Industrijski manipulatori ili robotski manipulatori strojevi su koji se koriste za manipulaciju ili kontrolu materijala bez izravnog kontakta. Izvorno se koristio za manipulaciju radioaktivnim ili bio-opasnim predmetima s kojima osoba može teško upravljati. Ali sada se koriste u mnogim industrijama za obavljanje zadataka poput podizanja teških predmeta, kontinuiranog zavarivanja s dobrom preciznošću itd. Osim u industriji, u bolnicama se koriste i kao kirurški instrumenti. A sada svakodnevni liječnici u svojim operacijama uvelike koriste robotske manipulatore.
Prije nego što vam kažem o različitim vrstama industrijskih manipulatora, želio bih vam reći o zglobovima.
Zglob ima dvije reference. Prvi je redoviti referentni okvir koji je fiksiran. Drugi referentni okvir nije fiksiran i kretat će se u odnosu na prvi referentni okvir, ovisno o položaju zgloba (ili vrijednosti zgloba) koji definira njegovu konfiguraciju.
Naučit ćemo o dva zgloba koja se koriste u proizvodnji različitih vrsta industrijskih manipulatora.
1. Revolucioni zglob:
Imaju jedan stupanj slobode i opisuju rotacijske pokrete (1 stupanj slobode) između predmeta. Njihova je konfiguracija definirana jednom vrijednošću koja predstavlja količinu rotacije oko z-osi prvog referentnog okvira.
Ovdje možemo vidjeti revolucionarni spoj dvaju predmeta. Ovdje sljedbenik može imati rotacijsko kretanje oko svoje baze.
2. Prizmatični zglob:
Prizmatični zglobovi imaju jedan stupanj slobode i koriste se za opisivanje translacijskih kretanja između predmeta. Njihova je konfiguracija definirana jednom vrijednošću koja predstavlja količinu translacije duž z-osi prvog referentnog okvira.
Ovdje možete vidjeti razne prizmatične zglobove u jednom sustavu.
Različite vrste industrijskih manipulatora
U industriji se koriste mnoge vrste industrijskih manipulatora prema njihovim zahtjevima. Neki od njih navedeni su u nastavku.
- Kartezijanski koordinatni robot:
U ovom industrijskom robotu, njegove tri glavne osi imaju prizmatične zglobove ili se međusobno linearno pomiču. Kartezijanski roboti su najprikladniji za nanošenje ljepila kao u automobilskoj industriji. Primarna prednost kartezijanaca je u tome što se oni mogu kretati u više linearnih smjerova. Također su u stanju izvoditi ravne linije i lako ih je programirati. Mane kartezijanskog robota su u tome što mu treba previše prostora jer je većina prostora u ovom robotu neiskorištena.
- SCARA robot:
Skraćenica SCARA skraćenica je od Selective Compliance Assembly Robot Arm ili Selective Compliance Articulated Robot Arm. Roboti SCARA imaju pokrete slične pokretima ljudske ruke. Ovi strojevi sadrže i zglob "ramena" i "lakat", zajedno s osom "zapešća" i vertikalnim pokretima. Roboti SCARA imaju 2 revolucionarna zgloba i 1 prizmatični zglob. Roboti SCARA imaju ograničena kretanja, ali to je i njegova prednost jer se mogu kretati brže od ostalih robota sa 6 osi. Također je vrlo kruta i izdržljiva. Uglavnom se koriste u namjene koje zahtijevaju brze, ponovljive i zglobne pokrete od točke do točke, poput paletiziranja, DE paletiziranja, strojnog utovara / istovara i montaže. Mane su mu što ima ograničene pokrete i nije vrlo fleksibilan.
- Cilindrični robot:
To je u osnovi robotska ruka koja se kreće oko stupa u obliku cilindra. Cilindrični robotski sustav ima tri osi kretanja - os kružnog kretanja i dvije linearne osi u vodoravnom i okomitom pomicanju ruke. Dakle, ima 1 revolucionirani zglob, 1 cilindrični i 1 prizmatični zglob. Danas se cilindrični roboti manje koriste, a zamjenjuju ih fleksibilniji i brži roboti, ali on ima vrlo važno mjesto u povijesti jer se koristio za hvatanje i držanje zadataka mnogo prije nego što je razvijeno šest osnih robota. Njegova je prednost što se može kretati mnogo brže od kartezijanskog robota ako dvije točke imaju isti radijus. Njegova je mana što zahtijeva napor za transformaciju iz kartezijanskog koordinatnog sustava u cilindrični koordinatni sustav.
- PUMA robot:
PUMA (Programabilni univerzalni stroj za montažu, ili Programmable Universal Manipulation Arm) najčešće je korišten industrijski robot u montaži, zavarivanju i sveučilišnim laboratorijima. Sličniji je ljudskoj ruci od robota SCARA. Ima veliku fleksibilnost više od SCARA-e, ali ujedno smanjuje i preciznost. Stoga se koriste u manje preciznim radovima poput sklapanja, zavarivanja i rukovanja predmetima. Ima 3 revolucionarna zgloba, ali nisu svi zglobovi paralelni, drugi zglob od baze je pravokutni prema ostalim zglobovima. Zbog toga je PUMA usklađena u sve tri osi X, Y i Z. Nedostatak joj je manja preciznost pa se ne može koristiti u kritičnim i visoko preciznim aplikacijama.
- Polarni roboti:
Ponekad se smatra sfernim robotima. To su stacionarne robotske ruke sa sfernim ili gotovo sferičnim radnim omotnicama koje se mogu postaviti u polarni koordinatni sustav. Oni su sofisticiraniji od kartezijanskih i SCARA robota, ali njegovo upravljačko rješenje je mnogo manje komplicirano. Ima 2 revolucionarna zgloba i 1 prizmatični zglob za izradu u blizini sfernog radnog prostora. Njegova glavna upotreba je u rukovanju operacijama u proizvodnoj liniji i odabiru i postavljanju robota.
Što se tiče dizajna zapešća, ima dvije konfiguracije:
Nagibanje (XYZ) poput ljudske ruke i namotavanje poput sfernog zgloba. Sferni zglob je najpopularniji jer je mehanički jednostavniji za primjenu. Pokazuje jedinstvene konfiguracije koje se mogu identificirati i posljedično izbjeći pri radu s robotom. Trgovina između jednostavnosti robusnih rješenja i postojanja pojedinačnih konfiguracija povoljna je za sferni dizajn zapešća, a to je razlog njegovog uspjeha.