Industriële manipulatoren of robotica-manipulatoren zijn machines die worden gebruikt om materiaal te manipuleren of te besturen zonder direct contact te maken. Oorspronkelijk werd het gebruikt om radioactief of biogevaarlijk object te manipuleren dat voor een persoon moeilijk te hanteren kan zijn. Maar nu worden ze in veel industrieën gebruikt om taken uit te voeren zoals het tillen van zware voorwerpen, continu lassen met goede precisie enz. Behalve in de industrieën worden ze ook in ziekenhuizen gebruikt als chirurgische instrumenten. En nu gebruiken de dokters van een dag op grote schaal robotmanipulatoren bij hun operaties.
Voordat ik je vertel over verschillende soorten industriële manipulatoren, wil ik je graag vertellen over gewrichten.
Een joint heeft twee referenties. De eerste is het vaste referentiekader. Het tweede referentieframe is niet vast, en zal bewegen ten opzichte van het eerste referentieframe afhankelijk van de gewrichtspositie (of gewrichtswaarde) die de configuratie bepaalt.
We zullen leren over twee verbindingen die worden gebruikt bij het vervaardigen van verschillende soorten industriële manipulatoren.
1. Revolute verbinding:
Ze hebben één vrijheidsgraad en beschrijven rotatiebewegingen (1 vrijheidsgraad) tussen objecten. Hun configuratie wordt bepaald door één waarde die de hoeveelheid rotatie rond de z-as van hun eerste referentieframe vertegenwoordigt.
Hier kunnen we een revolutieve verbinding tussen twee objecten zien. Hier kan de volger een roterende beweging hebben rond zijn basis.
2. Prismatisch gewricht:
Prismatische verbindingen hebben één vrijheidsgraad en worden gebruikt om translatiebewegingen tussen objecten te beschrijven. Hun configuratie wordt bepaald door één waarde die de hoeveelheid translatie langs de z-as van hun eerste referentieframe vertegenwoordigt.
Hier ziet u verschillende prismatische verbindingen in één systeem.
Verschillende soorten industriële manipulatoren
In industrieën worden veel soorten industriële manipulatoren gebruikt volgens hun vereisten. Sommigen van hen staan hieronder vermeld.
- Cartesiaanse coördinatenrobot:
Bij deze industriële robot hebben zijn 3 hoofdassen prismatische verbindingen of bewegen ze lineair door elkaar. Cartesiaanse robots zijn het meest geschikt voor het aanbrengen van lijm zoals in de auto-industrie. Het belangrijkste voordeel van cartesianen is dat ze in meerdere lineaire richtingen kunnen bewegen. En ze zijn ook in staat om lineaire invoegingen uit te voeren en zijn gemakkelijk te programmeren. De nadelen van een Cartesiaanse robot zijn dat deze teveel ruimte in beslag neemt omdat de meeste ruimte in deze robot ongebruikt is.
- SCARA-robot:
Het SCARA-acroniem staat voor Selective Compliance Assembly Robot Arm of Selective Compliance Articulated Robot Arm. SCARA-robots hebben bewegingen die lijken op die van een menselijke arm. Deze machines hebben zowel een 'schouder'- als' elleboog'-gewricht, samen met een 'pols'-as en verticale beweging. SCARA-robots hebben 2 draaiende gewrichten en 1 prismatisch gewricht. SCARA-robots hebben beperkte bewegingen, maar het is ook een voordeel omdat ze sneller kunnen bewegen dan andere 6-assige robots. Het is ook erg stijf en duurzaam. Ze worden meestal gebruikt voor toepassingen die snelle, herhaalbare en gearticuleerde punt-naar-punt-bewegingen vereisen, zoals palletiseren, DE-palletiseren, machine laden / lossen en montage. De nadelen zijn dat het beperkte bewegingen heeft en niet erg flexibel is.
- Cilindrische robot:
Het is eigenlijk een robotarm die rond een cilindervormige paal beweegt. Een cilindrisch robotsysteem heeft drie bewegingsassen: de cirkelvormige bewegingsas en de twee lineaire assen in de horizontale en verticale beweging van de arm. Het heeft dus 1 rondgewricht, 1 cilindrisch gewricht en 1 prismatisch gewricht. Tegenwoordig worden cilindrische robots minder gebruikt en worden ze vervangen door flexibelere en snellere robots, maar het heeft een zeer belangrijke plaats in de geschiedenis omdat het werd gebruikt voor grijp- en vasthoudtaken lang voordat robots met zes assen werden ontwikkeld. Het voordeel is dat het veel sneller kan bewegen dan een Cartesiaanse robot als twee punten dezelfde straal hebben. Het nadeel is dat het inspanning vereist om van een Cartesiaans coördinatensysteem naar een cilindrisch coördinatensysteem te transformeren.
- PUMA-robot:
De PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly, of Programmable Universal Manipulation Arm) is de meest gebruikte industriële robot bij assemblage, laswerkzaamheden en universitaire laboratoria. Het lijkt meer op een menselijke arm dan op een SCARA-robot. Het heeft meer een grote flexibiliteit dan SCARA, maar het vermindert ook de precisie. Ze worden dus gebruikt bij minder precisiewerk zoals montage, lassen en het hanteren van objecten. Het heeft 3 draaiende gewrichten, maar niet alle gewrichten zijn parallel, het tweede gewricht vanaf de basis is orthogonaal ten opzichte van de andere gewrichten. Hierdoor voldoet PUMA aan alle drie de assen X, Y en Z. Het nadeel is dat het minder nauwkeurig is, zodat het niet kan worden gebruikt in kritieke en zeer nauwkeurige toepassingen.
- Polar robots:
Het wordt soms beschouwd als sferische robots. Dit zijn stationaire robotarmen met sferische of bijna sferische werkomhullingen die in een polair coördinatensysteem kunnen worden geplaatst. Ze zijn geavanceerder dan cartesiaanse en SCARA-robots, maar de besturingsoplossing is veel minder gecompliceerd. Het heeft 2 draaiende verbindingen en 1 prismatische verbinding om een bijna bolvormige werkruimte te maken. Het wordt voornamelijk gebruikt bij het hanteren van productielijnen en bij pick-and-place-robots.
Qua polsontwerp heeft het twee configuraties:
Pitch-Yaw-Roll (XYZ) zoals de menselijke arm en Roll-Pitch-Roll-achtige bolvormige pols. De bolvormige pols is het populairst omdat deze mechanisch eenvoudiger te implementeren is. Het vertoont unieke configuraties die kunnen worden geïdentificeerd en bijgevolg kunnen worden vermeden bij het werken met de robot. De wisselwerking tussen eenvoud van robuuste oplossingen en het bestaan van enkelvoudige configuraties is gunstig voor het bolvormige polsontwerp en dat is de reden voor het succes ervan.