Manipulatoarele industriale sau manipulatoarele robotice sunt mașini care sunt utilizate pentru a manipula sau controla materialul fără a face contact direct. Inițial a fost folosit pentru a manipula obiecte radioactive sau bio-periculoase, care pot fi dificil de manipulat de o persoană. Dar acum sunt folosite în multe industrii pentru a face sarcini precum ridicarea obiectelor grele, sudarea continuă cu o precizie bună etc. În afară de industrii, acestea sunt folosite și în spitale ca instrumente chirurgicale. Și acum medicii de o zi folosesc pe scară largă manipulatoare robotice în operațiile lor.
Înainte de a vă vorbi despre diferite tipuri de manipulatoare industriale, aș vrea să vă spun despre articulații.
O articulație are două referințe. Primul este cadrul de referință obișnuit care este fixat. Al doilea cadru de referință nu este fix și se va deplasa în raport cu primul cadru de referință în funcție de poziția articulației (sau valoarea articulației) care definește configurația sa.
Vom afla despre două îmbinări care sunt utilizate la fabricarea diferitelor tipuri de manipulatoare industriale.
1. Articulație revolută:
Au un grad de libertate și descriu mișcări de rotație (1 grad de libertate) între obiecte. Configurația lor este definită de o valoare care reprezintă cantitatea de rotație în jurul axei Z a primului cadru de referință.
Aici putem vedea articulația revolute între două obiecte. Aici adeptul poate avea mișcare de rotație în jurul bazei sale.
2. Articulație prismatică:
Îmbinările prismatice au un grad de libertate și sunt utilizate pentru a descrie mișcările de translație între obiecte. Configurația lor este definită de o valoare care reprezintă cantitatea de traducere de-a lungul axei Z a primului cadru de referință.
Aici puteți vedea diverse articulații prismatice într-un singur sistem.
Diferite tipuri de manipulatoare industriale
În industrii, multe tipuri de manipulatoare industriale sunt utilizate în funcție de cerințele lor. Unele dintre ele sunt enumerate mai jos.
- Robot coordonat cartezian:
În acest robot industrial, cele trei axe principale ale acestuia au articulații prismatice sau se deplasează liniar unul pe celălalt. Roboții cartezieni sunt cei mai potriviți pentru distribuirea adezivului ca în industriile auto. Avantajul principal al cartezienilor este că sunt capabili să se deplaseze în mai multe direcții liniare. Și, de asemenea, sunt capabili să facă inserții în linie dreaptă și sunt ușor de programat. Dezavantajele robotului cartezian sunt că ocupă prea mult spațiu, deoarece majoritatea spațiului din acest robot este neutilizat.
- Robot SCARA:
Acronimul SCARA înseamnă brațul robotului de asamblare a conformității selective sau brațul robot articulat de conformitate selectivă. Roboții SCARA au mișcări similare cu cele ale unui braț uman. Aceste mașini cuprind atât articulația „umărului”, cât și „cotul”, împreună cu axa „încheieturii mâinii” și mișcarea verticală. Roboții SCARA au 2 articulații revolute și 1 articulație prismatică. Roboții SCARA au mișcări limitate, dar este și avantajul său, deoarece se poate mișca mai repede decât alți roboți cu 6 axe. De asemenea, este foarte rigid și durabil. Acestea sunt utilizate mai ales în aplicații speciale, care necesită mișcări rapide, repetabile și articulate punct-la-punct, cum ar fi paletizarea, paletizarea DE, încărcarea / descărcarea și asamblarea mașinii. Dezavantajele sale sunt că are mișcări limitate și nu este foarte flexibil.
- Robot cilindric:
Este practic un braț robot care se mișcă în jurul unui stâlp în formă de cilindru. Un sistem robotizat cilindric are trei axe de mișcare - axa de mișcare circulară și cele două axe liniare în mișcarea orizontală și verticală a brațului. Deci are 1 articulație revolută, 1 articulație cilindrică și 1 articulație prismatică. Astăzi, robotul cilindric este mai puțin utilizat și este înlocuit cu roboți mai flexibili și mai rapizi, dar are un loc foarte important în istorie, deoarece a fost folosit pentru a lupta și a ține sarcini cu mult înainte de a fi dezvoltați roboți cu șase axe. Avantajul său este că se poate mișca mult mai repede decât robotul cartezian dacă două puncte au aceeași rază. Dezavantajul său este că necesită efort pentru a se transforma din sistemul de coordonate carteziene în sistem de coordonate cilindrice.
- Robot PUMA:
PUMA (Mașină universală programabilă pentru asamblare sau braț de manipulare universal programabil) este robotul industrial cel mai frecvent utilizat în operațiuni de asamblare, sudare și laboratoare universitare. Este mai asemănător cu brațul uman decât robotul SCARA. Are o flexibilitate mare mai mult decât SCARA, dar își reduce și precizia. Deci, acestea sunt utilizate în lucrări de mai mică precizie, cum ar fi asamblarea, sudarea și manipularea obiectelor. Are 3 articulații revolute, dar nu toate articulațiile sunt paralele, a doua articulație de la bază este ortogonală cu celelalte articulații. Acest lucru face ca PUMA să fie compatibilă în toate cele trei axe X, Y și Z. Dezavantajul său este precizia mai mică, astfel încât nu poate fi utilizat în aplicații critice și de înaltă precizie.
- Roboți polari:
Uneori este considerat roboți sferici. Acestea sunt brațe staționare ale robotului cu anvelope sferice sau aproape sferice care pot fi poziționate într-un sistem de coordonate polare. Acestea sunt mai sofisticate decât roboții cartezieni și SCARA, dar soluția sa de control este mult mai puțin complicată. Are 2 articulații revolute și 1 articulație prismatică pentru a face spațiu de lucru aproape sferic. Principalele sale utilizări sunt în operațiunile de manipulare în linia de producție și robotul pick and place.
În ceea ce privește designul încheieturii mâinii, acesta are două configurații:
Pitch-Yaw-Roll (XYZ) ca brațul uman și Roll-Pitch-Roll ca încheietura sferică. Încheietura sferică este cea mai populară, deoarece este mai ușor de implementat mecanic. Prezintă configurații singulare care pot fi identificate și, în consecință, evitate atunci când funcționează cu robotul. Comerțul dintre simplitatea soluțiilor robuste și existența configurațiilor singulare este favorabil designului sferic al încheieturii mâinii și acesta este motivul succesului său.