Priemyselné manipulátory alebo robotické manipulátory sú stroje, ktoré sa používajú na manipuláciu alebo kontrolu materiálu bez priameho kontaktu. Pôvodne sa používal na manipuláciu s rádioaktívnym alebo biologicky nebezpečným predmetom, s ktorým môže človek ťažko manipulovať. Teraz sa však používajú v mnohých priemyselných odvetviach na vykonávanie úloh, ako je zdvíhanie ťažkých predmetov, kontinuálne zváranie s vysokou presnosťou atď. Okrem priemyselných odvetví sa používajú aj v nemocniciach ako chirurgické nástroje. Dnešní lekári dnes vo svojich operáciách vo veľkej miere využívajú robotických manipulátorov.
Predtým, ako vám poviem o rôznych druhoch priemyselných manipulátorov, chcel by som vám povedať o kĺboch.
Kĺb má dva odkazy. Prvý z nich je pravidelný referenčný rámec, ktorý je zafixovaný. Druhý referenčný rámec nie je pevný a bude sa pohybovať vzhľadom na prvý referenčný rámec v závislosti od polohy spoja (alebo hodnoty spoja), ktorá definuje jeho konfiguráciu.
Dozvieme sa o dvoch kĺboch, ktoré sa používajú pri výrobe rôznych typov priemyselných manipulátorov.
1. Revolute Joint:
Majú jeden stupeň voľnosti a opisujú rotačné pohyby (1 stupeň voľnosti) medzi objektmi. Ich konfigurácia je definovaná jednou hodnotou, ktorá predstavuje mieru rotácie okolo osi z ich prvého referenčného rámca.
Tu vidíme spojku otáčania medzi dvoma objektmi. Tu môže nasledovník mať rotačný pohyb okolo svojej základne.
2. Prizmatický kĺb:
Prizmatické kĺby majú jeden stupeň voľnosti a používajú sa na opis translačných pohybov medzi objektmi. Ich konfigurácia je definovaná jednou hodnotou, ktorá predstavuje mieru translácie pozdĺž osi z prvého referenčného rámca.
Tu vidíte rôzne hranolové kĺby v jednom systéme.
Rôzne typy priemyselných manipulátorov
V priemyselných odvetviach sa používa veľa druhov priemyselných manipulátorov podľa ich požiadaviek. Niektoré z nich sú uvedené nižšie.
- Kartézsky súradnicový robot:
V tomto priemyselnom robote majú jeho 3 hlavné osi prizmatické kĺby alebo sa navzájom lineárne pohybujú. Kartézske roboty sú najvhodnejšie na dávkovanie lepidla ako v automobilovom priemysle. Primárnou výhodou karteziánov je, že sú schopné pohybu vo viacerých lineárnych smeroch. A tiež sú schopní vykonávať priame vkladanie a ľahko sa programujú. Nevýhody karteziánskeho robota sú také, že zaberajú príliš veľa miesta, pretože väčšina miesta v tomto robote je nevyužitá.
- SCARA robot:
Skratka SCARA znamená Selective Compliance Assembly Robot Arm alebo Selective Compliance Articulated Robot Arm. Roboty SCARA majú podobné pohyby ako ľudská ruka. Tieto stroje pozostávajú z „ramenného“ a „lakťového“ kĺbu spolu s osou „zápästia“ a vertikálnym pohybom. Roboty SCARA majú 2 otočné kĺby a 1 hranolový kĺb. Roboty SCARA majú obmedzené pohyby, čo je však tiež jeho výhodou, pretože sa môžu pohybovať rýchlejšie ako iné šesťosové roboty. Je tiež veľmi tuhý a odolný. Väčšinou sa používajú v účelových aplikáciách, ktoré vyžadujú rýchle, opakovateľné a kĺbové pohyby medzi bodmi, ako sú paletizácia, DE paletizácia, nakladanie / vykladanie a montáž. Jeho nevýhody sú, že má obmedzené pohyby a je málo flexibilný.
- Valcový robot:
Je to v podstate robotické rameno, ktoré sa pohybuje okolo tyče v tvare valca. Cylindrický robotický systém má tri osi pohybu - os kruhového pohybu a dve lineárne osi v horizontálnom a vertikálnom pohybe ramena. Má teda 1 otočný kĺb, 1 valcový a 1 hranolový kĺb. Dnes sú Cylindrical Robot menej využívaní a sú nahradení flexibilnejšími a rýchlejšími robotmi, ale má veľmi dôležité miesto v histórii, pretože sa používal na uchytenie a držanie úloh oveľa skôr, ako bolo vyvinutých šesť osých robotov. Jeho výhodou je, že sa môže pohybovať oveľa rýchlejšie ako kartézsky robot, ak majú dva body rovnaký polomer. Jeho nevýhodou je, že vyžaduje úsilie pri transformácii z karteziánskeho súradnicového systému na valcový súradnicový systém.
- Robot PUMA:
PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly alebo Programmable Universal Manipulation Arm) je najbežnejšie používaným priemyselným robotom v montážnych, zváracích operáciách a univerzitných laboratóriách. Je to viac podobné ľudskej ruke ako robot SCARA. Má väčšiu flexibilitu ako SCARA, ale tiež znižuje jej presnosť. Používajú sa teda pri menej presných prácach ako je montáž, zváranie a manipulácia s predmetmi. Má 3 otočné kĺby, ale nie všetky kĺby sú rovnobežné, druhý kĺb od základne je kolmý na ostatné kĺby. Vďaka tomu je PUMA kompatibilný vo všetkých troch osiach X, Y a Z. Jeho nevýhodou je menšia presnosť, takže ho nemožno použiť v kritických a vysoko presných aplikáciách.
- Polárne roboty:
Niekedy sa považuje za sférických robotov. Jedná sa o stacionárne robotické ramená so sférickými alebo takmer sférickými pracovnými obálkami, ktoré je možné umiestniť do polárneho súradnicového systému. Sú sofistikovanejšie ako kartézske a SCARA roboty, ale ich ovládacie riešenie je oveľa menej komplikované. Má 2 otočné kĺby a 1 hranolový kĺb, aby sa dosiahol takmer sférický pracovný priestor. Jeho hlavné využitie je v manipulačných operáciách na výrobnej linke a v robotoch typu pick and place.
Z hľadiska dizajnu zápästia má dve konfigurácie:
Pitch-Yaw-Roll (XYZ) ako ľudské rameno a Roll-Pitch-Roll ako sférické zápästie. Sférické zápästie je najobľúbenejšie, pretože je mechanicky jednoduchšie ho implementovať. Vykazuje jedinečné konfigurácie, ktoré je možné pri práci s robotom identifikovať a následne im zabrániť. Obchod medzi jednoduchosťou robustných riešení a existenciou singulárnych konfigurácií je priaznivý pre sférický dizajn zápästia, a to je dôvod jeho úspechu.