.S. (2021). Metod neitralizatsii haziv, shcho vydiliaiutsia z lyvarnoi formy pry lytvi za hazifikovanymy modeliami. Lyvarne vyrobnytstvo, (9), 8–14 [in Ukrainian].
3. Doroshenko, V.S. (2019). Komplektatsiia robotamy konveiernykh ta rotorno-konveiernykh linii lyvarnoho vyrobnytstva. Lyttia Ukrainy, (6), 21–23 [in Ukrainian].
4. Doroshenko, V.S. (2016). Lyttia po hazifikovanykh modeliakh z krystalizatsiieiu metalu pid tyskom. Lyvarne vyrobnytstvo, (1), 25–28 [in Ukrainian].
5. Kaliuzhnyi, P.B., Brodovyi, O.V., Doroshenko, V.S., & Neima, O.V. (2024). 3D-heneratsiia porystykh struktur dlia drukuvannia lyvarnykh modeli, shcho hazifikuiutsia v lyvarnii formi. Novi materialy i tekhnolohii v mashynobuduvanni, (5). https://doi.org/10.20535/2519-450x.5.2024.319032 [in Ukrainian].
6. Doroshenko, V.S. (2019). Kontseptsiia rotorno-konveiiernoho kompleksu dlia lytia po hazifikovanym modeliakh i termoobrabotky viddlivok. Metall i lytie Ukrainy, (1–2), 31–40. http://jnas.nbuv.gov.ua/article/UJRN-0001001769 [in Ukrainian].
7. Song, K.-T., Ou, S.-Q., Yang, C.-A., Sun, Y.-X., Kang, L.-R., Wang, Z.-Y., Wang, Y.-S., Lu, P.-C., Ko, C.-L., & Chen, Y.H. (2019). Scheduling and control of a wafer transfer robot for foundry equipment innovation competition. IFAC-PapersOnLine, 52(15), 627–632. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2019.11.654
8. Kaliuzhnyi, P.B., Shynskyi, O.Yi., & Doroshenko, V.S. (2024). Udoskonalennia stupinchastoi lyvnykovoi systemy dlia lytia za modeliami, shcho hazifikuiutsia. In Lytvo. Metalurhiia: Materialy XX Yuvileinoi Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii, Kharkiv, 30 travnia 2024 (pp. 123–126). https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/79750 [in Ukrainian].
9. Kaliuzhnyi, P., Doroshenko, V., & Neima, O. (2023). Casting of combined polymer patterns that are gasified. Casting Processes, 152(2), 49–55. https://doi.org/10.15407/plit2023.02.049
10. ABB Robotics AB. (2015). ABB Robotics Magazine. International customer magazine, (2). https://surl.li/wvzrjm
11. Yang, Y., Zheng, Y., Xu, Y., Yang, M., Boyang, B., & Liu, F. (2016). Robotic applications of foundry industry in China. In Proceedings of the 72nd World Foundry Congress, May 21–25, 2016, Nagoya. https://www.senkyo.co.jp/shishido/wfc2016/pdf/O-153.pdf
12. Lynch, K.M., & Park, F.C. (2017). Modern robotics: Mechanics, planning and control. Cambridge: Cambridge University Press. http://modernrobotics.org
13. Goldstein, H., Poole, C., & Safko, J. (2002). Classical mechanics. Addison-Wesley. https://surl.li/mrdcyr
14. Bertsekas, D. (2012). Dynamic programming and optimal control. Athena Scientific. https://surl.li/srkwtv
15. Batchelor, G.K. (2000). An introduction to fluid dynamics. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO978051180095
16. Heaton, I., Goodfellow, J., Ian, Y., Bengio, Y., & Courville, A. (2017). Deep learning. Genetic Programming and Evolvable Machines, 19(1–2), 305–307. https://doi.org/10.1007/s10710-017-9314-z
Пристатейна бібліографія
1. Doroshenko V., Yanchenko O. Improving the resource efficiency of foundry due to the assembly of conveyor and rotor-conveyor lines by robots. Modern Technology, Materials and Design in Construction. 2020. Vol. 27. № 2. P. 179–186. DOI: 10.31649/2311-1429-2019-2-179-186
2. Дорошенко В. С. Метод нейтралізації газів, що виділяються з ливарної форми при литві за газифікованими моделями. Ливарне виробництво. 2021. № 9. С. 8-14.
3. Дорошенко В.С. Комплектація роботами конвеєрних та роторно-конвеєрних ліній ливарного виробництва. Лиття України. 2019. № 6. С. 21-23.
4. Дорошенко, В.С. Лиття по газифікованих моделям з кристалізацією металу під тиском. Ливарне виробництво. 2016. № 1. С. 25-28.
5. Калюжний П. Б., Бродовий О. В., Дорошенко В. C., Нейма О. В. 3d-генерація пористих структур для друку ливарних моделей, що газифікуються в ливарній формі. Нові матеріали і технології в машинобудуванні (Праці Міжнародної науково-технічної конференції). 2024. № 5. DOI: 10.20535/2519-450x.5.2024.319032
6. Дорошенко В. С. Концепція роторно-конвейєрного комплексу для літа по газофікованим моделям і термообробки відливок. Металл и литье Украины. 2019. № 1-2. С. 31-40. URL: http://jnas.nbuv.gov.ua/article/UJRN-0001001769
7. Song K.-T., Ou S.-Q., Yang C.-A., Sun Y.-X., Kang L.-R., Wang Z.-Y., Wang Y.-S., Lu P.-C., Ko C.-L., Chen Y. H.. Scheduling and control of a wafer transfer robot for foundry equipment innovation competition. IFAC-PapersOnLine. 2019. Vol. 52. № 15. P. 627–632. DOI: 10.1016/j.ifacol.2019.11.654
8. Калюжний П.Б., Шинський O.Й., Дорошенко В.С. Удосконалення ступінчастої ливникової системи для лиття за моделями, що газифікуються. Литво. Металургія. 2024 : Матеріали XX Ювіл. Міжнар. науково-практ. конф., м. Харків, 30 трав. 2024 р. Харків. 2024. С. 123–126. URL: https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/79750
9. Kaliuzhnyi P., Doroshenko V., Neima O. Casting of combined polymer patterns that are gasified. Casting processes. 2023. Vol. 152. № 2. P. 49–55. DOI: 10.15407/plit2023.02.049
10. ABB Robotics magazine. International customer magazine from ABB Robotics. 2015. № 2. Publisher: ABB Robotics AB. URL: https://surl.li/wvzrjm
11. Yang, Y., Zheng, Y., Xu, Y., Yang, M., Boyang, B., & Liu, F. Robotic applications of foundry industry in china. У Proceedings of the 72nd world foundry congress. 21-25th May 2016. Nagoya. URL: https://www.senkyo.co.jp/shishido/wfc2016/pdf/O-153.pdf
12. Lynch K. M., Park F. C. Modern robotics: mechanics, planning and control. Cambridge University Press, 2017. 544 p. URL: http://modernrobotics.org
13. Goldstein H., Poole C., Safko J., Classical Mechanics, Addison-Wesley, 2002. URL: https://surl.li/mrdcyr
14. Bertsekas D., Dynamic Programming and Optimal Control, Athena Scientific, 2012. URL: https://surl.li/srkwtv
15. Batchelor G. K., An Introduction to Fluid Dynamics, Cambridge University Press. 2000. DOI: 10.1017/CBO978051180095
16. Heaton I., Goodfellow J. Ian, Bengio Y., Courville A.: Deep learning. Genetic programming and evolvable machines. 2017. Vol. 19, № 1-2. P. 305–307. URL: DOI: 10.1007/s10710-017-9314-z
Copyright (c) 2025 B. M. Цимбал, Н. С. Карявкіна v