A moninivelrobotti, joka tunnetaan myös nivelrobottina, on teollisuusrobotin tyyppi, jossa on kaksi tai useampia pyöriviä niveliä. Näiden nivelten ansiosta robotti voi liikkua ja toimia tavalla, joka muistuttaa ihmisen käsivartta tai muuta raajajärjestelmää. Moninivelrobotit tarjoavat enemmän joustavuutta ja kätevyyttä kuin tavalliset yksinivelrobotit.
Kuinka moninivelrobotti toimii
Moninivelrobotin tärkein ominaisuus, joka erottaa sen muista robottimalleista, on pyörivien liitosten olemassaolo. Nämä ovat niveliä, jotka mahdollistavat liikkeen yhden tai useamman pyörimisakselin ympäri. Yleisiä robotiikassa käytettyjä pyöriviä niveliä ovat:
-Kääntyvät liitokset: Salli pyöriminen yhden akselin ympäri. Revolute-nivelet mahdollistavat taivutus- ja taittoliikkeet.
-Prismaattiset liitokset: Salli lineaarinen liike yhdellä akselilla. Prismaattiset liitokset mahdollistavat teleskooppi- ja liukuliikkeet.
-Pyöreät liitokset: Salli pyöriminen kolmen kohtisuoran akselin ympäri. Pallomaiset liitokset mahdollistavat kiertoliikkeet.
Yhdistämällä useita pyöriviä niveliä jäykkien linkkien avulla voidaan rakentaa moninivelisiä robottivarsia, jotka jäljittelevät ihmisen käsivarren liikealuetta. Liitokset saavat virtaa servomoottoreista, jotka pyörittävät tai liukuvat kytkettyjä lenkkejä ohjaussignaalien perusteella. Moninivelrobotit sisältävät myös antureita, jotka antavat ohjausjärjestelmälle palautetta robotin nykyisestä kokoonpanosta.
Yleiset kokoonpanot
On olemassa useita yleisiä moninivel- tai nivelrobotteja:
- Karteesiset robotit: Käytetään poiminta-ja-paikka- ja muihin lineaarisiin liikkeisiin, ja niissä on kolme prismaattista niveltä, joiden akselit ovat yhtenevät karteesisen koordinaattijärjestelmän kanssa. Tämä tarjoaa liikkeen X-, Y- ja Z-mitoissa.
- SCARA-robotit: SCARA-robotit ovat hyvin yleisiä. Niissä on kaksi yhdensuuntaista pyörivää niveltä yhteensopivuuden takaamiseksi sekä prismaliitos pystysuuntaista liikettä varten. Yhdensuuntaisten liitosten ansiosta SCARA-robotit voivat liikkua tehokkaasti vaakatasossa.
- Antropomorfiset robotit: Nämä moninivelrobotit on suunniteltu matkimaan ihmisen käsivarren liikkeitä, ja niissä on pyörivät olka-, kyynär- ja ranteen nivelet. Jotkut jopa sisältävät moninivelisiä käsiä. Ihmisen kaltaisen muodon ansiosta he voivat hoitaa ihmisille tarkoitettuja tehtäviä.
- Sylinterimäiset robotit: Pyörivien nivelten keskellä olevan "selkärangan" ympärille rakennetut sylinterimäiset robotit voivat peittää suuren työkuoren, koska "olkapää" -nivel mahdollistaa pyörimisen sylinterin ympäri.
Sovellukset
Pyörimisjoustavuuden ansiosta moninivelrobotit ovat erittäin monipuolisia ja voivat automatisoida monenlaisia teollisia sovelluksia, mukaan lukien:
- Valitse ja aseta tehtävät
- Pakkaus ja lavaustoiminta
- Osien kokoaminen
- Ruiskuvalu
-CNC-konehuolto
- Autojen korien ja laitteiden hitsaus
- Kaarevien pintojen maalaus
- Laaduntarkastus liikkeen ja skannauksen avulla
Pohjimmiltaan moninivelrobotit voivat selviytyä lähes kaikista tehtävistä, jotka edellyttävät työkalujen tai päätetoimilaitteiden liikuttamista eri asennoissa ja asennoissa. Tärkeää on, että niiden kyky laajentaa työskentelyä ja välttää törmäyksiä tekee niistä automaattisesti erittäin hyödyllisiä vuorovaikutuksessa monimutkaisten tai ruuhkaisten ympäristöjen kanssa dynaamisella tavalla.
Edut yhden liitoksen robotteihin verrattuna
Vaikka yhden nivelen robotit voivat saavuttaa erittäin suuren nopeuden ja tarkkuuden, ne kärsivät rajallisesta joustavuudesta. Esimerkiksi yksinkertainen karteesinen portaalirobotti voi saavuttaa vain lineaarisen liikkeen kolmella akselilla.
Sitä vastoin moniniveliset robottivarret voivat:
- Kurottaa esteiden ympärille: Taivuttamalla tai kiertymällä pois tieltä ne voivat toimia ahtaissa tiloissa.
- Suuntaa työkalut uudelleen: Robotin ranteeseen tai laippaan asennettuja työkaluja voidaan pyörittää ja kallistaa melkein mihin tahansa asentoon tehtävän aikana.
- Itsetörmäysten välttäminen: Moninivelvarsissa on ohjelmisto, jonka avulla ne voivat käpristyä pois itsestään ja muiden työtilassa olevien esineiden tieltä automaattisesti.
- Jatkuva liike: Ne voivat "kääntyä" tasaisesti väliasentojen kautta, mikä mahdollistaa toiminnot, kuten suurten kaarevien pintojen hitsauksen.
Pohjimmiltaan oikein toteutetut moninivelrobotit tarjoavat suuremman autonomian, tehokkuuden ja tuotannon joustavuuden verrattuna jäykempiin robotteihin.
Ohjausjärjestelmät moninivelroboteille
Kehittyneitä tietokoneohjausjärjestelmiä tarvitaan koordinoimaan liikettä useiden nivelrobottien nivelten ja akselien välillä:
- Kinematiikka: Matemaattisten koordinaattimuunnosten on jatkuvasti seurattava robotin työkalukärjen 6D-sijaintia useiden pyörivien liitosten kulma-asemien perusteella.
- Reitin suunnittelu: Törmäysten välttämiseksi ja tehokkuuden maksimoimiseksi optimaaliset liikereitit on laskettava etukäteen tai luotava dynaamisesti tehtävien valmistuttua.
- Kompensointialgoritmit: Varren joustavuudesta ja nivelten/vaihteiden välyksen aiheuttama poikkeama tavoitepoluista on tunnistettava ja sitä on torjuttava toimilaitteille lähetettävien kompensointisignaalien avulla.
- Monimuuttujaohjaus: Useat kytketyt osittaiset differentiaaliyhtälöt hallitsevat moninivelvarsien monimutkaista dynamiikkaa, mikä edellyttää useiden toimilaitteiden erittäin herkkää, reaaliaikaista ohjausta tarkkuuden ja nopeuden saavuttamiseksi.
Tämän seurauksena moninivelrobottien ohjelmointi perustuu ohjelmistoon, joka yksinkertaistaa ohjausta peruskoordinaattisyötteisiin, liikkeen esiasetuksiin, työkalujen suuntauksiin ja päätetehostintoimintoihin asti. Tämä vapauttaa insinöörit joutumasta ratkaisemaan monimutkaisia matematiikka- ja dynamiikkalaskelmia manuaalisesti.
Yhteistyörobottien edut
Suhteellisen uusi alue moninivelrobotiikassa on yhteistyörobotit eli "kobotit". Cobotit on suunniteltu toimimaan turvallisesti, kun ne ovat fyysisesti vuorovaikutuksessa ihmisten kanssa jaetussa työtilassa ilman vaaraa tai turvallisuuden tarvetta. Sisäänrakennetut anturit saavat robotin käden tai käden pysähtymään automaattisesti ihmiskontaktin yhteydessä.
Tämä yhteistyöhön perustuva lähestymistapa tarjoaa monia etuja:
- Intuitiivinen ohjelmointi: Cobotit voidaan kouluttaa manuaalisesti ohjatun opetuksen avulla koodauksen sijaan, mikä tekee niistä erittäin käyttäjäystävällisiä.
- Helppo käyttöönotto: Kevyet mallit mahdollistavat kobottien nopean asentamisen melkein missä tahansa. Ei tarvita jäykkiä aitauksia tai perustuksia.
- Turvallisempi vuorovaikutus: Herkät kosketusnahat ja/tai vääntömomentin tunnistaminen kussakin nivelessä saavat kobotit reagoimaan asianmukaisesti ihmiskontaktiin.
- Joustava automaatio: Jaetut työsolutilat tarkoittavat, että käyttäjät voivat vaihdella tehtäviä robottien kanssa tehokkaassa koordinaatiossa.
- Edullisempia ratkaisuja: Turvaesteiden poistaminen vähentää huomattavasti järjestelmän kokonaiskustannuksia ja jalanjälkeä.
- Lisätty työvoima: Ihmiset hoitavat monimutkaisia kognitiivisia tehtäviä, kun taas kobotit vapauttavat heidät tylsistä, ergonomisesti rasittavista toiminnoista.
Kobotit vähentävät siten esteitä robottien käyttöönotolle pienyrityksille ja edistävät samalla turvallisempaa ihmisen ja koneen yhteistyötä olemassa olevissa tiloissa. Tämä intuitiivisen ja edullisen automaation uusi paradigma ajaa edelleen innovatiivisia cobot-ratkaisuja monilla toimialoilla.
Moninivelrobottien tulevaisuus
Tietokoneen prosessointitehon kasvaessa myös nivelrobottien ja niiden ohjausliitäntöjen ominaisuudet paranevat. Laajentuvat sovellukset yhdistettynä helpompaan ohjelmointiin johtavat moninivelrobottien yleistymiseen useammilla aloilla.
Ja yhdistämällä moninivelrakenteiden joustavuus tekoälyyn ja laajennettuun aistihavaintoon, huomisen robotit saavuttavat paljon suuremman autonomian. Suuret työtilarobotit ovat myös siirtymässä jäykistä metallimassoista yhteensopivampiin ja reagoivampiin "pehmeisiin roboteihin" käyttämällä polymeerejä, laajennettua kinematiikkaa ja jopa kaapeleita.
Kun fyysiset kykynsä ja älykäs reagointikykynsä kehittyvät, moninivelrobotit tulevat pelaamaan laajenevia yhteistyörooleja ihmiskumppaneiden rinnalla, mikä tekee niistä neljännen teollisen vallankumouksen avaintekijän.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. on korkean teknologian yritys, joka on erikoistunut automaattisten laserpäällystyskoneiden, nopean laserpäällystyskoneen, lasersammutuskoneen, laserhitsauskoneen ja laser-3D-tulostuslaitteiden tutkimukseen ja kehitykseen, valmistukseen ja myyntiin. Tuotteemme ovat kustannustehokkaita ja niitä myydään kotimaassa ja ulkomailla. Jos olet kiinnostunut tuotteistamme, ota yhteyttä osoitteeseenbob@gshenglaser.com.