A robot z več sklepi, znan tudi kot zgibni robot, je vrsta industrijskega robota, ki ima dva ali več rotacijskih zglobov. Ti sklepi omogočajo robotu, da se premika in deluje na način, ki spominja na človeško roko ali drug sistem okončin. Roboti z več sklepi zagotavljajo večjo prilagodljivost in spretnosti kot standardni roboti z enim sklepom.
Kako deluje robot z več sklepi
Ključna značilnost robota z več sklepi, ki ga ločuje od drugih modelov robotov, je prisotnost rotacijskih sklepov. To so sklepi, ki omogočajo gibanje okoli ene ali več vrtilnih osi. Običajni rotacijski sklepi, ki se uporabljajo v robotiki, vključujejo:
-Vrtljivi sklepi: Omogočajo vrtenje okoli ene same osi. Revolucijski spoji omogočajo upogibne in zgibne gibe.
- Prizmatični sklepi: omogočajo linearno gibanje vzdolž ene same osi. Prizmatični sklepi omogočajo teleskopske in drsne gibe.
-Sferični sklepi: Omogočajo vrtenje okoli treh pravokotnih osi. Kroglasti sklepi omogočajo zasučne gibe.
S povezovanjem več rotacijskih sklepov prek togih povezav je mogoče izdelati robotske roke z več sklepi, ki posnemajo obseg gibanja človeške roke. Spoje poganjajo servo motorji, ki na podlagi krmilnih signalov vrtijo ali drsijo povezane povezave. Roboti z več sklepi vključujejo tudi senzorje, ki nadzornemu sistemu zagotavljajo povratne informacije o trenutni konfiguraciji robota.
Pogoste konfiguracije
Obstaja več običajnih konfiguracij večzgibnih ali zgibnih robotov:
- Kartezični roboti: Kartezični roboti, ki se uporabljajo za izbiranje in postavljanje ter druga linearna gibanja, imajo tri prizmatične sklepe, katerih osi sovpadajo s kartezičnim koordinatnim sistemom. To zagotavlja gibanje v dimenzijah X, Y in Z.
- Roboti SCARA: Roboti z robotsko roko za selektivno skladnost (SCARA) so zelo pogosti. Imajo dva vzporedna rotacijska zgloba za zagotavljanje skladnosti in prizmatični sklep za navpično premikanje. Vzporedni sklepi omogočajo robotom SCARA učinkovito premikanje v vodoravni ravnini.
- Antropomorfni roboti: zasnovani tako, da posnemajo gibe človeške roke, imajo ti roboti z več sklepi rotacijske ramenske, komolčne in zapestne sklepe. Nekateri celo vključujejo roke z več sklepi. Njihova človeška oblika jim omogoča, da se spopadajo z nalogami, ki so namenjene ljudem.
- Cilindrični roboti: zgrajeni okoli osrednje "hrbtenice" z rotacijskimi sklepi, lahko cilindrični roboti pokrivajo velik delovni ovoj, ker "ramenski" sklep omogoča vrtenje okoli valja.
Aplikacije
Zahvaljujoč svoji rotacijski prilagodljivosti so roboti z več sklepi zelo vsestranski in lahko avtomatizirajo raznoliko paleto industrijskih aplikacij, vključno z:
- Izberite in postavite naloge
- Pakiranje in paletiranje
-Sestavljanje delov
-Brizganje
- oskrba CNC strojev
-Varjenje avtomobilskih karoserij in aparatov
- Barvanje ukrivljenih površin
-Preverjanje kakovosti s premikanjem in skeniranjem
V bistvu se roboti z več sklepi lahko spoprimejo s skoraj vsako nalogo, ki zahteva premikanje orodij ali končnih efektorjev skozi vrsto položajev in usmeritev. Pomembno je, da so zaradi njihove zmožnosti, da razširijo svoj delovni ovoj in se samodejno izognejo trkom, zelo uporabni za dinamično interakcijo s kompleksnimi ali natrpanimi okolji.
Prednosti pred roboti z enim zgibom
Medtem ko lahko roboti z enim sklepom dosežejo zelo visoke stopnje hitrosti in natančnosti, imajo omejeno prilagodljivost. Na primer, preprost kartezični portalni robot lahko doseže samo linearno gibanje v treh oseh.
Nasprotno pa lahko robotske roke z več sklepi:
- Doseganje okoli ovir: Z upogibanjem ali vrtenjem s poti lahko delujejo v zaprtih prostorih.
- Sprememba orodij: Orodja, nameščena na robotovem zapestju ali prirobnici, je mogoče med opravilom zavrteti in nagniti v skoraj katero koli smer.
- Izogibanje samotrčenju: roke z več sklepi imajo programsko opremo, ki jim omogoča, da se učinkovito samodejno umaknejo s poti sebi in drugim predmetom v delovnem prostoru.
- Neprekinjeno gibanje: gladko se lahko "obračajo" preko vmesnih položajev, kar omogoča operacije, kot je varjenje velikih ukrivljenih površin.
V bistvu pravilno implementirani roboti z več sklepi ponujajo večjo avtonomijo, učinkovitost in proizvodno fleksibilnost v primerjavi z bolj togimi roboti.
Krmilni sistemi za večzgibne robote
Sofisticirani računalniški nadzorni sistemi so potrebni za usklajevanje gibanja po številnih sklepih in oseh, ki so prisotni v zgibnih robotih:
- Kinematika: matematične transformacije koordinat morajo nenehno slediti 6D položaju robotovega orodja na podlagi kotnih položajev več rotacijskih sklepov.
- Načrtovanje poti: Da bi se izognili trkom in povečali učinkovitost, je treba optimalne poti gibanja predhodno izračunati ali dinamično generirati, ko so naloge dokončane.
- Kompenzacijski algoritmi: Odstopanje od ciljnih poti zaradi prožnosti roke in zračnosti v sklepih/zobnikih je treba zaznati in odpraviti s kompenzacijskimi signali, poslanimi aktuatorjem.
- Krmiljenje z več spremenljivkami: Parcialne diferencialne enačbe z več sklopi urejajo kompleksno dinamiko ročic z več sklepi, ki zahtevajo zelo odziven nadzor več aktuatorjev v realnem času za natančnost in hitrost.
Posledično programiranje večzgibnih robotov temelji na programski opremi, ki poenostavi nadzor vse do osnovnih koordinatnih vnosov, prednastavitev gibanja, orientacije orodja in dejanj končnega efektorja. To inženirje razbremeni ročnega reševanja zapletenih matematičnih in dinamičnih izračunov.
Prednosti sodelujočih robotov
Sorazmerno novo področje večsklepne robotike je sodelujoči roboti ali "koboti". Koboti so zasnovani za varno delovanje med fizično interakcijo z ljudmi v skupnem delovnem prostoru, brez nevarnosti ali potrebe po varnostnem varovanju. Vgrajeni senzorji povzročijo, da se robotova roka ali roka samodejno ustavi ob stiku s človekom.
Ta sodelovalni pristop ponuja številne prednosti:
- Intuitivno programiranje: Cobote je mogoče učiti ročno z vodenim poučevanjem namesto kodiranja, zaradi česar so uporabniku zelo prijazni.
- Enostavna uvedba: Lahke zasnove omogočajo hitro namestitev cobotov skoraj povsod. Ni potrebe po trdih ograjah ali temeljih.
- Varnejša interakcija: občutljiva otipljiva koža in/ali zaznavanje navora na vsakem sklepu poskrbita, da se koboti ustrezno odzovejo na človeški stik.
- Prilagodljiva avtomatizacija: skupni prostori delovnih celic pomenijo, da lahko operaterji izmenjujejo naloge z roboti v učinkoviti koordinaciji.
- Cenovno ugodnejše rešitve: Odprava varnostnih ovir močno zmanjša skupne stroške sistema in odtis.
- Razširjena delovna sila: Ljudje se ukvarjajo s kompleksnimi kognitivnimi nalogami, medtem ko jih koboti razbremenijo dolgočasnih, ergonomsko obremenjujočih dejavnosti.
Koboti tako zmanjšujejo ovire za uporabo robotov za mala podjetja, hkrati pa spodbujajo varnejše sodelovanje človek-stroj v obstoječih objektih. Ta nova paradigma intuitivne in cenovno dostopne avtomatizacije še naprej poganja inovativne cobot rešitve v številnih panogah.
Prihodnost robotov z več sklepi
Ker se računalniška procesna moč nenehno izboljšuje, se bodo izboljševale tudi zmogljivosti zgibnih robotov in njihovih krmilnih vmesnikov. Razširitev aplikacij v kombinaciji z enostavnejšim programiranjem bo povzročila, da bodo roboti z več sklepi vse bolj prevladovali v več panogah.
Z združitvijo prilagodljivosti zasnove z več sklepi z umetno inteligenco in razširjenim senzoričnim zaznavanjem bodo jutrišnji roboti dosegli veliko večjo avtonomijo. Roboti za velike delovne prostore prav tako prehajajo iz togih kovinskih mas v bolj skladne in odzivne "mehke robote" z uporabo polimerov, razširjene kinematike in celo kablov.
Konec koncev bodo z napredovanjem njihovih fizičnih zmogljivosti in inteligentne odzivnosti roboti z več sklepi igrali vedno večjo sodelovalno vlogo poleg človeških partnerjev – zaradi česar bodo ključno gonilo četrte industrijske revolucije.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. je visokotehnološko podjetje, specializirano za raziskave in razvoj, proizvodnjo in prodajo avtomatskega laserskega stroja za oblaganje, visokohitrostnega laserskega stroja za oblaganje, laserskega kalilnega stroja, laserskega varilnega stroja in opreme za lasersko 3D tiskanje. Naši izdelki so stroškovno učinkoviti in se prodajajo doma in v tujini. Če vas naši izdelki zanimajo, nas kontaktirajte nabob@gshenglaser.com.