Průmyslové manipulátory nebo robotické manipulátory jsou stroje, které se používají k manipulaci nebo kontrole materiálu bez přímého kontaktu. Původně se používal k manipulaci s radioaktivními nebo biologicky nebezpečnými předměty, se kterými může být pro člověka obtížné zacházet. Nyní se však používají v mnoha průmyslových odvětvích k provádění úkolů, jako je zvedání těžkých předmětů, kontinuální svařování s dobrou přesností atd. Kromě průmyslových odvětví se také používají v nemocnicích jako chirurgické nástroje. A dnešní lékaři dnes ve svých operacích hojně používají robotické manipulátory.
Než vám povím o různých typech průmyslových manipulátorů, rád bych vám řekl o kloubech.
Kloub má dva odkazy. První z nich je pravidelný referenční rámec, který je opraven. Druhý referenční snímek není fixní a bude se pohybovat vzhledem k prvnímu referenčnímu rámci v závislosti na poloze spoje (nebo hodnotě spoje), která definuje jeho konfiguraci.
Dozvíme se o dvou kloubech, které se používají při výrobě různých typů průmyslových manipulátorů.
1. Revolute Joint:
Mají jeden stupeň volnosti a popisují rotační pohyby (1 stupeň volnosti) mezi objekty. Jejich konfigurace je definována jednou hodnotou, která představuje míru rotace kolem osy z prvního referenčního rámce.
Zde vidíme spojku otáčení mezi dvěma objekty. Zde může následovník rotovat kolem své základny.
2. Hranolový spoj:
Prizmatické klouby mají jeden stupeň volnosti a používají se k popisu translačních pohybů mezi objekty. Jejich konfigurace je definována jednou hodnotou, která představuje míru překladu podél osy z prvního referenčního rámce.
Zde vidíte různé hranolové spoje v jednom systému.
Různé typy průmyslových manipulátorů
V průmyslových odvětvích se používá mnoho typů průmyslových manipulátorů podle jejich požadavků. Některé z nich jsou uvedeny níže.
- Kartézský souřadnicový robot:
V tomto průmyslovém robotu mají jeho 3 hlavní osy hranolové klouby nebo se navzájem lineárně pohybují. Kartézské roboty jsou nejvhodnější pro dávkování lepidla jako v automobilovém průmyslu. Hlavní výhodou kartézianů je, že jsou schopné se pohybovat v několika lineárních směrech. A také jsou schopni provádět přímé vkládání a snadno se programují. Nevýhody kartézského robota spočívají v tom, že zabere příliš mnoho místa, protože většina prostoru v tomto robotu je nevyužitá.
- SCARA Robot:
Zkratka SCARA znamená Selective Compliance Assembly Robot Arm nebo Selective Compliance Articulated Robot Arm. Roboti SCARA mají pohyby podobné lidským ramenům. Tyto stroje zahrnují kloub „rameno“ i „loket“ spolu s osou „zápěstí“ a svislým pohybem. Roboti SCARA mají 2 otočné klouby a 1 hranolový klouz. Roboti SCARA mají omezené pohyby, ale je to také jeho výhoda, protože se může pohybovat rychleji než ostatní šestiosí roboti. Je také velmi tuhý a odolný. Většinou se používají v účelových aplikacích, které vyžadují rychlé, opakovatelné a kloubové pohyby bod-bod, jako je paletizace, DE paletizace, nakládka / vykládka stroje a montáž. Jeho nevýhody spočívají v tom, že má omezené pohyby a není příliš flexibilní.
- Válcový robot:
Je to v zásadě robotické rameno, které se pohybuje kolem tyče ve tvaru válce. Válcový robotický systém má tři osy pohybu - kruhovou osu pohybu a dvě lineární osy v horizontálním a vertikálním pohybu paže. Má tedy 1 otočný kloub, 1 válcový a 1 prizmatický kloub. Dnes jsou Cylindrical Robot méně využívaní a jsou nahrazováni pružnějšími a rychlejšími roboty, ale má velmi důležité místo v historii, protože byl používán pro ukotvení a držení úkolů mnohem dříve, než bylo vyvinuto šest osých robotů. Jeho výhodou je, že se může pohybovat mnohem rychleji než kartézský robot, pokud mají dva body stejný poloměr. Jeho nevýhodou je, že vyžaduje transformaci z kartézského souřadného systému na válcový souřadnicový systém.
- Robot PUMA:
PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly, or Programmable Universal Manipulation Arm) je nejčastěji používaným průmyslovým robotem v montážních, svařovacích operacích a univerzitních laboratořích. Je to více podobné lidské paži než robot SCARA. Má větší flexibilitu než SCARA, ale také snižuje jeho přesnost. Používají se tedy v méně přesných pracích, jako je montáž, svařování a manipulace s předměty. Má 3 otočné klouby, ale ne všechny klouby jsou rovnoběžné, druhý kloub od základny je kolmý k ostatním kloubům. Díky tomu je PUMA kompatibilní se všemi třemi osami X, Y a Z. Jeho nevýhodou je menší přesnost, takže ji nelze použít v kritických a vysoce přesných aplikacích.
- Polární roboti:
Někdy je považován za sférického robota. Jedná se o stacionární robotická ramena se sférickými nebo téměř sférickými pracovními obálkami, které lze umístit do polárního souřadného systému. Jsou sofistikovanější než kartézské a SCARA roboty, ale jejich řídicí řešení je mnohem méně komplikované. Má 2 otočné klouby a 1 hranolový klouz, aby se dosáhlo téměř sférického pracovního prostoru. Jeho hlavní použití je v manipulačních operacích na výrobní lince a pick and place robotu.
Z hlediska designu zápěstí má dvě konfigurace:
Pitch-Yaw-Roll (XYZ) jako lidské rameno a Roll-Pitch-Roll jako sférické zápěstí. Sférické zápěstí je nejoblíbenější, protože je mechanicky jednodušší. Vykazuje jedinečné konfigurace, které lze identifikovat a následně jim při práci s robotem zabránit. Obchod mezi jednoduchostí robustních řešení a existencí singulárních konfigurací je příznivý pro sférický design zápěstí, a to je důvod jeho úspěchu.