A vairāku locītavu robots, kas pazīstams arī kā šarnīrveida robots, ir rūpniecisko robotu veids, kam ir divi vai vairāki rotējošie savienojumi. Šīs locītavas ļauj robotam pārvietoties un darboties tādā veidā, kas atgādina cilvēka roku vai citu ekstremitāšu sistēmu. Vairāku savienojumu roboti nodrošina lielāku elastību un veiklību nekā standarta roboti ar vienu savienojumu.
Kā darbojas vairāku locītavu robots
Vairāku savienojumu robota galvenā iezīme, kas to atšķir no citām robotu konstrukcijām, ir rotējošo savienojumu klātbūtne. Tie ir savienojumi, kas nodrošina kustību ap vienu vai vairākām rotācijas asīm. Parasti robotikā izmantotie rotējošie savienojumi ir:
-Revolute savienojumi: Ļauj griezties ap vienu asi. Revolute savienojumi nodrošina locīšanas un locīšanas kustības.
-Prizmatiski savienojumi: pieļauj lineāru kustību pa vienu asi. Prizmatiskie savienojumi nodrošina teleskopiskas un bīdāmas kustības.
- Sfēriskie savienojumi: Ļauj griezties ap trim perpendikulārām asīm. Sfēriskie savienojumi nodrošina griešanās kustības.
Savienojot vairākus rotējošus savienojumus ar stingrām saitēm, var izveidot vairāku locītavu robotu rokas, kas atdarina cilvēka rokas kustību diapazonu. Savienojumus darbina servomotori, kas, pamatojoties uz vadības signāliem, griež vai bīda savienotās saites. Vairāku savienojumu robotos ir arī sensori, kas vadības sistēmai nodrošina atgriezenisko saiti par robota pašreizējo konfigurāciju.
Kopējās konfigurācijas
Ir vairākas izplatītas vairāku savienojumu vai šarnīrveida robotu konfigurācijas:
- Dekarta roboti: izmanto izvēles un novietošanas un citām lineārām kustībām, Dekarta robotiem ir trīs prizmatiski savienojumi, kuru asis sakrīt ar Dekarta koordinātu sistēmu. Tas nodrošina kustību X, Y un Z dimensijās.
- SCARA roboti: selektīvās atbilstības montāžas robotu roku (SCARA) roboti ir ļoti izplatīti. Tiem ir divi paralēli rotējošie savienojumi, lai nodrošinātu atbilstību, kā arī prizmatisks savienojums vertikālai kustībai. Paralēlie savienojumi ļauj SCARA robotiem efektīvi pārvietoties horizontālā plaknē.
- Antropomorfie roboti: izstrādāti, lai atdarinātu cilvēka rokas kustības, un šiem robotiem ar vairākām locītavām ir rotējošas plecu, elkoņu un plaukstu locītavas. Dažās pat rokās ir vairākas locītavas. Viņu cilvēciskā forma ļauj viņiem veikt uzdevumus, kas paredzēti cilvēkiem.
- Cilindriski roboti: veidoti ap centrālo "mugurkaulu" ar rotējošiem savienojumiem, cilindriski roboti var nosegt lielu darba aploksni, jo "plecu" savienojums ļauj griezties ap cilindru.
Lietojumprogrammas
Pateicoties to rotācijas elastībai, vairāku savienojumu roboti ir ļoti daudzpusīgi un var automatizēt dažādus rūpnieciskos lietojumus, tostarp:
-Izvēlieties un novietojiet uzdevumus
-Iesaiņošanas un paletēšanas operācijas
-Detaļu montāža
-Iesmidzināšanas formēšana
-CNC mašīnu kopšana
-Automobiļu virsbūves un tehnikas metināšana
-Izliektu virsmu krāsošana
-Kvalitātes pārbaude, izmantojot kustību un skenēšanu
Būtībā roboti ar vairākiem savienojumiem var tikt galā ar gandrīz jebkuru uzdevumu, kam nepieciešami kustīgi instrumenti vai gala efektori, izmantojot dažādas pozīcijas un orientācijas. Svarīgi ir tas, ka viņu spēja paplašināt darba apjomu un izvairīties no sadursmēm automātiski padara tos ļoti noderīgus, lai dinamiskā veidā mijiedarbotos ar sarežģītām vai pārpildītām vidēm.
Priekšrocības salīdzinājumā ar viena savienojuma robotiem
Lai gan roboti ar vienu savienojumu var sasniegt ļoti augstu ātrumu un precizitāti, tie cieš no ierobežotas elastības. Piemēram, vienkāršs Dekarta portāla robots var sasniegt tikai lineāru kustību pa trim asīm.
Turpretim vairāku locītavu robotu rokas var:
- Sasniedziet šķēršļus: noliecoties vai pagriežoties no ceļa, tie var darboties ierobežotās telpās.
- Pārorientēt rīkus: uz robota plaukstas locītavas vai atloka uzstādītos instrumentus uzdevuma laikā var griezt un noliekt gandrīz jebkurā virzienā.
- Pašsadursmes novēršana: vairāku locītavu rokām ir programmatūra, kas ļauj tām automātiski izlocīties no sevis un citiem priekšmetiem savā darbvietā.
- Nepārtraukta ceļa kustība: tie var vienmērīgi "griezties" starpstāvokļos, ļaujot veikt tādas darbības kā lielu izliektu virsmu metināšana.
Būtībā pareizi ieviesti vairāku savienojumu roboti piedāvā lielāku autonomiju, efektivitāti un ražošanas elastību, salīdzinot ar stingrākiem robotiem.
Vadības sistēmas vairāku savienojumu robotiem
Ir nepieciešamas sarežģītas datorvadības sistēmas, lai koordinētu kustību pāri daudzām locītavām un asīm, kas atrodas šarnīrveida robotos:
- Kinemātika: matemātisko koordinātu transformācijām nepārtraukti jāseko robota rīka padoma 6D pozīcijai, pamatojoties uz vairāku rotējošo savienojumu leņķiskajām pozīcijām.
- Ceļa plānošana: lai izvairītos no sadursmēm un palielinātu efektivitāti, pēc uzdevumu pabeigšanas ir iepriekš jāaprēķina vai dinamiski jāģenerē optimālie kustības ceļi.
- Kompensācijas algoritmi: Novirze no mērķa trajektorijas plecu elastības un pretsparu dēļ locītavās/zobratos ir jājūt un jāiznīcina, izmantojot kompensācijas signālus, kas tiek nosūtīti uz izpildmehānismiem.
- Vairāku mainīgo vadība: vairāki savienoti daļēji diferenciālvienādojumi regulē vairāku locītavu sviru sarežģīto dinamiku, kas prasa ļoti atsaucīgu, reāllaika vairāku izpildmehānismu kontroli, lai nodrošinātu precizitāti un ātrumu.
Rezultātā vairāku savienojumu robotu programmēšana balstās uz programmatūru, kas vienkāršo vadību līdz pamata koordinātu ievadei, kustības sākotnējiem iestatījumiem, instrumentu orientācijām un beigu efektora darbībām. Tas atbrīvo inženierus no nepieciešamības manuāli atrisināt sarežģītus matemātikas un dinamikas aprēķinus.
Sadarbības robotu priekšrocības
Salīdzinoši jauna joma vairāku savienojumu robotikā ir sadarbības roboti jeb "koboti". Koboti ir izstrādāti tā, lai darbotos droši, fiziski mijiedarbojoties ar cilvēkiem kopīgā darba vietā, neradot briesmas vai nepieciešamības pēc drošības apsardzes. Iebūvētie sensori liek robota rokai vai rokai automātiski apstāties, saskaroties ar cilvēku.
Šī sadarbības pieeja piedāvā daudzas priekšrocības:
- Intuitīva programmēšana: Cobots var apmācīt manuāli, izmantojot vadītu apmācību, nevis kodēšanu, padarot tos ļoti lietotājam draudzīgus.
- Vienkārša izvietošana: viegls dizains ļauj ātri iestatīt kobotus gandrīz jebkurā vietā. Nav nepieciešami stingri nožogojumi vai pamati.
- Drošāka mijiedarbība: jutīgas taustes ādas un/vai griezes momenta noteikšana katrā locītavā liek kobotiem atbilstoši reaģēt uz saskari ar cilvēku.
- Elastīga automatizācija: koplietošanas darba šūnu telpas nozīmē, ka operatori var efektīvi koordinēt uzdevumus ar robotiem.
- Izdevīgāki risinājumi: drošības barjeru likvidēšana ievērojami samazina kopējās sistēmas izmaksas un nospiedumu.
- Papildināts darbaspēks: cilvēki veic sarežģītus izziņas uzdevumus, kamēr koboti atbrīvo viņus no garlaicīgām, ergonomiski apgrūtinošām darbībām.
Tādējādi koboti samazina šķēršļus robotu ieviešanai maziem uzņēmumiem, vienlaikus veicinot drošāku cilvēku un mašīnu sadarbību esošajās telpās. Šī jaunā intuitīvās un pieejamās automatizācijas paradigma turpina virzīt novatoriskus kobotu risinājumus daudzās nozarēs.
Vairāku savienojumu robotu nākotne
Datora apstrādes jaudai nepārtraukti uzlabojoties, uzlabosies arī šarnīrveida robotu un to vadības saskarņu iespējas. Lietojumprogrammu paplašināšana apvienojumā ar vieglāku programmēšanu novedīs pie tā, ka roboti ar vairākiem savienojumiem kļūs arvien izplatītāki vairākās nozarēs.
Un, apvienojot vairāku savienojumu dizaina elastību ar mākslīgo intelektu un paplašinātu sensoro uztveri, rītdienas roboti sasniegs daudz lielāku autonomiju. Lielas darbvietas roboti arī pāriet no stingrām metāla masām uz atbilstošākiem un atsaucīgākiem "mīkstajiem robotiem", izmantojot polimērus, paplašinātu kinemātiku un pat kabeļus.
Galu galā, attīstoties viņu fiziskajām iespējām un viedajai reaģētspējai, vairāku savienojumu roboti spēlēs arvien plašākas sadarbības lomas līdzās cilvēku partneriem, padarot tos par galveno ceturtās industriālās revolūcijas virzītājspēku.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. ir augsto tehnoloģiju uzņēmums, kas specializējas pētniecībā un attīstībā, automātisko lāzera apšuvuma iekārtu, ātrgaitas lāzerapšuvuma iekārtu, lāzera slāpēšanas iekārtu, lāzermetināšanas iekārtu un lāzera 3D drukas iekārtu ražošanā un pārdošanā. Mūsu produkti ir rentabli un tiek pārdoti gan iekšzemē, gan ārzemēs. Ja jūs interesē mūsu produkti, lūdzu, sazinieties ar mums pa e-pastubob@gshenglaser.com.