Co je kloubový robot: 11 faktů, které byste měli vědět

by

Kloubový robot | Kloubové robotické rameno

Definice kloubového robota

V průmyslovém prostředí jsou nejběžnějším typem roboti kloubové roboty. Robotické rameno s rotačními klouby je známé jako kloubové robotické rameno. Ve vesmíru robotiky jsou tyto klouby označovány jako osy. Tito roboti jsou obvykle poháněni servomotory a mohou být stejně zásadní jako dvouosá konfigurace nebo stejně složité jako deset nebo více os. Čtyři až šest os jsou v průmyslové robotice běžné, přičemž šest os je nejčastější.

Jinými slovy, tento typ robota má rotační klouby (např. Robot s nohama nebo průmyslový robot). Příkladem kloubových robotů jsou jednoduché struktury se dvěma spoji k zařízením deseti nebo více komunikujících spojů a materiálů. Elektromotory jsou pro ně jedním z mnoha zdrojů elektřiny. Níže je uveden příklad kloubového robotická paže.

Kdo vynalezl kloubového robota?

Viktor Scheinman, profesor Stanfordské univerzity, vynalezl rameno Stanfordu v roce 1969. Jednalo se o 6osý kloubový robot, který byl poháněn výhradně elektřinou. Díky této nové technologii budou nyní výrobci používat robotiku pro montážní a svařovací činnosti. Později prodal své nápady společnosti Unimation, která na jejich vytvoření spolupracovala se společností General Motors.

Návrh kloubového robota | Konfigurace kloubového robota

Klouby robota se označují jako osy a každá osa má zvláštní stupeň nezávislosti, který se vztahuje k jednotlivým pohybům robota. Osy jsou obvykle spojeny v řetězci, aby každá z nich mohla podporovat strukturu robota dále po linii.

Vertikálně kloubový robot

Konstrukce robota začíná vertikálně orientovaným základem, ve kterém je umístěn první kloub, odtud druhý název Vertically Articicated Robot. Tento první otočný kloub spojuje hlavní tělo robota s podlahou. Další otočný kloub připevňuje rameno k tělu robota a běží k němu svisle a jeden paralelní otočný kloub je umístěn na konci ramene robota, který spojuje rameno s ramenem robota.

Na konci paže se používají další klouby k připojení zápěstí robota k koncovému efektoru. Stejně jako FANUC M-10ia je i tato robotická struktura postavena tak, aby se velmi podobala lidské paži. Servomotory na robotu řídí otáčení každé osy, což umožňuje přesnost a rychlost. To má více stupňů volnosti než jakýkoli jiný druh robota, a proto jsou u výrobců tak oblíbené a jejich zvýšený rozsah pohybu se velmi podobá tomu lidskému, takže jsou vhodné pro montážní linky.

Umožňují také větší univerzálnost výrobního procesu. Díky své schopnosti provádět několik pohybů jsou přizpůsobitelnější pro vylepšení výrobního prostředí nebo obrobků. Vylepšený pohyb dává robotovi rozsáhlejší pracovní obálku, což mu umožňuje zpracovávat širší škálu obrobků od malých po masivní.

Jak fungují kloubové roboty?

Nejčastěji používané šestiosé kloubové roboty mohou cestovat do libovolného bodu v operační obálce kloubově a interpolovaně.

Kloubový systém ovládání ramene robota

Kinematický problém vyplývající z nelinearity konfigurace ramene je jednou z nejvýznamnějších výzev při ovládání kloubového robotického ramene. Jinými slovy, nelinearita mezi stavem robotické ruky (tj. Jejím umístěním a orientací) a stavem kloubů (tj. Jejich úhly rotace) ztěžuje transformaci souřadnic. Kvůli této nelinearitě existuje několik stavových bodů ve stavovém prostoru kloubů, kde je snížena míra volnosti robotické ruky, což dále zvyšuje složitost problému.

Bylo řečeno, že redundance úspěšně vyřeší problém singularity při současném zvýšení stability a funkčnosti robota.

Řízení trajektorie ramene robota lze pochopit z Sekce robotické kinematiky a diskutovaný přístup lze použít pro jakýkoli konvenční design ramene robota.

Pracovní prostor kloubového robota | Pracovní obálka kloubového robota

Jakýkoli průmyslový robot funkční obálka je důležitá zohlednění při určování jeho užitečnosti. Jednou z hlavních výhod uvedeného robotického ramene je to, že mohou využívat většinu svého pracovního obalu a jediná část obalu, kterou nemohou použít, je zadní část, ve které jsou uloženy kabely.

Na druhou stranu některé současné architektury interně směrovaly napájecí a datové kabely, což tento problém řeší a umožňuje robotickému ramenu využívat celé pole dosahu. I ten nejjednodušší kloubový robot optimalizuje dostupný prostor díky své stopě na podlaze továrny, bez ohledu na to, jak jsou kabely vedeny. To je obrovská výhoda pro továrny, které potřebují přemýšlet o věcech, jako je výstupní tok, ochrana a podlahová plocha.

Příklady kloubových robotů

5osý kloubový robot

6osý kloubový robot

6 1
6osé robotické rameno FANUC; Zdroj obrázku: Phasmatisnox, Dosahuje svařovací robot FANUC, CC BY 3.0

K čemu se používají kloubové roboty? | Kloubové aplikace robotů

Tito roboti nabízejí flexibilitu díky široké škále úkolů, které mohou dělat. Obloukové svařování, zpracování materiálu, montáž, přechod komponent, výběr a umístění, balení, plnění systému a paletizace jsou jen některé z dostupných aplikací. Mnoho robotů, jako je FANUC R-2000ib / 125L, může provádět různé úkoly.

Mnoho robotických společností, z nichž nejznámější jsou FANUC, Yaskawa Motoman, ABB a KUKA, a většina robotů těchto společností jsou kloubové a populární verze zahrnují ABB IRB 2600 a Motoman HP20. FANUC je lépe známý svými výkonnými šestiosými kloubovými roboty, jako je řada R-2000iA, které společnosti pomohly zůstat na špici robotické komunity.

I když byly díky technologickému pokroku zavedeny nové formy robotů, tyto roboty si díky vylepšeným výrobním procesům udržely své místo v automobilovém prostředí.

Typické použití šestiosých kloubových robotů v automatizaci formování plastů zahrnuje:

  • Automatické vychystávání a manipulace s díly.
  • Automatické zdobení ve formě (IMD) a značení ve formě (IML).
  • Automatizujte proces načítání.
  • Automatizované přetváření (stiskněte pro přenos).
  • Automatizované montážní linky.
  • Automatické stohování a třídění.
  • Automatická kontrola.
  • Automatizace podpůrných procesů.

Výhody a nevýhody kloubového robota

Výhody kloubového robota

6osé kloubové roboty lze snadno srovnat do různých rovin, lze je snadno ovládat a spravovat a lze je rychle znovu nasadit pro automatizaci vstřikování plastů na různých typech a velikostech vstřikovacích strojů a také na různých předcházejících a následné aplikace.

Fenomén singularity nastává, když se klouby robota shodují. Díky možnosti montáže ve svislé, svahové, nástěnné nebo obrácené poloze je instalace neuvěřitelně všestranná. Má integrované síťové funkce, standardně Ethernet a sériové linky. Dalším argumentem, který je třeba obrátit, je opětovná použitelnost těchto robotů.

Nevýhody kloubového robota

Rychlost těchto robotů je jednou z jejich nevýhod. Nejsou tak efektivní jako jiné druhy robotů, kteří mohou provádět úkoly vysokou rychlostí. Kvůli jejich různým kloubům a stupňům volnosti vyžadují tito roboti pro řízení svého pohybu složitou kinematiku. Mají také vyšší hustotu složek, což vytváří setrvačnou bariéru, kterou je třeba vyřešit jakýmkoli přechodem směru. Pokud je ve studii nákladů a přínosů továrny zásadní úvaha o rychlosti, tak tento typ robotů nemusí být tou nejlepší volbou.

Kloubové robotické rameno se selektivní shodou SCARA Robot

Robot SCARA (plný tvar je „Selektivní dodržování shody Robotické rameno“ nebo „Selektivní dodržování Kloubové robotické rameno“) je průmyslový robot. Jeho rameno je částečně kompatibilní ve směru XY, ale fixuje se ve směru „Z“ kvůli konfiguraci spoje paralelní osy SCARA, proto se zde používá výraz: Selektivní kompatibilní.

Shoda v robotice označuje schopnost robota pohybovat jedním nebo více klouby. Kompatibilní robot se může poddat vašemu dotyku, pokud ho stisknete. Nebude se bránit ani tam zůstat. SCARA jsou pružné ve směru XY, ale tuhé v Z. To jim umožňuje větší stabilitu, což je užitečné zejména při montážních úkolech, které vyžadují poslušnost, jako je vložení kolíku do díry.

Druhým rysem SCARA je jeho kloubová dvouspojková struktura paží, která je identická s našimi lidskými těly. Slovo „artikulované“. Tato funkce umožňuje, aby se paže natáhla do těsných prostorů před zatažením nebo „sklopením“ a z cesty. To je užitečné pro přesun kusů z jedné buňky do druhé nebo pro nakládku a vykládku uzavřených procesních stanic.

Roboty SCARA se často používají v montážních postupech, kde se používají malé roboty. Dodržování je dosaženo použitím jedné roviny se dvěma rovnoběžnými spoji. Tato selektivní shoda zajišťuje, že i když je tuhá podél osy Z, je flexibilní podél os XY. Díky své atypické povaze mohou roboti SCARA provádět širokou škálu úkolů manipulace s materiálem.

Konfigurace SCARA
Konfigurace SCARA; Zdroj obrázku: Nikola Smolenskij, Konfigurace SCARA, CC BY-SA 3.0

Konstrukce robota SCARA je tvořena spojením dvou robotických ramen, která jsou uprostřed spojena. Dva autonomní motory pohánějí pohyby XY robota SCARA. Tyto motory používají techniky interpolace a inverzní kinematiky k vedení automatizovaných akcí kolem těchto os.

SCARA vs. Kloubový robot

Jak se náklady na pracovní sílu stupňují a konkurence ze zámořských lokalit s nízkou mzdou roste, je potřeba automatizace a robotiky každým dnem mimořádnější. Současně se zkracují životní cykly produktů a zvyšuje se poptávka po přizpůsobení a v důsledku toho i složitost komponent. Nejlepším způsobem, jak zajistit produktivitu výroby a kvalitu zvuku, je použití flexibilní regulované automatizace. Proces montáže je nyní rychlejší, efektivnější a přesnější než kdykoli předtím, a to díky pokroku v automatizaci obecně a zejména v robotice.

4osé robotické rameno SCARA by mohlo posunout souřadnici XYZ uvnitř své pracovní obálky, je v současnosti nejběžnějším robotickým řešením pro montáž. Rotace zápěstí slouží jako čtvrtá osa pohybu a rotační klouby se 3 paralelními osami zahrnují pohyby X, Y a roll. Na zápěstí nebo v základně je vertikální pohyb Z obvykle samostatná lineární osa.

Roboti SCARA se obvykle používají ve dvou dimenzionálních montážních operacích, kde posledním krokem je jediný vzpřímený pohyb, kterým se součást skutečně připevní. Vkládání komponent na desky s plošnými spoji je jedním z dalších příkladů, které jsou široce využívány pro pick-and-place, balicí práce a montážní instalace.

Když obrobky vstupují do buňky robota pod úhlem, je třeba s SCARA něco udělat, aby byl díl hladký, to je úměrné více peněz a více strojů. Jeden může použít robota k vyzvednutí a nové orientaci součásti kvůli obratnosti robota ve vertikálním kloubu. 5 a 6osá artikulační robotika je také přizpůsobitelná projektovým úpravám a poskytuje vynikající stabilitu před a po programu.

Také čtení: