Manipulatory przemysłowe lub manipulatory robotyczne to maszyny używane do manipulowania lub kontrolowania materiału bez bezpośredniego kontaktu. Pierwotnie był używany do manipulowania radioaktywnym lub biologicznie niebezpiecznym obiektem, który może być trudny dla osoby. Ale teraz są wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu do wykonywania takich zadań, jak podnoszenie ciężkich przedmiotów, ciągłe spawanie z dużą precyzją itp. Poza przemysłem są również używane w szpitalach jako narzędzia chirurgiczne. A teraz lekarze dnia intensywnie używają w swoich operacjach manipulatorów robotyki.
Zanim opowiem o różnych typach manipulatorów przemysłowych, chciałbym opowiedzieć o przegubach.
Połączenie ma dwa odniesienia. Pierwszą jest stała ramka odniesienia, która jest stała. Druga rama odniesienia nie jest stała i będzie się poruszać względem pierwszej ramy odniesienia w zależności od położenia połączenia (lub wartości połączenia), które definiuje jego konfigurację.
Dowiemy się o dwóch przegubach, które są wykorzystywane do produkcji różnego rodzaju manipulatorów przemysłowych.
1. Połączenie obrotowe:
Mają jeden stopień swobody i opisują ruchy obrotowe (1 stopień swobody) między obiektami. Ich konfiguracja jest zdefiniowana przez jedną wartość, która reprezentuje wielkość obrotu wokół osi Z ich pierwszej ramki odniesienia.
Tutaj widzimy obrotowe połączenie dwóch obiektów. Tutaj popychacz może mieć ruch obrotowy wokół swojej podstawy.
2. Połączenie pryzmatyczne:
Połączenia pryzmatyczne mają jeden stopień swobody i służą do opisywania ruchów postępowych między obiektami. Ich konfiguracja jest zdefiniowana przez jedną wartość, która reprezentuje wielkość przesunięcia wzdłuż osi z pierwszej ramki odniesienia.
Tutaj możesz zobaczyć różne połączenia pryzmatyczne w jednym systemie.
Różne typy manipulatorów przemysłowych
W przemyśle stosuje się wiele typów manipulatorów przemysłowych zgodnie z ich wymaganiami. Niektóre z nich są wymienione poniżej.
- Robot współrzędnych kartezjańskich:
W tym robocie przemysłowym jego 3 główne osie mają przeguby pryzmatyczne lub poruszają się liniowo względem siebie. Roboty kartezjańskie najlepiej nadają się do dozowania kleju, tak jak w przemyśle motoryzacyjnym. Podstawową zaletą kartezjańskich jest to, że mogą poruszać się w wielu kierunkach liniowych. A także są w stanie wykonywać wstawienia w linii prostej i są łatwe do zaprogramowania. Wadą robota kartezjańskiego jest to, że zajmuje on zbyt dużo miejsca, ponieważ większość miejsca w tym robocie jest niewykorzystana.
- Robot SCARA:
Akronim SCARA oznacza ramię robota do montażu selektywnego lub ramię robota przegubowego do selektywnej zgodności. Roboty SCARA mają ruchy podobne do ruchów ludzkiego ramienia. Maszyny te składają się zarówno ze stawu barkowego, jak i łokciowego wraz z osią nadgarstka i ruchem pionowym. Roboty SCARA mają 2 przeguby obrotowe i 1 przegub pryzmatyczny. Roboty SCARA mają ograniczone ruchy, ale jest to również ich zaleta, ponieważ mogą poruszać się szybciej niż inne roboty 6-osiowe. Jest również bardzo sztywny i wytrzymały. Są one głównie używane w zastosowaniach, które wymagają szybkich, powtarzalnych i precyzyjnych ruchów punkt-punkt, takich jak paletyzacja, paletyzacja DE, załadunek / rozładunek maszyny i montaż. Jego wadą jest to, że ma ograniczone ruchy i nie jest zbyt elastyczny.
- Robot cylindryczny:
Jest to w zasadzie ramię robota, które porusza się wokół słupa w kształcie walca. Cylindryczny system robotyczny ma trzy osie ruchu - oś ruchu kołowego i dwie osie liniowe w ruchu poziomym i pionowym ramienia. Ma więc 1 przegub obrotowy, 1 przegub cylindryczny i 1 przegub pryzmatyczny. Obecnie roboty cylindryczne są rzadziej używane i są zastępowane przez bardziej elastyczne i szybkie roboty, ale mają one bardzo ważne miejsce w historii, ponieważ były używane do zadań chwytania i trzymania na długo przed opracowaniem robotów sześcioosiowych. Jego zaletą jest to, że może poruszać się znacznie szybciej niż robot kartezjański, jeśli dwa punkty mają ten sam promień. Jego wadą jest to, że przejście z kartezjańskiego układu współrzędnych do cylindrycznego układu współrzędnych wymaga wysiłku.
- Robot PUMA:
PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly lub Programmable Universal Manipulation Arm) jest najczęściej używanym robotem przemysłowym w pracach montażowych, spawalniczych i laboratoriach uniwersyteckich. Jest bardziej podobny do ludzkiego ramienia niż robota SCARA. Ma większą elastyczność niż SCARA, ale zmniejsza też jej precyzję. Dlatego są używane w mniej precyzyjnych pracach, takich jak montaż, spawanie i przenoszenie przedmiotów. Ma 3 przeguby obrotowe, ale nie wszystkie połączenia są równoległe, drugie połączenie od podstawy jest prostopadłe do innych połączeń. To sprawia, że PUMA jest zgodna we wszystkich trzech osiach X, Y i Z. Wadą jest mniejsza precyzja, więc nie można jej używać w zastosowaniach krytycznych i wymagających wysokiej precyzji.
- Roboty polarne:
Czasami jest uważany za roboty kuliste. Są to stacjonarne ramiona robotów z kulistymi lub prawie sferycznymi obwiedniami roboczymi, które można ustawić w układzie współrzędnych biegunowych. Są bardziej wyrafinowane niż roboty kartezjańskie i SCARA, ale ich rozwiązanie sterowania jest znacznie mniej skomplikowane. Ma 2 przeguby obrotowe i 1 przegub pryzmatyczny, dzięki czemu tworzy prawie kulistą przestrzeń roboczą. Jego główne zastosowania to obsługa operacji na linii produkcyjnej oraz robota typu pick and place.
Pod względem konstrukcji nadgarstka ma dwie konfiguracje:
Pitch-Yaw-Roll (XYZ) jak ludzkie ramię i Roll-Pitch-Roll jak sferyczny nadgarstek. Kulisty nadgarstek jest najpopularniejszy, ponieważ jest mechanicznie prostszy do wykonania. Wykazuje osobliwe konfiguracje, które można zidentyfikować, a co za tym idzie, uniknąć podczas pracy z robotem. Handel między prostotą solidnych rozwiązań a istnieniem pojedynczych konfiguracji sprzyja projektowi kulistego nadgarstka i to jest powód jego sukcesu.