Промышленный робот – это много-шарнирный манипулятор или машинное устройство с несколькими-степенью--свободы, предназначенное для промышленного применения. Он может автоматически выполнять задачи, полагаясь на свои собственные силы и возможности управления для выполнения различных функций. Он может управляться людьми или действовать в соответствии с заранее-запрограммированными последовательностями. Современные промышленные роботы также могут действовать по принципам, установленным с помощью технологий искусственного интеллекта.
Промышленный робот состоит из трех основных частей: корпуса, системы привода и системы управления. Корпус, включая основание и приводы, состоит из руки, запястья и кисти; у некоторых роботов также есть механизм передвижения. Большинство промышленных роботов имеют 3–6 степеней свободы, при этом запястье обычно имеет 1–3 степени свободы. Система привода включает в себя силовой агрегат и передаточный механизм, позволяющий исполнительным механизмам совершать соответствующие движения. Система управления выдает командные сигналы на систему привода и исполнительные механизмы в соответствии с входной программой и осуществляет управление.
Промышленные роботы делятся на четыре типа в зависимости от движения их рук:
1. Декартовы координатные рычаги: перемещение по трем декартовым координатам;
2. Цилиндрические координатные рычаги: выполняют движения подъема, вращения и выдвижения/втягивания;
3. Сферические координатные рычаги: вращение, наклон и выдвижение/втягивание;
4. Шарнирно-сочлененные рычаги: имеют несколько вращательных шарниров.
Сегодня давайте разберем эти четыре типа промышленных роботов и посмотрим, какой из них вам наиболее знаком.
Многоосные-роботы
Многоосные-роботы, также известные как одноосные-манипуляторы, промышленные роботизированные руки, электрические цилиндры и т. д., представляют собой роботизированные системы, построенные на декартовой системе координат XYZ в качестве базовой математической модели. Они используют серводвигатели или шаговые двигатели в качестве приводных одноосных манипуляторов-в качестве основных рабочих органов, а также шариковые винты, синхронные ремни и реечные передачи в качестве обычных методов передачи. Они могут достигать любой точки трехмерной системы координат XYZ-и следовать по управляемой траектории движения.
Многоосные-роботы используют систему управления движением для привода и программируемое управление. Линейные и криволинейные траектории движения генерируются с помощью многоточечной интерполяции, а управление и программирование осуществляются посредством управляемого обучающего программирования или координатного позиционирования.
СКАРА Робот
Робот SCARA — это особый тип промышленного робота с цилиндрическими координатами. Он имеет три поворотных шарнира с параллельными осями для позиционирования и ориентации в плоскости. Оставшийся сустав представляет собой поступательный сустав, используемый для перемещения концевого эффектора перпендикулярно плоскости. Контрольная точка запястья определяется угловыми смещениями φ1 и φ2 двух вращающихся суставов и смещением z поступательного сустава, т. е. p=f(φ1, φ2, z), как показано на рисунке. Эти роботы легкие и имеют быстрое время отклика; например, робот Adept 1 SCARA может развивать скорость до 10 м/с, что в несколько раз быстрее, чем обычные шарнирно-сочлененные роботы. Он лучше всего подходит для планарного позиционирования и вертикальной сборки.
Изображение
Координаты XY (спереди, сзади, слева, справа)
Изображение
Координаты Z (вверх, вниз)
Координатный робот
Изображение
Координатный робот – это многоцелевой-манипулятор с автоматическим управлением, перепрограммируемой работой, несколькими степенями свободы и пространственными декартовыми отношениями. Его работа в основном предполагает линейное движение вдоль осей X, Y и Z. Координатные роботы используют систему управления движением для управления движением и программированием. Линейные и изогнутые траектории генерируются посредством многоточечной интерполяции, а управление и программирование осуществляются посредством управляемого обучающего программирования или координатного позиционирования.
Являясь недорогой-простой-структурированной автоматизированной роботизированной системой, координатные роботы могут применяться в обычных областях промышленного производства, таких как дозирование, капельное формование, распыление, укладка на поддоны, сортировка, упаковка, сварка, обработка металлов, погрузка и разгрузка, сборка и печать. Они имеют значительную практическую ценность в замене ручного труда, повышении эффективности производства и стабилизации качества продукции.
Последовательные и параллельные роботы
Серийная структура серийного робота представляет собой открытую кинематическую цепь; его подвижные звенья не образуют замкнутой структурной цепи. Серийные роботы предлагают большое рабочее пространство, их легче перемещать, что позволяет избежать эффекта сцепления между приводными осями. Однако каждая ось должна управляться независимо, поэтому для повышения точности движения требуются энкодеры и датчики.
(Изображение)
С другой стороны, параллельные роботы дополняют в применении традиционные промышленные серийные роботы, образуя замкнутую кинематическую цепь. Параллельные роботы менее склонны к динамическим ошибкам, демонстрируя высокую точность без накопления ошибок. Кроме того, их компактная и стабильная конструкция, при которой большинство выходных осей воспринимают осевую нагрузку, обеспечивает высокую жесткость и несущую-несущую способность. Однако для параллельных роботов прямое решение сложнее, чем обратное.
Изображение
Параллельный робот с 2 степенями свободы
Изображение
Параллельный робот с 3 степенями свободы
Параллельные механизмы DDoS разнообразны и сложны и обычно делятся на следующие категории:
1. Плоские параллельные механизмы с 3-DOF, такие как механизм 3-RRR, который имеет две поступательные и одну вращательную оси;
2. Сферические параллельные механизмы с 3 степенями свободы, такие как сферический механизм 3-UPS-1-S. Кинематика этого типа проста как в прямой, так и в обратной кинематике, что делает его широко используемым трехмерным мобильным пространственным механизмом;
3. Пространственные параллельные механизмы с 3 степенями свободы, такие как параллельный робот Delta. Этим механизмам не уделяется должного внимания, и их наиболее характерной особенностью является то, что их движение варьируется в разных точках рабочего пространства.
4. К другой категории относятся пространственные механизмы с добавленными вспомогательными звеньями и кинематическими парами.
Изображения
Параллельный робот с 4 степенями свободы
Изображения
Параллельный робот с 6 степенями свободы
Параллельные механизмы с 6 степенями свободы представляют собой основную категорию параллельных механизмов роботов и являются наиболее изученными параллельными механизмами как внутри страны, так и за рубежом. Они широко используются в авиасимуляторах, шестимерных датчиках силы и крутящего момента, а также в параллельных станках. Однако многие ключевые технологии этих механизмов, такие как их прямая кинематика, создание динамических моделей и калибровка точности параллельных станков, до конца не решены.
