Industrielle Manipulatoren oder Robotik-Manipulatoren sind Maschinen, mit denen Material ohne direkten Kontakt manipuliert oder gesteuert wird. Ursprünglich wurde es verwendet, um radioaktive oder biologisch gefährliche Gegenstände zu manipulieren, die für eine Person schwierig zu handhaben sein können. Aber jetzt werden sie in vielen Branchen eingesetzt, um schwere Gegenstände zu heben, kontinuierlich mit guter Präzision zu schweißen usw. Außer in der Industrie werden sie auch in Krankenhäusern als chirurgische Instrumente eingesetzt. Und heute setzen die Ärzte eines Tages in großem Umfang Robotermanipulatoren in ihren Operationen ein.
Bevor ich Ihnen verschiedene Arten von Industriemanipulatoren erzähle, möchte ich Ihnen etwas über Gelenke erzählen.
Ein Joint hat zwei Referenzen. Der erste ist der reguläre Referenzrahmen, der fest ist. Der zweite Referenzrahmen ist nicht fest und bewegt sich abhängig von der Gelenkposition (oder dem Gelenkwert), die seine Konfiguration definiert, relativ zum ersten Referenzrahmen.
Wir werden zwei Gelenke kennenlernen, die bei der Herstellung verschiedener Arten von Industriemanipulatoren verwendet werden.
1. Drehgelenk:
Sie haben einen Freiheitsgrad und beschreiben Rotationsbewegungen (1 Freiheitsgrad) zwischen Objekten. Ihre Konfiguration wird durch einen Wert definiert, der das Ausmaß der Drehung um die Z-Achse ihres ersten Referenzrahmens darstellt.
Hier sehen wir eine Drehverbindung zwischen zwei Objekten. Hier kann der Mitnehmer eine Drehbewegung um seine Basis haben.
2. Prismatische Verbindung:
Prismatische Gelenke haben einen Freiheitsgrad und werden zur Beschreibung von Translationsbewegungen zwischen Objekten verwendet. Ihre Konfiguration wird durch einen Wert definiert, der den Verschiebungsbetrag entlang der z-Achse ihres ersten Referenzrahmens darstellt.
Hier sehen Sie verschiedene prismatische Verbindungen in einem System.
Verschiedene Arten von Industriemanipulatoren
In der Industrie werden viele Arten von Industriemanipulatoren entsprechend ihren Anforderungen eingesetzt. Einige von ihnen sind unten aufgeführt.
- Kartesischer Koordinatenroboter:
Bei diesem Industrieroboter haben seine 3 Hauptachsen prismatische Gelenke oder sie bewegen sich linear durcheinander. Kartesische Roboter eignen sich am besten für die Abgabe von Klebstoff wie in der Automobilindustrie. Der Hauptvorteil der Kartesier besteht darin, dass sie sich in mehrere lineare Richtungen bewegen können. Außerdem können sie geradlinig einfügen und sind einfach zu programmieren. Die Nachteile des kartesischen Roboters sind, dass er zu viel Platz benötigt, da der größte Teil des Platzes in diesem Roboter nicht genutzt wird.
- SCARA Roboter:
Das Akronym SCARA steht für Selective Compliance Assembly Robot Arm oder Selective Compliance Articulated Robot Arm. SCARA-Roboter haben ähnliche Bewegungen wie ein menschlicher Arm. Diese Maschinen umfassen sowohl ein Schulter- als auch ein Ellbogengelenk sowie eine Handgelenkachse und eine vertikale Bewegung. SCARA-Roboter haben 2 Drehgelenke und 1 Prismengelenk. SCARA-Roboter haben begrenzte Bewegungen, aber es ist auch sein Vorteil, da sie sich schneller bewegen können als andere 6-Achsen-Roboter. Es ist auch sehr steif und langlebig. Sie werden hauptsächlich für Zweckanwendungen verwendet, die schnelle, wiederholbare und präzise Punkt-zu-Punkt-Bewegungen wie Palettieren, DE-Palettieren, Laden / Entladen von Maschinen und Montage erfordern. Seine Nachteile sind, dass es begrenzte Bewegungen hat und nicht sehr flexibel ist.
- Zylinderroboter:
Es ist im Grunde ein Roboterarm, der sich um eine zylinderförmige Stange bewegt. Ein zylindrisches Robotersystem hat drei Bewegungsachsen - die kreisförmige Bewegungsachse und die zwei linearen Achsen in der horizontalen und vertikalen Bewegung des Arms. Es hat also 1 Drehgelenk, 1 Zylindergelenk und 1 Prismengelenk. Heutzutage werden zylindrische Roboter weniger verwendet und durch flexiblere und schnellere Roboter ersetzt. Sie haben jedoch einen sehr wichtigen Platz in der Geschichte, da sie lange vor der Entwicklung von Sechsachsenrobotern zum Festhalten und Halten von Aufgaben verwendet wurden. Sein Vorteil ist, dass er sich viel schneller als ein kartesischer Roboter bewegen kann, wenn zwei Punkte den gleichen Radius haben. Sein Nachteil ist, dass es Mühe erfordert, vom kartesischen Koordinatensystem zum Zylinderkoordinatensystem zu transformieren.
- PUMA Roboter:
Der PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly oder Programmable Universal Manipulation Arm) ist der am häufigsten verwendete Industrieroboter in Montage-, Schweiß- und Universitätslabors. Es ist dem menschlichen Arm ähnlicher als dem SCARA-Roboter. Es hat mehr Flexibilität als SCARA, reduziert aber auch seine Präzision. Sie werden daher bei weniger präzisen Arbeiten wie Zusammenbau, Schweißen und Handhabung von Objekten eingesetzt. Es hat 3 Drehgelenke, aber nicht alle Gelenke sind parallel, das zweite Gelenk von der Basis ist orthogonal zu den anderen Gelenken. Dies macht PUMA in allen drei Achsen X, Y und Z konform. Sein Nachteil ist seine geringere Präzision, so dass es nicht in kritischen und hochpräzisen Anwendungen verwendet werden kann.
- Polarroboter:
Es wird manchmal als sphärische Roboter angesehen. Dies sind stationäre Roboterarme mit sphärischen oder nahezu sphärischen Arbeitshüllen, die in einem Polarkoordinatensystem positioniert werden können. Sie sind ausgefeilter als kartesische und SCARA-Roboter, aber ihre Steuerungslösung ist viel weniger kompliziert. Es hat 2 Drehgelenke und 1 Prismengelenk, um einen nahezu kugelförmigen Arbeitsbereich zu schaffen. Die Hauptanwendungen liegen in der Handhabung von Produktionslinien und Bestückungsrobotern.
In Bezug auf das Handgelenkdesign hat es zwei Konfigurationen:
Pitch-Yaw-Roll (XYZ) wie der menschliche Arm und Roll-Pitch-Roll wie das sphärische Handgelenk. Das kugelförmige Handgelenk ist am beliebtesten, da es mechanisch einfacher zu implementieren ist. Es weist singuläre Konfigurationen auf, die beim Betrieb mit dem Roboter identifiziert und folglich vermieden werden können. Der Handel zwischen der Einfachheit robuster Lösungen und der Existenz singulärer Konfigurationen ist für das sphärische Handgelenkdesign günstig, und das ist der Grund für seinen Erfolg.