מניפולטורים תעשייתיים או מניפולטורים לרובוטיקה הם מכונות המשמשות לתמרון או בקרה על חומר מבלי ליצור קשר ישיר. במקור הוא שימש לתמרון חפץ רדיואקטיבי או ביו-מסוכן אשר יכול להיות קשה לאדם להתמודד. אך כעת הם משמשים בתעשיות רבות למטלות כמו הרמת חפצים כבדים, ריתוך ברציפות בדיוק טוב וכו 'פרט לתעשיות הם משמשים גם בבתי חולים כמכשירים כירורגיים. ועכשיו רופאים ביום משתמשים בהרחבה במניפולטורים לרובוטיקה בפעולותיהם.
לפני שאספר לך על סוגים שונים של מניפולטורים תעשייתיים, ברצוני לספר לך על מפרקים.
למפרק יש שני אזכורים. הראשונה היא מסגרת הייחוס הרגילה המקובעת. מסגרת הייחוס השנייה אינה קבועה, ותנוע יחסית למסגרת הייחוס הראשונה בהתאם למיקום המפרק (או לערך המפרק) המגדיר את תצורתו.
נלמד על שני מפרקים המשמשים לייצור סוגים שונים של מניפולטורים תעשייתיים.
1. ג'וינט מהפך:
יש להם דרגת חופש אחת ומתארים תנועות סיבוביות (דרגת חופש אחת) בין עצמים. התצורה שלהם מוגדרת על ידי ערך אחד המייצג את כמות הסיבוב סביב ציר ה- Z של מסגרת הייחוס הראשונה שלהם.
כאן אנו יכולים לראות מפרק מסתובב בין שני עצמים. כאן לעוקב יכולה להיות תנועה סיבובית סביב בסיסו.
2. מפרק מנסרתי:
למפרקים פריזמטיים דרגה אחת של חופש ומשמשים לתיאור תנועות תרגום בין עצמים. תצורתם מוגדרת על ידי ערך אחד המייצג את כמות התרגום לאורך ציר ה- z של מסגרת הייחוס הראשונה שלהם.
כאן תוכלו לראות מפרקים מנסרתיים שונים במערכת אחת.
סוגים שונים של מניפולטורים תעשייתיים
בתעשיות משתמשים בסוגים רבים של מניפולטורים תעשייתיים בהתאם לדרישותיהם. חלקם מפורטים להלן.
- רובוט קואורדינטות קרטזיאני:
ברובוט תעשייתי זה, ציר 3 העיקרי שלו כולל מפרקים מנסרתיים, או שהם נעים זה בזה. רובוטים קרטזיים הם המתאימים ביותר לחלוקת דבק כמו בתעשיות הרכב. היתרון העיקרי של הקרטזיאנים הוא שהם מסוגלים לנוע בכיוונים לינאריים מרובים. וגם הם מסוגלים לבצע הכנסות ישר וקל לתכנות. החסרונות של הרובוט הקרטזיאני הם שהוא לוקח יותר מדי מקום מכיוון שרוב השטח ברובוט הזה אינו מנוצל.
- רובוט SCARA:
ראשי התיבות של SCARA מייצגים את זרוע הרובוט של הרכבת התאמה סלקטיבית או את זרוע הרובוט המבוססת על תאימות סלקטיבית. לרובוטים של SCARA יש תנועות דומות לזו של זרוע אנושית. מכונות אלה כוללות מפרק 'כתף' ו'מרפק 'יחד עם ציר' פרק כף היד 'ותנועה אנכית. לרובוטים של SCARA שני מפרקים מסתובבים ומפרק מנסרת אחד. לרובוטים של SCARA יש תנועות מוגבלות אך זה גם היתרון שלה מכיוון שהם יכולים לנוע מהר יותר מרובוטים אחרים עם 6 צירים. זה גם מאוד נוקשה ועמיד. הם משמשים בעיקר ליישום ייעודי הדורש תנועות נקודה לנקודה מהירות, חוזרות ונשנות כגון משטחים, משטחים DE, העמסת / פריקת מכונה והרכבה. חסרונותיו הם שיש לו תנועות מוגבלות והוא לא מאוד גמיש.
- רובוט גלילי:
זה בעצם זרוע רובוטית שנע סביב מוט בצורת גליל. מערכת רובוטית גלילית כוללת שלושה צירי תנועה - ציר התנועה המעגלי ושני הצירים הליניאריים בתנועה האופקית והאנכית של הזרוע. אז יש לו מפרק אחד מסתובב, מפרק גלילי אחד ומפרזמה אחד. כיום רובוט גלילי פחות בשימוש ומוחלף על ידי רובוטים גמישים ומהירים יותר אך יש לו מקום חשוב מאוד בהיסטוריה שכן הוא שימש למשימות התמודדות והחזקת הרבה לפני שפותחו רובוטים של שישה צירים. היתרון שלו הוא שהוא יכול לנוע הרבה יותר מהר מהרובוט הקרטזיאני אם לשתי נקודות יש רדיוס זהה. חסרונה בכך שהוא דורש מאמץ כדי להפוך ממערכת קואורדינטות קרטזית למערכת קואורדינטות גלילית.
- רובוט PUMA:
ה- PUMA (מכונה אוניברסלית ניתנת לתכנות להרכבה, או זרוע מניפולציה אוניברסלית לתכנות) היא הרובוט התעשייתי הנפוץ ביותר בהרכבה, פעולות ריתוך ומעבדות אוניברסיטאיות. זה דומה יותר לזרוע אנושית מאשר לרובוט SCARA. יש לו גמישות רבה יותר מאשר SCARA אבל זה גם מפחית את הדיוק שלו. אז הם משמשים בעבודה פחות מדויקת כמו הרכבה, ריתוך וטיפול בחפצים. יש לו 3 מפרקים מסתובבים אך לא כל המפרקים מקבילים, המפרק השני מהבסיס הוא אורתוגונלי למפרקים האחרים. זה הופך את PUMA לתואם בכל שלושת הצירים X, Y ו- Z. החיסרון שלו הוא הדיוק הנמוך שלו ולכן לא ניתן להשתמש בו ביישומים הדרושים לדיוק קריטי ודיוק גבוה.
- רובוטים קוטביים:
לפעמים זה נחשב לרובוטים כדוריים. מדובר בזרועות רובוט נייחות עם מעטפות עבודה כדוריות או כמעט כדוריות הניתנות למיקום במערכת קואורדינטות קוטבית. הם מתוחכמים יותר מרובוטים קרטזיים ו- SCARA אך פתרון הבקרה שלו הרבה פחות מסובך. יש לו 2 מפרקים מסתובבים ומפרק פריזמטי אחד ליצירת שטח עבודה כדורי. השימושים העיקריים שלה הם בטיפול בפעולות בקו ייצור ורובוט לקטוף ולמקם.
במונח של פרק כף היד יש לו שתי תצורות:
Pitch-Yaw-Roll (XYZ) כמו הזרוע האנושית ו- Roll-Pitch-Roll כמו פרק כף היד. פרק כף היד הוא הפופולרי ביותר מכיוון שהוא פשוט יותר ליישום מכני. הוא מציג תצורות יחיד שיכולות להיות מזוהות וכתוצאה מכך להימנע מהן בעת פעולה עם הרובוט. המסחר בין פשטות של פתרונות חזקים לבין קיומם של תצורות ייחודיות חיובי לתכנון פרקי כף היד, וזו הסיבה להצלחתו.