Οι βιομηχανικοί χειριστές ή οι χειριστές ρομποτικής είναι μηχανές που χρησιμοποιούνται για χειρισμό ή έλεγχο υλικού χωρίς άμεση επαφή. Αρχικά χρησιμοποιήθηκε για χειρισμό ραδιενεργών ή βιο-επικίνδυνων αντικειμένων που μπορεί να είναι δύσκολο για ένα άτομο να χειριστεί. Αλλά τώρα χρησιμοποιούνται σε πολλές βιομηχανίες για να κάνουν εργασίες όπως ανύψωση βαρέων αντικειμένων, συγκόλληση συνεχώς με καλή ακρίβεια κ.λπ. Εκτός από τις βιομηχανίες χρησιμοποιούνται επίσης σε νοσοκομεία ως χειρουργικά εργαλεία. Και τώρα οι γιατροί μιας ημέρας χρησιμοποιούν εκτενώς χειριστές ρομποτικής στις επιχειρήσεις τους.
Πριν σας πω για διαφορετικούς τύπους βιομηχανικών χειριστών, θα ήθελα να σας πω για τις αρθρώσεις.
Μια ένωση έχει δύο αναφορές. Το πρώτο είναι το κανονικό πλαίσιο αναφοράς που είναι σταθερό. Το δεύτερο πλαίσιο αναφοράς δεν είναι σταθερό και θα κινηθεί σε σχέση με το πρώτο πλαίσιο αναφοράς ανάλογα με τη θέση της άρθρωσης (ή την τιμή της άρθρωσης) που καθορίζει τη διαμόρφωσή του.
Θα μάθουμε για δύο συνδέσμους που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή διαφορετικών τύπων βιομηχανικών χειριστών.
1. Περιστρεφόμενη άρθρωση:
Έχουν έναν βαθμό ελευθερίας και περιγράφουν περιστροφικές κινήσεις (1 βαθμός ελευθερίας) μεταξύ αντικειμένων. Η διαμόρφωσή τους καθορίζεται από μία τιμή που αντιπροσωπεύει το ποσό περιστροφής γύρω από τον άξονα z του πρώτου πλαισίου αναφοράς.
Εδώ μπορούμε να δούμε την περιστροφή μεταξύ δύο αντικειμένων. Εδώ ο ακόλουθος μπορεί να έχει περιστροφική κίνηση γύρω από τη βάση του.
2. Πρισματική άρθρωση:
Οι πρισματικές αρθρώσεις έχουν έναν βαθμό ελευθερίας και χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν μεταφραστικές κινήσεις μεταξύ αντικειμένων. Η διαμόρφωσή τους ορίζεται από μία τιμή που αντιπροσωπεύει το ποσό της μετάφρασης κατά μήκος του άξονα z του πρώτου πλαισίου αναφοράς.
Εδώ μπορείτε να δείτε διάφορες πρισματικές αρθρώσεις σε ένα σύστημα.
Διαφορετικοί τύποι βιομηχανικών χειριστών
Στις βιομηχανίες χρησιμοποιούνται πολλοί τύποι βιομηχανικών χειριστών σύμφωνα με τις απαιτήσεις τους. Μερικά από αυτά αναφέρονται παρακάτω.
- Καρτεσιανό ρομπότ συντεταγμένων:
Σε αυτό το βιομηχανικό ρομπότ, ο άξονας 3 του έχει πρισματικούς συνδέσμους ή κινούνται γραμμικά μεταξύ τους. Τα καρτεσιανά ρομπότ ταιριάζουν καλύτερα στη διανομή κόλλας όπως στην αυτοκινητοβιομηχανία. Το πρωταρχικό πλεονέκτημα των Καρτεσιανών είναι ότι είναι σε θέση να κινούνται σε πολλαπλές γραμμικές κατευθύνσεις. Επίσης, είναι σε θέση να κάνουν ευθείες γραμμές και είναι εύκολο να προγραμματιστούν. Τα μειονεκτήματα του καρτεσιανού ρομπότ είναι ότι παίρνει πολύ χώρο καθώς ο περισσότερος χώρος σε αυτό το ρομπότ δεν χρησιμοποιείται.
- Ρομπότ SCARA:
Το ακρωνύμιο SCARA σημαίνει βραχίονα ρομπότ συναρμολόγησης επιλεκτικής συμμόρφωσης ή αρθρωτό βραχίονα επιλεκτικής συμμόρφωσης. Τα ρομπότ SCARA έχουν κινήσεις παρόμοιες με εκείνες ενός ανθρώπινου βραχίονα. Αυτές οι μηχανές αποτελούνται τόσο από έναν σύνδεσμο «ώμου» όσο και από τον «αγκώνα» μαζί με έναν άξονα «καρπού» και κάθετη κίνηση. Τα ρομπότ SCARA έχουν 2 περιστρεφόμενες αρθρώσεις και 1 πρισματική άρθρωση. Τα ρομπότ SCARA έχουν περιορισμένες κινήσεις, αλλά είναι επίσης το πλεονέκτημά του καθώς μπορεί να κινηθεί γρηγορότερα από άλλα ρομπότ 6 αξόνων. Είναι επίσης πολύ άκαμπτο και ανθεκτικό. Χρησιμοποιούνται ως επί το πλείστον σε εφαρμογές που απαιτούν γρήγορες, επαναλαμβανόμενες και αρθρωτές κινήσεις από σημείο σε σημείο, όπως παλετοποίηση, παλετοποίηση DE, φόρτωση / εκφόρτωση μηχανής και συναρμολόγηση. Τα μειονεκτήματά του είναι ότι έχει περιορισμένες κινήσεις και δεν είναι πολύ ευέλικτο.
- Κυλινδρικό ρομπότ:
Είναι βασικά ένας βραχίονας ρομπότ που κινείται γύρω από έναν κύλινδρο σε σχήμα πόλου. Ένα κυλινδρικό ρομποτικό σύστημα έχει τρεις άξονες κίνησης - τον άξονα κυκλικής κίνησης και τους δύο γραμμικούς άξονες στην οριζόντια και κάθετη κίνηση του βραχίονα. Έχει λοιπόν 1 περιστρεφόμενο σύνδεσμο, 1 κυλινδρικό και 1 πρισματικό σύνδεσμο. Σήμερα το κυλινδρικό ρομπότ χρησιμοποιείται λιγότερο και αντικαθίσταται από πιο ευέλικτα και γρήγορα ρομπότ, αλλά έχει μια πολύ σημαντική θέση στην ιστορία, καθώς χρησιμοποιήθηκε για να παλεύει και να κρατά καθήκοντα πολύ πριν από την ανάπτυξη ρομπότ έξι αξόνων. Το πλεονέκτημά του είναι ότι μπορεί να κινηθεί πολύ πιο γρήγορα από το καρτεσιανό ρομπότ εάν δύο σημεία έχουν την ίδια ακτίνα. Το μειονέκτημά του είναι ότι απαιτεί προσπάθεια μετατροπής από το καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων σε κυλινδρικό σύστημα συντεταγμένων.
- Ρομπότ PUMA:
Το PUMA (Προγραμματιζόμενο Universal Machine για Συναρμολόγηση ή Προγραμματιζόμενο Universal Manipulation Arm) είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο βιομηχανικό ρομπότ σε συναρμολογήσεις, εργασίες συγκόλλησης και πανεπιστημιακά εργαστήρια. Είναι περισσότερο παρόμοιο με τον ανθρώπινο βραχίονα από το ρομπότ SCARA. Έχει μεγάλη ευελιξία περισσότερο από το SCARA αλλά μειώνει επίσης την ακρίβειά του. Έτσι χρησιμοποιούνται σε εργασίες μικρότερης ακρίβειας όπως συναρμολόγηση, συγκόλληση και χειρισμός αντικειμένων. Έχει 3 περιστρεφόμενες αρθρώσεις αλλά δεν είναι όλες οι αρθρώσεις παράλληλες, η δεύτερη άρθρωση από τη βάση είναι ορθογώνια προς τις άλλες αρθρώσεις. Αυτό κάνει το PUMA να συμμορφώνεται και στους τρεις άξονες X, Y και Z. Το μειονέκτημά του είναι η μικρότερη ακρίβεια, οπότε δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές κρίσιμης και υψηλής ακρίβειας.
- Πολικά ρομπότ:
Μερικές φορές θεωρείται ως σφαιρικά ρομπότ. Αυτοί είναι σταθεροί βραχίονες ρομπότ με σφαιρικούς ή σχεδόν σφαιρικούς φακέλους εργασίας που μπορούν να τοποθετηθούν σε ένα σύστημα πολικών συντεταγμένων. Είναι πιο εξελιγμένα από τα καρτεσιανά και τα ρομπότ SCARA, αλλά η λύση ελέγχου είναι πολύ λιγότερο περίπλοκη. Διαθέτει 2 περιστρεφόμενους συνδέσμους και 1 πρισματικό σύνδεσμο για να δημιουργεί κοντά σφαιρικό χώρο εργασίας. Οι κύριες χρήσεις του είναι στο χειρισμό λειτουργιών στη γραμμή παραγωγής και στο ρομπότ επιλογής και τοποθέτησης.
Όσον αφορά τον σχεδιασμό του καρπού, έχει δύο διαμορφώσεις:
Pitch-Yaw-Roll (XYZ) σαν τον ανθρώπινο βραχίονα και Roll-Pitch-Roll σαν σφαιρικό καρπό. Ο σφαιρικός καρπός είναι ο πιο δημοφιλής επειδή είναι μηχανικά απλούστερος στην εφαρμογή. Παρουσιάζει μοναδικές διαμορφώσεις που μπορούν να αναγνωριστούν και κατά συνέπεια να αποφευχθούν κατά τη λειτουργία με το ρομπότ. Το εμπόριο μεταξύ της απλότητας των στιβαρών λύσεων και της ύπαρξης μοναδικών διαμορφώσεων είναι ευνοϊκό για τον σφαιρικό σχεδιασμό καρπού, και αυτός είναι ο λόγος για την επιτυχία του.