Ένα βιομηχανικό ρομπότ είναι μια συσκευή μηχανής πολλαπλών-αρθρώσεων ή πολλαπλών-βαθμών--ελευθερίας σχεδιασμένη για βιομηχανικές εφαρμογές. Μπορεί να εκτελεί αυτόματα εργασίες, βασιζόμενος στη δική του ισχύ και δυνατότητες ελέγχου για να επιτύχει διάφορες λειτουργίες. Μπορεί να γίνει εντολή από ανθρώπους ή να λειτουργήσει σύμφωνα με προ-προγραμματισμένες ακολουθίες. Τα σύγχρονα βιομηχανικά ρομπότ μπορούν επίσης να ενεργούν σύμφωνα με αρχές που έχουν καθιερωθεί χρησιμοποιώντας τεχνολογία τεχνητής νοημοσύνης.
Ένα βιομηχανικό ρομπότ αποτελείται από τρία βασικά μέρη: το σώμα, το σύστημα κίνησης και το σύστημα ελέγχου. Το σώμα, συμπεριλαμβανομένης της βάσης και των ενεργοποιητών, περιλαμβάνει τον βραχίονα, τον καρπό και το χέρι. ορισμένα ρομπότ έχουν επίσης μηχανισμό κίνησης. Τα περισσότερα βιομηχανικά ρομπότ έχουν 3-6 βαθμούς ελευθερίας, με τον καρπό να έχει συνήθως 1-3 βαθμούς ελευθερίας. Το σύστημα μετάδοσης κίνησης περιλαμβάνει τη μονάδα ισχύος και τον μηχανισμό μετάδοσης, που χρησιμοποιούνται για να επιτρέπουν στους ενεργοποιητές να παράγουν αντίστοιχες κινήσεις. Το σύστημα ελέγχου εκδίδει σήματα εντολών στο σύστημα κίνησης και στους ενεργοποιητές σύμφωνα με το πρόγραμμα εισόδου και εκτελεί τον έλεγχο.
Τα βιομηχανικά ρομπότ ταξινομούνται σε τέσσερις τύπους με βάση την κίνηση των χεριών τους:
1. Καρτεσιανοί βραχίονες συντεταγμένων: κινηθείτε κατά μήκος τριών καρτεσιανών συντεταγμένων.
2. Κυλινδρικοί βραχίονες συντεταγμένων: εκτελούν κινήσεις ανύψωσης, περιστροφής και επέκτασης/ανάσυρσης.
3. Σφαιρικοί βραχίονες συντεταγμένων: περιστροφή, κλίση και επέκταση/αναχώρηση.
4. Αρθρωτοί βραχίονες: έχουν πολλαπλές περιστροφικές αρθρώσεις.
Σήμερα, ας αναλύσουμε αυτούς τους τέσσερις τύπους βιομηχανικών ρομπότ και ας δούμε ποιον είστε πιο εξοικειωμένοι.
Ρομπότ πολλαπλών-αξόνων
Τα ρομπότ πολλαπλών-αξόνων, γνωστά και ως χειριστές μονού-άξονα, βιομηχανικοί ρομποτικοί βραχίονες, ηλεκτρικοί κύλινδροι κ.λπ., είναι συστήματα ρομπότ που έχουν κατασκευαστεί σε ένα καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων XYZ ως το βασικό τους μαθηματικό μοντέλο. Χρησιμοποιούν σερβοκινητήρες ή βηματικούς κινητήρες ως κινούμενους χειριστές μονού-άξονα ως βασικές μονάδες εργασίας τους και σφαιρικές βίδες, σύγχρονους ιμάντες και γρανάζια οδοντωτών τροχών ως συνήθεις μεθόδους μετάδοσης. Μπορούν να φτάσουν σε οποιοδήποτε σημείο του τρισδιάστατου συστήματος συντεταγμένων XYZ-και να ακολουθήσουν μια ελεγχόμενη τροχιά κίνησης.
Τα ρομπότ πολλαπλών-αξόνων χρησιμοποιούν σύστημα ελέγχου κίνησης για έλεγχο οδήγησης και προγραμματιζόμενο. Οι γραμμικές και καμπύλες τροχιές κίνησης δημιουργούνται χρησιμοποιώντας παρεμβολή πολλαπλών-σημείων και η λειτουργία και ο προγραμματισμός επιτυγχάνονται μέσω καθοδηγούμενου προγραμματισμού διδασκαλίας ή τοποθέτησης συντεταγμένων.
Ρομπότ SCARA
Το ρομπότ SCARA είναι ένας ειδικός τύπος βιομηχανικού ρομπότ με κυλινδρικές συντεταγμένες. Διαθέτει τρεις περιστροφικούς αρμούς με παράλληλους άξονες για τοποθέτηση και προσανατολισμό σε επίπεδο. Η εναπομείνασα άρθρωση είναι μια μεταφορική άρθρωση, που χρησιμοποιείται για την κίνηση του τελικού τελεστή κάθετα στο επίπεδο. Το σημείο αναφοράς του καρπού καθορίζεται από τις γωνιακές μετατοπίσεις φ1 και φ2 των δύο περιστροφικών αρθρώσεων και τη μετατόπιση z της άρθρωσης μετατόπισης, δηλαδή, p=f(φ1, φ2, z), όπως φαίνεται στο σχήμα. Αυτά τα ρομπότ είναι ελαφριά και έχουν γρήγορο χρόνο απόκρισης. για παράδειγμα, το ρομπότ Adept 1 SCARA μπορεί να φτάσει ταχύτητες έως και 10 m/s, αρκετές φορές πιο γρήγορα από τα τυπικά αρθρωτά ρομπότ. Είναι καταλληλότερο για εργασίες επίπεδης τοποθέτησης και κατακόρυφης συναρμολόγησης.
Εικών
Συντεταγμένες XY (εμπρός, πίσω, αριστερά, δεξιά)
Εικών
Συντεταγμένες Z (πάνω, κάτω)
Ρομπότ συντεταγμένων
Εικών
Ένα ρομπότ συντεταγμένων είναι ένας χειριστής πολλαπλών-χρήσεων με δυνατότητα αυτόματου ελέγχου, επαναπρογραμματιζόμενης λειτουργίας, πολλαπλών βαθμών ελευθερίας και χωρικών καρτεσιανών σχέσεων. Η λειτουργία του περιλαμβάνει κυρίως γραμμική κίνηση κατά μήκος των αξόνων X, Y και Z. Τα ρομπότ συντεταγμένων χρησιμοποιούν ένα σύστημα ελέγχου κίνησης για έλεγχο οδήγησης και προγραμματισμού. Οι γραμμικές και οι καμπύλες τροχιές δημιουργούνται μέσω παρεμβολής πολλαπλών-σημείων και η λειτουργία και ο προγραμματισμός επιτυγχάνονται μέσω καθοδηγούμενου προγραμματισμού διδασκαλίας ή τοποθέτησης συντεταγμένων.
Ως χαμηλού κόστους-απλή-δομημένη λύση αυτοματοποιημένου συστήματος ρομπότ, τα ρομπότ συντεταγμένων μπορούν να εφαρμοστούν σε κοινούς τομείς βιομηχανικής παραγωγής, όπως διανομή, χύτευση με σταγόνες, ψεκασμός, παλετοποίηση, ταξινόμηση, συσκευασία, συγκόλληση, επεξεργασία μετάλλων, χειρισμός, φόρτωση και εκφόρτωση, συναρμολόγηση και εκτύπωση. Προσφέρουν σημαντική αξία εφαρμογής για την αντικατάσταση της χειρωνακτικής εργασίας, τη βελτίωση της αποδοτικότητας της παραγωγής και τη σταθεροποίηση της ποιότητας των προϊόντων.
Σειριακά και Παράλληλα Ρομπότ
Η σειριακή δομή ενός σειριακού ρομπότ είναι μια ανοιχτή κινηματική αλυσίδα. οι κινούμενοι κρίκοι του δεν σχηματίζουν μια κλειστή δομική αλυσίδα. Τα σειριακά ρομπότ προσφέρουν μεγάλο χώρο εργασίας και μετακινούνται ευκολότερα, αποφεύγοντας τα εφέ σύζευξης μεταξύ των αξόνων μετάδοσης κίνησης. Ωστόσο, κάθε άξονας πρέπει να ελέγχεται ανεξάρτητα, απαιτώντας κωδικοποιητές και αισθητήρες για τη βελτίωση της ακρίβειας της κίνησης.
(Εικών)
Τα παράλληλα ρομπότ, από την άλλη πλευρά, συμπληρώνουν τα παραδοσιακά βιομηχανικά σειριακά ρομπότ σε εφαρμογή, σχηματίζοντας μια κλειστή κινηματική αλυσίδα. Τα παράλληλα ρομπότ είναι λιγότερο επιρρεπή σε δυναμικά σφάλματα, παρουσιάζοντας υψηλή ακρίβεια χωρίς συσσώρευση σφαλμάτων. Επιπλέον, η συμπαγής και σταθερή δομή τους, με τους περισσότερους άξονες εξόδου να φέρουν αξονική δύναμη, έχει ως αποτέλεσμα υψηλή ακαμψία και φέρουσα ικανότητα-. Ωστόσο, για τα παράλληλα ρομπότ, η επίλυση προς τα εμπρός είναι πιο δύσκολη από την αντίστροφη επίλυση.
Εικών
2-DOF Parallel Robot
Εικών
3-DOF Parallel Robot
Οι παράλληλοι μηχανισμοί DDoS είναι ποικίλοι και πολύπλοκοι, και γενικά εμπίπτουν στις ακόλουθες κατηγορίες:
1. Επίπεδοι παράλληλοι μηχανισμοί 3-DOF, όπως ο μηχανισμός 3-RRR, ο οποίος έχει δύο μεταφορικούς και έναν περιστροφικούς άξονες.
2. Σφαιρικοί παράλληλοι μηχανισμοί 3-DOF, όπως ο σφαιρικός μηχανισμός 3-UPS-1-S. Η κινηματική αυτού του τύπου είναι απλή τόσο στην εμπρόσθια όσο και στην αντίστροφη κινηματική, καθιστώντας την έναν ευρέως χρησιμοποιούμενο τρισδιάστατο κινητό χωρικό μηχανισμό.
3. Χωρικοί παράλληλοι μηχανισμοί 3-DOF, όπως το παράλληλο ρομπότ Delta. Αυτοί οι μηχανισμοί είναι υποβαθμισμένοι και το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό τους είναι ότι η κίνησή τους ποικίλλει σε διαφορετικά σημεία του χώρου εργασίας.
4. Μια άλλη κατηγορία περιλαμβάνει χωρικούς μηχανισμούς με πρόσθετους βοηθητικούς συνδέσμους και κινηματικά ζεύγη.
εικόνες
4-DOF Parallel Robot
εικόνες
6-DOF Parallel Robot
Οι παράλληλοι μηχανισμοί 6-DOF είναι μια σημαντική κατηγορία μηχανισμών παράλληλων ρομπότ και είναι οι πιο μελετημένοι παράλληλοι μηχανισμοί από μελετητές τόσο σε εγχώριο όσο και σε διεθνές επίπεδο. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε προσομοιωτές πτήσης, 6D αισθητήρες δύναμης και ροπής και παράλληλες εργαλειομηχανές. Ωστόσο, πολλές βασικές τεχνολογίες για αυτούς τους μηχανισμούς δεν έχουν επιλυθεί πλήρως, όπως η κινηματική τους προς τα εμπρός, η καθιέρωση δυναμικών μοντέλων και η βαθμονόμηση ακρίβειας των παράλληλων εργαλειομηχανών.
