Co je to robotické rameno?
Spoje, spoje a nástroj na konci
A robotické ramenoje sada poháněných segmentů-nazývaných odkazy-propojených motorizovanými klouby s nástrojem namontovaným na vzdáleném konci. Tyto tři části tvoří celý příběh: spoje poskytují dosah, spoje zajišťují pohyb a koncový-úchopný prvek, svářečka nebo cokoli, co práce vyžaduje-, dělá skutečnou práci. Představte si svou vlastní paži: kosti, klouby a ruku. Ale „robotická ruka“ je pouze jedním z několika názvů pro tento stroj a používají se zaměnitelně mnohem častěji, než by bylo třeba.
Robotické rameno vs průmyslový robot vs Cobot vs manipulátor
Zde je část, kterou většina webů přeskakuje: tyto čtyři pojmy nejsou na stejné úrovni a jeden z nich znamená něco velmi specifického, jakmile jste ve vstřikování.
Robotické ramenoje každodenní název pro samotný kloubový hardware-linky, spoje a koncový efektor, které jsme právě popsali.
A manipulátor, ve vstřikování, není synonymem pro toto rameno-je to vyjímací-robot: jednotka namontovaná na formovacím stroji, která sahá do formy, uchopí hotový díl nebo vodicí lištu a v každém cyklu ji zvedne. Obvykle se jedná o lineární kartézský design, nikoli o kloubové rameno, které si většina lidí představuje. Takže zde „manipulátor“ pojmenovává konkrétního demoličního robota, nikoli obecný hardware.
Anprůmyslový robotje kompletní stroj v továrně: rameno plus jeho řídicí a hnací systém, vyrobený pro výrobu. Každý průmyslový robot obsahuje robotické rameno, ale tato fráze ukazuje na celou pracovní jednotku-, takže skutečný rozdíl mezi robotickým ramenem a průmyslovým robotem je část nebo zabalený produkt.
A cobot(kolaborativní robot) je podtyp definovaný záměrem, nikoli tvarem. Je to robotická ruka navržená tak, aby bezpečně pracovala vedle lidí-pomaleji, s omezenou silou-, často bez klece. Otázka robotická ruka vs cobot nezní „která je která“, ale „je tato ruka postavena tak, aby sdílela prostor s lidmi?“
Tři věci, které se lidé pletou o robotických pažích
1. Nákup robota nic neautomatizuje.Rameno samo o sobě nemůže dělat užitečnou práci, dokud kolem něj není systém. Skutečná automatizace potřebuje kompletní-příslušenství, senzory, bezpečnost, napájení částí a řídicí jednotku, která to spojí dohromady. Rameno je jednou složkou tohoto systému, nikoli samotným systémem.
2. Opakovatelnost není přesnost.Datový list chlubící se ±0,02 mm téměř vždy znamená opakovatelnost,-jak pevně se rameno vrací do bodu, do kterého bylo naučeno,-ne jak přesně zasáhne souřadnice, které se nikdy nenaučilo. U všeho, co připomíná obrábění, je tato mezera nesmírně důležitá.
3. Více os není automaticky lepší.6osé rameno je flexibilnější, ale flexibilita, kterou nepotřebujete, je pouze přidaná cena, složitost a více míst pro zanesení chyby. Spousta úloh běží rychleji a spolehlivěji na 4osém rameni.
Jak funguje robotické rameno?
Pohybový řetězec
Jak tedy funguje robotická paže, okamžik za okamžikem? Každý pohyb běží ve stejném řetězci. Ovladač vypočítá trajektorii,-kde každý kloub musí být a kdy. Tyto cíle posílá do servomotorů, které napájejí pohon. Každé servo napájí redukční převod, který mění rychlost za točivý moment, takže malý rychlý motor může pomalu a přesně pohybovat těžkým ramenem. To otočí spoje a spoje společně umístí koncový efektor, který provádí skutečnou práci-uchopení, svařování, dávkování. A je to uzavřená smyčka: kodéry na každém kloubu hlásí svou skutečnou polohu zpět do ovladače, který opravuje za běhu.
Osy a stupně svobody
Vše v tomto řetězci slouží jednomu cíli: umístit nástroj tam, kde jej potřebujete, pod úhlem, který potřebujete. To je coosyastupně volnostipopsat-a je to místo, kde se mnoho nákupních rozhodnutí tiše pokazí.
Každá osa je jeden kloub, který se pohybuje nezávisle; počet nezávislých pohybů je mírou volnosti paže. Na standardním 6osém rameni se práce čistě rozdělí na dvě poloviny.Poloha rukojeti osy 1–3-dostanou nástroj do bodu v prostoru (vlevo/vpravo, vpřed/vzad, nahoru/dolů).Osy 4–6 orientace rukojeti-nastavují úhel nástroje, jakmile tam je (náklon, sklon a vychýlení zápěstí).
Toto rozdělení je celé pravidlo výběru. Zeptejte se, co váš proces skutečně vyžaduje:
Svařovánípotřebuje, aby se hořák setkal se švem pod určitým úhlem a držel jej při sledování spoje. Samotná poloha to nedokáže-, potřebujete orientaci zápěstí. Proto je svařování téměř vždy6-osý.
Paletizacevětšinou znamená vybrat krabici, zvednout, otočit, položit naplocho. Nahoru-dolů plus otočení to pokryje, takže a4-oséarm dělá práci rychleji a levněji, s menším počtem chyb.
Rychlé pravidlo: potřebujete k provedení práce naklonit nebo otočit nástroj? Myslete na 6 os. Pouze pohyb nahoru-dolů a otáčení? 4 může být dost.
Co senzory skutečně dělají
Paže je jen tak dobrá, jak dobře vnímá, kde je-a čeho se dotýká. Tři typy senzorů přenášejí toto zatížení, ale nezáleží na nich stejně.
Kodéryhlásit polohu kloubu-páteř uzavřené smyčky. Rozdíl, který vás ve skutečnosti kousne, je absolutní a inkrementální kodéry. Inkrementální kodér počítá pohyb odkudkoli, kde seděl při zapnutí-, takže po výpadku proudu nebo výměně řazení musí rameno často provést-navracení, než začne fungovat. Absolutní kodér ukládá svou skutečnou polohu bez ohledu na to, zda je napájen nebo ne. Představte si pondělní ráno: přichází rameno s absolutními kodéry, které už ví, kde sedí každý kloub; jeden na inkrementálních kodérech se možná bude muset nejprve plazit zpět k domovské referenci. Při každé změně směny a výpadku to přestává být poznámkou pod čarou.
Snímače síly-točivého momentudát paži pocit dotyku. Pociťování kontaktní síly-namísto slepého zajíždění do polohy- je to, co umožňuje vkládání (usazení součásti bez zaseknutí) a broušení nebo leštění (jízda na povrchu při stálém tlaku).
Viděnízvládá neznámé: když díly dorazí neupevněné-volně v koši nebo na různých místech na opasku,{1}}umístí je tak, aby se rameno přizpůsobilo, místo aby očekával díl na jednom naučeném místě.
Odkazy na snímače síly-momentu: [https://arxiv.org/pdf/2103.11123]
Kinematika v jednoduché angličtině
Zadáte souřadnici a rameno tam prostě jde. Za tím je inverzní kinematika a nejčistší způsob, jak ji cítit, je vaše vlastní paže.
Sáhněte po šálku na stole. Nic jste nevypočítali-, ale váš mozek okamžitě zjistil, jak daleko máte ohnout rameno, loket a zápěstí, abyste dopadli rukou přesně tam. To je inverzní kinematika: začněte od místa, kde má nástroj být, a řešte zpětně úhly kloubu, které jej tam umístily.
Dopředná kinematika je zpáteční cesta-s ohledem na úhly kloubu, kde končí ruka? Jednodušší výpočet, ale méně často to, co skutečně potřebujete.
Každý pohyb vaší paže ovladač tiše řeší dopřednou a inverzní kinematiku: vy pojmenujete cíl, on najde úhly. V tom je celý trik-není potřeba žádná zeď vzorců.
Reference o kinematice ramene robota: [https://arxiv.org/pdf/2303.09645]
Odkud přesnost skutečně pochází
Dokonalé kinematické řešení stejně dopadne špatně, pokud jej hardware neudrží. Skutečná přesnost pochází ze tří fyzických věcí, které se skládají.
Redukční převody-správný typ, správné místo. RV redukcesedět v základně a spodní osy: tuhý, postavený tak, aby snesl těžký náklad na dosah.Harmonické (deformační-vlny) redukcesedět v zápěstí: kompaktní, lehký, téměř-nulová vůle, pro místa, kde je užitečné zatížení malé, ale přesnost je kritická. Umístěte harmonický pohon tam, kam patří RV a rameno se pod zátěží ohýbá-nezáleží na tom, co je „lepší“, ale kam se hodí.
Tuhost.Jakékoli porušování struktury se na špičce nástroje projevuje zvětšeně: malá úhlová výchylka v kloubu se na metr daleko stává velkou chybou. Pevné rameno drží naučený bod pod zatížením; pružná se z ní snese, jakmile se změní užitečné zatížení nebo pohyb. To je velký důvod, proč dvě ramena s téměř-identickými specifikacemi nefungují identicky.
Tepelný drift.Jak motory a převody běží, zahřívají se, kov se roztahuje a poloha nástroje se posouvá-obvykle nejvíce během první hodiny od studeného startu. Proto velmi-přesná práce začíná zahřátím-: běžte s paží, dokud nedosáhne teplotně ustáleného stavu, a poté důvěřujte jeho číslům. Viděli jsme, jak studený-start tiše zničí-kontroly článků, které všichni obviňovali z programování.
Praktická verze: potřebujete opakovatelnost ±0,02 mm-třídy pro první-kontrolu předmětu? Neměřte na studeném stroji,-nechte jej nejprve zahřát.
Chcete vidět, jak se tyto komponenty spojují ve skutečné paži? Viz specifikace 6osého robota RBTIC →
Hlavní typy robotických paží
Kloubový (6osý)
Thekloubový robot-obvykle a6-osý paže-je výchozí z nějakého důvodu: jedná se o nejflexibilnější tvar s orientací, která umožňuje práci v téměř jakémkoli úhlu. Pokrývá nejširší spektrum prací: svařování, montáž, obsluha strojů, nakládání a vykládání. Kompromisem-je cena a složitost programování-za všechno, za svobodu se musí platit a učit.
Kdy jej nepoužívat:pro čistě vysokou-rychlost a nízkou hmotnost{1}}a{2}}vybírání a{2}}umístění (Delta je rychlejší) nebo jednoduchý plochý přenos shora-dolů (SCARA to dělá levněji).
SCARA
A Robot SCARAvlastní rychlou práci shora-dolů na ploché rovině{1}}vysoko-rychlostní výběr-a{4}}místa, montáže, dávkování. Je to rychlé, cenově dostupné a pevné v horizontální rovině, což je přesně místo, kde se tyto práce odehrávají. Limity jsou na druhé straně: malá vertikální volnost a slabé ovládání orientace, takže v okamžiku, kdy úkol vyžaduje nástroj pod úhlem nebo skutečnou obratnost nahoru-dolů, SCARA není vaše paže.
Kartézský / portálový
Když potřebujete velkou pracovní obálku, ale pohyb je jednoduchý a přímý-, akarteziánskýneboportálový robotsedí. Jeho tahy jsou snadno srozumitelné a lze je přizpůsobit téměř jakékoli velikosti, což z něj činí přirozené nakládání velkých dílů nebo nakládání-příhradových nosníků. Kompromis-: zabírá hodně místa na podlaze, nabízí malou schopnost orientace a nevyhraje v rychlosti. Druhým extrémem je malé užitečné zatížení, které vyžaduje extrémní rychlost.
Delta/Paralelní-odkaz
A Deltaneboparalelní{0}linkový robot, je stvořen pro jednu věc: bleskovou rychlost při velmi nízkém užitečném zatížení. Jeho paralelní struktura z něj dělá nejrychlejší rameno na podlaze pro-rychlé třídění potravin, farmacie a elektroniky-a přirozeně se spáruje s viděním pro náhodné vybírání. Ale tato rychlost se kupuje s užitečným zatížením: Delty unesou velmi málo, pracují v mělkém obalu-ve tvaru misky a jsou nesprávným nástrojem pro cokoliv těžkého. Všechno jsou to konvenční průmyslové zbraně. Další třída je postavena speciálně pro sdílení prostoru s lidmi.
Collaborative Arms (Cobots)
A kolaborativní robotje vytvořen pro práci v blízkosti lidí bez klece-, díky čemuž se rychle nasazuje, snadno se pohybuje mezi úkoly a dobře se hodí pro smíšené lidské-řady robotů a práci s velkým-mixem a malým-objemem.
Ale ta bezpečnost má svou cenu a stojí za to ji pojmenovat. V platném-omezeném režimu-režim, který mu umožňuje běžet v kleci-zdarma-kobot, je pomalejší a coboti obecně nesou menší užitečné zatížení než průmyslové zbraně. A „spolupráce“ neznamená „nepovinné posouzení rizik“: ostrý nástroj nebo těžká část na konci jeden stále potřebuje. Tedy poctivé zarámovánícobot vs průmyslový robotnení bezpečnější-než-nebezpečné; je to jiný obchod.
Posouzení: častá lidská interakce + nízká-až{2}}střední takt + těsný prostor → cobot si vydělává. Vysoký takt, velké užitečné zatížení nebo oplocená-automatizační zóna → konvenční paže s náležitým střežením to překoná. Obvyklou chybou je, že si koupíte cobota, abyste zasáhli agresivní čas taktu, pak ho běželi silou-omezenou rychlostí a stejně minuli cíl. A je tu jedna třída, kterou téměř každý průvodce přeskočí-, což je shodou okolností naše domácí hřiště.
Vstřikovací{0}}roboty
Anrobot pro vstřikování{0}}(často nazývaný anrobot IMM-trojosý-servomanipulátor nebo jednoduššísběrač spruepro brány a vodicí lišty) sáhne do formy v okamžiku, kdy se otevře, vyjme hotový díl, oddělí vodicí lištu a může umístit vložky pro další výstřel.
To, co z něj dělá jeho vlastní typ-ne jen kartézské rameno zaparkované na formovacím stroji-, je načasování. Je synchronizován s lisovacím cyklem: každý pohyb je choreografován kolem otevírání a zavírání formy, takže vychýlení o zlomek sekundy buď zpomalí cyklus, nebo ohrozí nástroj. Tato hluboká vazba je důvodem, proč univerzální-paže málokdy odvedou tuto práci dobře.
6 specifikací, které rozhodují o tom, zda paže zvládne vaši práci
Užitečné zatížení
Theužitečné zatížení robotaSpecifikace je místo, kde se výběr pokazí jako první, protože lidé se přizpůsobují hmotnosti součásti a zapomínají na hardware, který jej drží. 8kg část na 4kg chapači je 12kg zátěž-, takže potřebujete alespoň 12kg-paži, ne 8kg. A hmotnost není celý příběh: čím dále náklad sedí od příruby zápěstí, tím více momentu vytváří, takže mimo{9}}středová nebo prodloužená část se chová jako ještě těžší. Velikost dílu + chapadlo + posunutí dosahu, nikdy ne samotný díl.
Dosah vs pracovní obálka
Datový listdosahje nejdelší vzdálenost, kterou může paže natáhnout,-ale to není prostor, který můžete skutečně využít. Skutečnýpracovní obálka robotaje hrudkovitý, nepravidelný objem a na jeho vnějším okraji se paže může dotknout bodu, ale často jej nedosáhne v orientaci, kterou vaše práce potřebuje. V blízkosti základny a vně krajního prstence jsou účinně mrtvé zóny. Dosah vs. pracovní obálka tedy čtěte jako „maximální roztažení“ versus „použitelný, plný{2}}pracovní prostor“-a návrh pro druhý jmenovaný.
Opakovatelnost versus přesnost
Toto je specifikace, kterou téměř každý čte špatně.
Opakovatelnostje schopnost vracet se znovu a znovu ke stejnému bodu,{0}}i když je tento bod vypnutý. ±0,05 mm opakovatelnost znamená, že rameno zasáhne pokaždé stejné místo s přesností 0,05 mm; neříká to nic o tom, zda je to místo, které jste skutečně chtěli.
Přesnostje jiná, těžší schopnost dosáhnout správného bodu v prostoru. Téměř každé číslo datového listu je opakovatelné.
Pro svařování nebo paletizaci-naučte bod jednou, opakujte jej navždy{1}}vše, co potřebujete, je opakovatelnost. Přesnost se stává kritickou pouze při absolutním určování polohy: offline programování nebo přemístění naučené cesty na novou součást bez opětovného-učení. Řečeno bez obalu: ±0,05 mm je schopnost vrátit se přesně do stejného nesprávného bodu.
Rychlost a doba cyklu
Rychlost datového listu je maximální-maximální rychlost spoje, bez zatížení, v přímém sledu. Vaše linkadoba cykluje postaven ze všeho, co prasknutí vynechává. Skutečný pohyb tráví čas zrychlováním a zpomalováním při každém pohybu; při plánování cest kolem rohů a překážek; v prodlení při každém uchopení a umístění, zatímco se chapadlo otevírá nebo zavírá; a dovnitřI/O handshake, kde rameno čeká na signál z dopravníku, PLC nebo stroje. Přidejte skutečné užitečné zatížení a maximální rychlost dále klesne. Katalogové číslo se proto nikdy nerovnátakt čas.
Pokud potřebujete skutečný, nasimulujte jej-nebo nechte svého integrátora odhadnout dobu cyklu na vaší skutečné trase a užitečném zatížení, nikoli na listu se specifikacemi.
Sekery
Tady je jen rozhodnutí. Požádat:
Musí se nástroj naklánět, překlápět nebo najíždět pod úhlem? →6 os.
Potřebuje se dostat kolem překážky nebo držet složitou pózu? →6 os.
Je dílo ploché-nahoru/dolů plus otočení pro jeho umístění? →4 osyje dost.
Více os není bezplatný upgrade: každá další osa zvyšuje náklady, více programování a jeden další kloub pro údržbu. Takže4 osy vs 6 osyOtázkou je, „jaká je nejmenší obratnost, která dělá mou práci?“-kupte si to, ne více.
Prostředí
Poslední specifikace se přeskakuje, dokud se nezakousne: prostředí zmenšuje paži stejně jako úkol. Při svařování dochází k rozstřiku a teplu, takže chcete konstrukci -odolnou proti rozstřiku a teplu-. Broušení a odstraňování otřepů vrhají jemný prach, který vyžaduje vysoké krytí IP a dobré utěsnění. Vstřikování je horké, takže na hodnocení teploty záleží. Amontáž robota-podlaha, obrácená poloha, stěna nebo kolejnice- mění, kam až rameno dosáhne, a jak je tuhé.
Zašlete nám svou dílčí hmotnost, dobu cyklu a rozložení -, rameno vám určíme →
Jak vybrat robotické rameno podle aplikace
Svařování
Svařování je asvařovací robota potřebuje 6 os-, baterka se musí pod úhlem dotýkat švu a držet ho. Kromě toho sledujte tři věci, které se na technickém listu neprojeví: štíhlé zápěstí, které se může ponořit do obrobku, aniž by došlo ke kolizi; vnitřní vedení kabelů a hadic (oblečte- ven), aby se vodiče nezasekly nebo neopotřebovaly o součást; a polohovadlo v koordinovaném pohybu pro otočení dílu na dosah. Přidejte ochranu proti rozstřiku a teplu a máte arobot svařovací buňka, nejen paže. [Svařovací linka →]
Paletizace
A paletizační robotobvykle chce 4 osy-úkolem je zvednout, otočit, umístit naplocho a dvě osy navíc zde nic nekupujte. To, co potřebuje, je vysoké užitečné zatížení spojené s dlouhým dosahem, takže může postavit celý zásobník bez přemísťování. O tom, zda funguje dobře, rozhodují dvě věci: plánování vzoru (jak se krabice vkládají vrstvu po vrstvě do stabilní palety) a chapadlo. Tím posledním je tichá past-zakřivené, ohebné nebo nepravidelné produkty, které se obtížně spolehlivě uchopují, a na konci--ramenních nástrojů, nikoli robotů, je obvykle místo, kde se paletizační projekty zastavují. [Paletizační linka →]
Obsluha CNC / strojů
A robot obsluhující strojenakládá surové zásoby a vykládá hotové díly-jednoduché v teorii, integrace-těžká v praxi. Skutečná práce je načasování. Dvojitý chapač (hotový díl v jedné čelisti, surový polotovar ve druhé) přeruší cyklus výměnou obou při jediné návštěvě. A robot žije nebo umírá dálCNC nakládáníhandshake: komunikuje se strojem přes I/O, čeká na signál -otevřených dveří a seřadí vstup tak, aby nikdy nesáhl dovnitř, dokud se dveře neuvolní nebo sklíčidlo neuvolní. Špatně to načasujete a zhroutíte nástroj. [Strojová linka →]
Pick & Place / Press Feeding
Vysoká-rychlostvybrat a umístit robotapráce a lisování živě a zemře na takt a načasování. Rychlá a lehká pneumatická chapadla udržují rytmus, ale -nedohodnutelné je bezpečnostní načasování: při podávání lisu rameno vstoupí a vyčistí definovanou bezpečnostní zónu synchronizovanou s matricí a musí být úplně venku, než se beran stáhne dolů. Tady není žádná rezerva na pozdní odchod. Když součásti také potřebují těsné umístění, volba řídí opakovatelnost. [Stiskněte podávací linku →]
Vstřikování-Vyjměte
Provstřikování{0}}vyjmout, výběr zapíná, jak pevně je manipulátor spojen s lisem. Musí držet krok s tvarovacím cyklem, vstupovat do formy, když se otevře,{1}}za sekundu, než se otevře, a před jejím uzavřením se vyčistí. Takže na specifikaci záleží synchronizace cyklu, nikoli hrubá rychlost.
Tři detaily použití rozhodují o zbytku:-vyberte přesnost pro čisté zvedání jemných částí z dutiny, spolehlivé oddělení žlabu aautomatizace vkládání forem, přesnost umístění pro nastavení vložek do formy před výstřelem. Toto je naše hlavní řada-přizpůsobená vašemu stroji a formě, neprodává se z regálu. [Vstřikovací-linka →]
Závěr
Výběr robotické ruky není ve skutečnosti o výběru stroje. Jde o převedení vaší části, vašeho taktu a vašeho rozvržení do systému, který skutečně běží,-proto je rameno vždy jen polovinou rozhodnutí a zřídka tou tvrdší.
Než tedy vyberete jeden model, udělejte tři věci:
Zvažte skutečnou zátěž- váš díl plus chapadlo plus jakékoli posunutí dosahu, nikoli samotný díl.
Definujte svůj skutečný takt- celý cyklus s akcelerací, prodlevou a I/O handshake, nikoli maximální rychlostí v datovém listu .
Rozhodněte se, co vlastně kupujete -samotné rameno nebo rameno plus chapadlo a ovládací prvky, které potřebuje ke skutečnému provedení práce.
Uveďte správně tyto tři a už jste před většinou kupujících, protože místo robota specifikujete výsledek.
Až budete připraveni, zašlete nám svou hmotnost dílu (s chapadlem), cílovou dobu cyklu a rozvržení-a my se vrátíme se specifikací, která bude odpovídat dané práci, nikoli s obecným katalogovým číslem.
Pošlete nám své specifikace a my vám pomůžeme s výběrem →
FAQ
Jaký je rozdíl mezi robotickým ramenem, průmyslovým robotem, cobotem a manipulátorem?
Robotické rameno je samotný hardware. Průmyslový robot přidává ovladač a pohony. Cobot bezpečně pracuje v blízkosti lidí. Ve vstřikování znamená „manipulátor“ vyjímací-robot.
Je opakovatelnost stejná jako přesnost?
Ne. Opakovatelnost znamená pokaždé se vrátit ke stejnému naučenému bodu, i když je to špatné. Přesnost znamená vůbec dosáhnout správného bodu. Většina datových listů uvádí opakovatelnost.
Potřebuji 6osé rameno, nebo stačí 4osé?
Pokud se nástroj musí naklánět nebo naklánět - jako při svařování -, přejděte do 6-osy. Pokud je práce rovná, nahoru-dolů plus rotace, 4 osy jsou levnější a dostačující.
Proč 8 kg vážící díl potřebuje více než 8 kg-jmenovité rameno?
Užitečné zatížení musí zahrnovat chapadlo. 8kg díl na 4kg chapači je 12kg zátěž, takže rameno potřebuje minimálně 12kg zatížení.
Jaký je rozdíl mezi dosahem paže a jeho skutečnou pracovní obálkou?
Dosah je maximální rozpětí na datovém listu. Pracovní obálka je skutečný využitelný prostor - menší, nepravidelný, s mrtvými zónami blízko základny a při plném vysunutí.
