Какво е роботизирана ръка?
Връзки, стави и инструмент в края
A роботизирана ръкае набор от задвижвани сегменти-наречени връзки-свързани чрез моторизирани стави, с инструмент, монтиран в далечния край. Тези три части са цялата история: връзките осигуряват обхват, ставите осигуряват движение, а крайният ефект-захващач, заварчик или каквото и да изисква работата-върши действителната работа. Представете си собствената си ръка: кости, стави и ръка. Но „роботизираната ръка“ е само едно от няколкото имена за тази машина и те се използват взаимозаменяемо много по-често, отколкото би трябвало.
Роботизирана ръка срещу индустриален робот срещу кобот срещу манипулатор
Ето частта, която повечето сайтове пропускат: тези четири термина не стоят на едно и също ниво и един от тях означава нещо много специфично, щом сте в леенето под налягане.
Роботизирана ръкае ежедневното име за самия шарнирен хардуер-връзките, ставите и крайния ефектор, които току-що описахме.
A манипулатор, при леене под налягане, не е синоним на тази ръка-това е-роботът за изваждане: модулът, монтиран на машината за формоване, който достига във формата, захваща завършената част или плъзгач и я повдига всеки цикъл. Обикновено това е линеен, декартов дизайн, а не шарнирната ръка, която повечето хора си представят. Така че тук „манипулатор“ назовава конкретен робот за изваждане от формата, а не общия хардуер.
Аниндустриален роботе пълната машина във фабрика: ръката плюс нейния контролер и задвижваща система, създадени за производство. Всеки промишлен робот съдържа роботизирана ръка, но фразата сочи към цялата работна единица-така че истинската разлика между роботизираната ръка и промишления робот е част от пакетиран продукт.
A кобот(колаборативен робот) е подтип, определен от намерението, а не от формата. Това е роботизирана ръка, проектирана да работи безопасно заедно с хора-по-бавно, сила-ограничена, често не се изисква клетка. Въпросът за роботизираната ръка срещу кобота не е „кое кое е“, а „направена ли е тази ръка, за да споделя пространството с хората?“
Три неща, които хората грешат относно роботизираните ръце
1. Купуването на робот не автоматизира нищо.Една ръка сама по себе си не може да върши полезна работа, докато около нея няма система. Истинската автоматизация се нуждае от цялостно клетъчно-оборудване, сензори, безопасност, подаване на части и контролер, който да ги свързва. Ръката е един от компонентите на тази система, а не самата система.
2. Повторяемостта не е точност.Лист с данни, който се хвали с ±0,02 mm, почти винаги означава повторяемост-колко плътно ръката се връща в точката, за която е била научена-а не колко точно удря координата, която никога не е била обучавана. За всичко, което прилича на машинна обработка, тази празнина е от огромно значение.
3. Повече оси не са автоматично по-добри.Рамото с 6 оси е по-гъвкаво, но гъвкавостта, от която не се нуждаете, е просто добавена цена, сложност и повече места за въвеждане на грешки. Много задачи се изпълняват по-бързо и по-надеждно на рамо с 4 оси.
Как работи роботизираната ръка?
Веригата на движение
И така, как работи роботизираната ръка, момент след момент? Всяко движение върви по същата верига. Контролерът изчислява траекторията-къде трябва да бъде всяка става и кога. Той изпраща тези цели към серво моторите, които захранват задвижването. Всяко серво захранва редуктор, който разменя скоростта за въртящ момент, така че малък, бърз двигател може да движи тежка ръка бавно и прецизно. Това превръща съединение, а съединенията заедно позиционират крайния ефектор, който върши действителната работа-захващане, заваряване, разпределяне. И това е затворен цикъл: енкодерите на всяка връзка съобщават реалната си позиция обратно на контролера, който коригира в движение.
Оси и степени на свобода
Всичко в тази верига служи на една цел: да поставите инструмента там, където имате нужда, под ъгъла, от който се нуждаете. Ето каквоосиистепени на свободаопишете-и това е мястото, където много решения за покупка тихо се объркват.
Всяка ос е една става, която се движи независимо; броят на независимите движения е степените на свобода на ръката. При стандартно рамо с 6 оси работата се разделя чисто на две половини.Позиция на дръжката на оси 1–3-те привеждат инструмента до точка в пространството (наляво/надясно, напред/назад, нагоре/надолу).Ориентация на дръжката на оси 4–6-те задават ъгъла на инструмента, след като е там (завъртане, наклон и отклонение на китката).
Това разделяне е цялото правило за избор. Попитайте какво всъщност изисква вашият процес:
Заваряванеима нужда от горелката да срещне шева под определен ъгъл и да я задържи, докато следва фугата. Само позицията не може да направи това-имате нужда от ориентация на китката. Ето защо заваряването е почти винаги6-ос.
Палетизираненай-вече означава да изберете кутия, да повдигнете, да я завъртите, да я поставите плоска. Нагоре-надолу плюс завъртане го покрива, така че a4-осръката върши работата по-бързо и по-евтино, с по-малко грешки.
Кратко основно правило: трябва да наклоните или завъртите инструмента, за да свършите работата? Помислете за 6 оси. Само движение нагоре-надолу и въртене? 4 може да са достатъчно.
Какво всъщност правят сензорите
Една ръка е толкова добра, колкото усещането й за това къде се намира-и какво докосва. Три вида сензори носят този товар, но те нямат еднакво значение.
Енкодеридокладвайте позицията на съединението-гръбнака на затворения цикъл. Разликата, която всъщност ви ухапва, е абсолютните срещу инкременталните енкодери. Инкрементален енкодер отчита движението от мястото, където е стоял при включване-захранване, така че след прекъсване на захранването или смяна на превключването на превключването често трябва да изпълни -програма за връщане към началната позиция, преди да може да работи. Абсолютният енкодер съхранява реалната си позиция, независимо дали е включен или не. Представете си понеделник сутрин: рамо с абсолютни енкодери се включва, като вече знае къде се намира всяка връзка; един на инкрементални енкодери може първо да трябва да обхожда обратно до начална справка. При всяка смяна на смяна и прекъсване това престава да бъде бележка под линия.
Сензори-за въртящ моментдайте на ръката усещане за допир. Усещането за контактна сила-вместо сляпото придвижване до позиция-е това, което прави възможно вмъкването (поставяне на част без задръстване) и шлайфането или полирането (придвижване на повърхността при постоянен натиск).
Визияборави се с неизвестното: когато частите пристигнат незакрепени-разхлабени в контейнера или на различни места на колана-той ги локализира, така че ръката да се адаптира, вместо да очаква частта на едно обучено място.
Препратки към сензори-за въртящ момент: [https://arxiv.org/pdf/2103.11123]
Кинематика на обикновен английски
Въведете координата и ръката просто отива там. Зад това стои обратната кинематика и най-чистият начин да го усетите е собствената ви ръка.
Протегнете чаша на масата. Не сте изчислили нищо,-но мозъкът ви мигновено е изчислил докъде да огънете рамото, лакътя и китката си, за да кацнете ръката си точно там. Това е обратна кинематика: започнете от мястото, където трябва да бъде инструментът, и решете назад за ъглите на ставите, които го поставят там.
Кинематиката напред е обратното пътуване-предвид ъглите на ставите, къде свършва ръката? По-лесно за изчисляване, но по-рядко това, от което всъщност се нуждаете.
Всяко движение, което прави ръката ви, контролерът тихо решава предна и обратна кинематика: вие назовавате дестинацията, той намира ъглите. Това е целият трик-не се изисква стена от формули.
Препратки към кинематиката на ръката на робота: [https://arxiv.org/pdf/2303.09645]
Откъде наистина идва прецизността
Перфектното кинематично решение все още не е правилно, ако хардуерът не може да го издържи. Истинската прецизност идва от три физически неща, които се комбинират.
Редуктори-подходящ тип, точно място. RV редукториседи в основата и по-ниските оси: твърд, конструиран да издържи тежки товари при достигане.Хармонични (вълнови-деформационни) редукториседи в китката: компактен, лек, почти-нулева реакция, за места, където полезният товар е малък, но прецизността е критична. Поставете хармонично задвижване там, където е мястото на фургона и рамото се огъва при натоварване-не става въпрос кое е „по-добро“, а къде всеки пасва.
Твърдост.Всяко отклонение в структурата се показва увеличено на върха на инструмента: малка ъглова деформация на съединението се превръща в голяма грешка на метър разстояние. Твърдо рамо държи преподаваната точка под товар; гъвкавият се отклонява от него веднага щом полезният товар или движението се променят. Това е голяма причина две ръце с почти-идентични спецификации да не работят еднакво.
Топлинен дрейф.Докато двигателите и зъбните колела работят, те се затоплят, металът се разширява и позицията на инструмента се измества-обикновено най-много през първия час след студен старт. Ето защо високо{2}}прецизната работа започва със загряване-: прокарайте ръката, докато достигне топлинно стабилно състояние, след което се доверете на цифрите. Виждали сме студено-стартиране, тихо разбиване на първите-проверки на статии, за които всички обвиняваха програмирането.
Практическата версия: имате нужда от ±0,02 mm-повторяемост на класа за първата-проверка на артикула? Не измервайте на студена машина-оставете я първо да загрее.
Основните видове роботизирани ръце
Шарнирен (6-ос)
Theсъчленен робот-обикновено a6-ос ръка-е по подразбиране с причина: това е най-гъвкавата форма, с обсег на ориентация за работа под почти всеки ъгъл. Покрива най-широката гама от дейности: заваряване, монтаж, обслужване на машини, товарене и разтоварване. Компромисът-е разходите и сложността на програмирането-цялата тази свобода трябва да бъде платена и преподавана.
Кога не трябва да го използвате:за чиста висока{0}}скорост, лек-и-място (Delta е по-бърз) или просто плоско прехвърляне отгоре-надолу (SCARA го прави по-евтино).
СКАРА
A SCARA роботпритежава бърза работа отгоре-надолу върху равна равнина-високо-скоростно избиране-и-място, сглобяване, дозиране. Той е бърз, достъпен и твърд в хоризонталната равнина, което е точно мястото, където се случват тези задачи. Ограниченията са обратната страна: малка вертикална свобода и слаб контрол на ориентацията, така че в момента, в който дадена задача се нуждае от инструмента под ъгъл или истинска сръчност нагоре-надолу, SCARA не е вашата ръка.
Декартово / портално
Когато имате нужда от голяма работна обвивка, но движението е просто и праволинейно-, aкартезианскиилипортален роботпасва. Неговите удари са лесни за разбиране и могат да бъдат персонализирани до почти всякакъв размер, което го прави естествен за преместване на големи части или товарене в-стил на ферма. Компромис-: заема много пространство, предлага малка способност за ориентация и няма да спечели по скорост. На другата крайност е малък полезен товар, който изисква изключителна скорост.
Делта/паралелна-връзка
A Делта, илипаралелен{0}}робот за връзка, е създаден за едно нещо: невероятна скорост при много нисък полезен товар. Неговата паралелна структура го прави най-бързата ръка на пода за високо{1}}скоростно сортиране в храни, фармацевтика и електроника-и се комбинира естествено с визия за произволно избиране. Но тази скорост се купува с полезен товар: Delta носят много малко, работят в плитка обвивка-с форма на купа и са грешният инструмент за нещо тежко. Това са всички конвенционални индустриални оръжия. Още един клас е създаден специално за споделяне на пространство с хората.
Колаборативни оръжия (коботи)
A колаборативен роботе създаден да работи в близост до хора без клетка-което го прави бърз за разгръщане, лесен за придвижване между задачи и е много подходящ за смесени линии от хора-роботи и работа с голям-микс, малък-обем.
Но тази безопасност си има цена и си струва да я споменем. В -ограничен режим-режимът, който му позволява да работи в клетка-свободно-коботът е по-бавен и коботите обикновено носят по-малко полезен товар от индустриалните оръжия. И „съвместно“ не означава „незадължителна оценка на риска“: остър инструмент или тежка част в края все още се нуждае от такъв. Така че честното рамкиране накобот срещу индустриален роботне е по-безопасно-в сравнение с-опасно; това е различна търговия.
Преценката: често човешко взаимодействие + нисък-до-умерен такт + тясно пространство → кобот си заслужава. Висок такт, тежък полезен товар или оградена-зона за автоматизация → конвенционална ръка с подходяща защита ще го победи. Често срещаната грешка е да си купиш кобот, за да постигнеш агресивно такт време, след което да го пуснеш със сила-ограничена скорост и така или иначе да пропуснеш целта. И има един клас, който почти всеки водач пропуска-което се оказва нашата домашна територия.
Роботи за изваждане-за шприцване
Анробот за изваждане-за шприцване(често наричанIMM робот-три-серво манипулатор или по-простсъбирач на леяза врати и плъзгачи) достига до формата в момента, в който се отвори, отстранява готовата част, отделя плъзгача и може да постави вложки за следващия изстрел.
Това, което го прави свой собствен тип-а не просто декартова ръка, паркирана върху машина за формоване-е времето. Той е синхронизиран с цикъла на формоване: всяко движение е хореографирано около отварянето и затварянето на матрицата, така че оставането на място за част от секундата или забавя цикъла, или рискува инструмента. Това дълбоко свързване е причината-ръката с общо предназначение рядко да върши тази работа добре.
6-те характеристики, които решават дали една ръка може да свърши вашата работа
Полезен товар
Theполезен товар на роботаспецификацията е мястото, където изборът първо се обърка, защото хората оразмеряват според теглото на детайла и забравят хардуера, който го държи. Част от 8 kg на 4 kg грайфер е натоварване от 12 kg-така че имате нужда от поне 12 kg-рамо с номинал, а не 8 kg. И теглото не е цялата история: колкото по-далеч стои товарът от фланеца на китката, толкова по-голям момент създава, така че извън{9}}централната или удължена част се държи като още по-тежка. Размер на частта + грайфер + отместване на обхвата, никога само частта.
Обхват срещу работен плик
Информационен листобхвате най-голямото разстояние, което ръката може да измине-но това не е пространството, което всъщност можете да използвате. Истинскоторобот работен плике бучка, неправилен обем и във външния си ръб ръката може да докосне точка, но често не може да я достигне в ориентацията, от която се нуждае вашата работа. Близо до основата и извън най-крайния пръстен са ефективно мъртви зони. Така че прочетете обхват срещу работна обвивка като „максимално разтягане“ срещу „използваемо, пълно{2}}работно пространство“-и дизайн за последното.
Повторяемост срещу точност
Това е спецификацията, която почти всеки чете погрешно.
Повторяемосте способността да се връщате към една и съща точка отново и отново-дори тази точка да е изключена. Повторяемост ±0,05 mm означава, че ръката удря едно и също място с точност до 0,05 mm всеки път; не казва нищо за това дали това място е това, което всъщност сте искали.
точносте различната, по-трудна способност за достигане на правилната точка в пространството. Почти всеки номер на лист с данни е повторяем.
За заваряване или палетизиране-научете точката веднъж, повтаряйте я завинаги-повторяемостта е всичко, от което се нуждаете. Точността става критична само при абсолютно позициониране: офлайн програмиране или пускане на преподадена пътека върху нова част без повторно-обучение. Казано направо: ±0,05 mm е способността за връщане точно в същата грешна точка.
Скорост и време на цикъл
Скоростта на листа с данни е пикова-максимална скорост на ставата, ненатоварена, в прав пакет. Вашата линиявреме на цикъле изграден от всичко, което се спука, оставя навън. Реалното движение прекарва време в ускоряване и забавяне при всяко движение; при планиране на пътя около завои и препятствия; в гнездото при всяко избиране и поставяне, докато грайферът се отваря или затваря; и вI/O ръкостискания, където рамото чака сигнал от конвейер, PLC или машина. Добавете реален полезен товар и максималната скорост пада още повече. Ето защо каталожният номер никога не е равентактно време.
Ако имате нужда от реален, симулирайте го-или помолете вашия интегратор да изчисли времето за цикъл на вашия действителен път и полезен товар, а не на спецификациите.
Брадви
Ето го само решението. Попитайте:
Трябва ли инструментът да се накланя, обръща или приближава под ъгъл? →6 оси.
Трябва ли да заобиколи препятствие или да задържи сложна поза? →6 оси.
Работата плоска ли е-нагоре/надолу плюс завъртане, за да я поставите? →4 осие достатъчно.
Повече оси не е безплатно надграждане: всяка допълнителна ос добавя разходи, повече програмиране и още една връзка за поддръжка. Така че4 оси срещу 6 осивъпросът всъщност е „коя е най-малката сръчност, която ми върши работата?“-купете това, не повече.
Околна среда
Последната спецификация се пропуска, докато не ухапе: средата оразмерява ръката толкова, колкото и задачата. Заваряването отделя пръски и топлина, така че вие искате конструкция,-устойчива на пръски, топлина-. Шлифоването и отстраняването на мухли изхвърлят фин прах, което изисква висок IP рейтинг и добро уплътнение. Шприцоването работи горещо, така че температурният рейтинг е от значение. имонтаж на робот-под, обърната, стена или релса-променя както това, което ръката може да достигне, така и колко твърда е тя.
Как да изберем роботизирана ръка по приложение
Заваряване
Заваряването е aробот за заваряванехарактерна работа на и се нуждае от 6 оси-горелката трябва да срещне шева под ъгъл и да го задържи. Освен това, наблюдавайте три неща, които листът със спецификации няма да забележи: тънка китка, която може да се гмурне в детайла без сблъсък; вътрешно прокарване на кабела и маркуча (облечете-навън), така че проводниците да не се закачат или износват в частта; и позиционер в координирано движение, за да завъртите частта в обхват. Добавете защита от пръски и топлина и иматеробот заваръчна клетка, не само ръка. [Линия за заваряване →]
Палетизиране
A робот за палетизиранеобикновено иска 4 оси-задачата е повдигане, завъртане, поставяне плоско и две допълнителни оси не купуват нищо тук. Това, от което се нуждае, е висок полезен товар, съчетан с дълъг обхват, така че да може да изгради пълен стек без препозициониране. Две неща решават дали работи добре: планирането на модела (как кутиите се вместват, слой по слой, в стабилен палет) и захващащото устройство. Това последното е тихият капан-извитите, гъвкави или неправилни продукти са трудни за надеждно хващане и краят-на-инструментите за ръка, а не роботът, обикновено е мястото, където проектите за палетизиране спират. [Линия за палетизиране →]
CNC / Обслужване на машини
A робот за обслужване на машинизарежда суровини и разтоварва готови части-просто на теория, интеграция-тежка на практика. Истинската работа е времето. Двоен грайфер (завършена част в едната челюст, необработена заготовка в другата) прекъсва цикъла, като разменя и двете в едно посещение. И роботът живее или умираCNC зарежданеръкостискания: той говори с машината през I/O, изчаква сигнала за-отворена врата и подрежда влизането си така, че никога да не посяга, преди вратата да се освободи или патронникът да се освободи. Объркайте това време и ще сринете инструмента. [Линия за поддръжка на машина →]
Подбор и поставяне / Пресиране
Висока-скоростробот за избор и поставянеработа и преса хранене на живо и умре на такт и време. Бързите, леки пневматични хващачи поддържат ритъма, но не-подлежи на обсъждане е времето за безопасност: при подаване на пресата рамото влиза и изчиства определена зона за безопасност, синхронизирана с матрицата, и трябва да бъде напълно извадена, преди буталката да слезе. Тук няма резерв за късно излизане. Когато частите също се нуждаят от плътно разположение, повторяемостта определя избора. [Натиснете захранващата линия →]
Инжекционно формоване Изваждане-
Зашприцоване изваждане-, изборът включва колко здраво манипулаторът се свързва с пресата. Трябва да се поддържа в крачка с цикъла на формоване, влизайки във формата за част от-секундата, в която се отваря, и се изчиства, преди да се затвори. Така че синхронизирането на цикъла, а не необработената скорост, е спецификацията, която има значение.
Три детайла на приложение решават останалото: извадете-прецизност за чисто повдигане на деликатните части от кухината, надеждно отделяне на плъзгача и, заавтоматизация на вмъкване на формоване, точността на поставяне за поставяне на вложки в матрицата преди изстрела. Това е нашата основна линия-съвместима с вашата машина и форма, а не продадена от рафта. [Линия за изваждане-изваждане под налягане →]
Заключение
Изборът на роботизирана ръка всъщност не означава избор на машина. Става дума за превеждане на вашата част, вашия такт и оформление в система, която действително работи-поради което ръката винаги е само половината от решението и рядко трудната половина.
Така че, преди да направите кратък списък с един модел, направете три неща:
Претеглете реалния товар- вашата част плюс грайфер плюс всяко отместване на обхвата, не само частта.
Определете вашия истински такт- пълният цикъл с ускорение, задържане и I/O ръкостискания, а не пиковата скорост на листа с данни.
Решете какво всъщност купувате -само ръката или ръката плюс захвата и контролите, от които се нуждае, за да свърши действително работата.
Вземете правилно тези три и вече сте пред повечето купувачи, защото посочвате резултат вместо робот.
Когато сте готови, изпратете ни вашето тегло на детайла (с грайфер), вашето целево време за цикъл и вашето оформление-и ние ще се върнем със спецификация, която отговаря на работата, а не с общ каталожен номер.
Изпратете ни вашите спецификации и ние ще ви помогнем да изберете →
ЧЗВ
Каква е разликата между роботизирана ръка, индустриален робот, кобот и манипулатор?
Роботизираната ръка е самият хардуер. Индустриален робот добавя контролера и задвижва. Кобот работи безопасно близо до хора. При леене под налягане „манипулатор“ означава робот-изваждане.
Повторяемостта същото ли е като точността?
Не. Повторяемостта означава връщане към една и съща преподавана точка всеки път, дори и да е грешна. Точността изобщо означава достигане до правилната точка. Повечето таблици с данни цитират повторяемост.
Имам ли нужда от рамо с 6 оси или са достатъчни 4 оси?
Ако инструментът трябва да се накланя или ъгъл - като заваряване - преминете към 6-ос. Ако работата е плоска, горе-долу плюс въртене, 4 оси е по-евтино и достатъчно.
Защо 8-килограмова част се нуждае от повече от 8-килограмово-рамо?
Полезният товар трябва да включва грайфера. Част от 8 kg на 4 kg грайфер е натоварване от 12 kg, така че рамото се нуждае от рейтинг от поне 12 kg.
Каква е разликата между обхвата на ръката и действителния му работен плик?
Обхватът е максималното разтягане на лист с данни. Работният плик е реално използваемото пространство - по-малко, неправилно, с мъртви зони близо до основата и при пълно разширение.
