Що таке роботизована рука?
Ланки, з’єднання та інструмент у кінці
A роботизована рукаце набір сегментів із приводом,-які називаються зв’язками-, з’єднаних моторизованими шарнірами з інструментом, встановленим на дальньому кінці. Ці три частини — це вся історія: ланки забезпечують досяжність, з’єднання забезпечують рух, а кінцевий елемент-захват, зварювальник чи будь-яка інша робота-виконує фактичну роботу. Уявіть власну руку: кістки, суглоби та кисть. Але «роботична рука» — це лише одна з кількох назв цієї машини, і вони взаємозамінні вживаються набагато частіше, ніж слід.
Роботизована рука проти промислового робота проти кобота проти маніпулятора
Ось частина, яку більшість сайтів пропускають: ці чотири терміни не знаходяться на одному рівні, і один із них означає щось дуже конкретне, коли ви займаєтесь литтям під тиском.
Роботизована рукаце повсякденна назва самого шарнірного обладнання-ланок, з’єднань і кінцевого ефектора, який ми щойно описали.
A маніпулятор, у литві під тиском, не є синонімом цієї руки-це робот-витяг: пристрій, встановлений на формувальній машині, який проникає у форму, захоплює готову деталь або бігунок і піднімає її кожного циклу. Зазвичай це лінійна, декартова конструкція, а не шарнірна рука, яку більшість людей уявляють. Тож тут «маніпулятор» називає конкретного робота-виймача, а не загальне обладнання.
Анпромисловий роботце повна машина на заводі: рукоятка плюс її контролер і система приводу, створені для виробництва. Кожен промисловий робот містить роботизовану руку, але ця фраза вказує на всю робочу одиницю-тому справжньою відмінністю між роботизованою рукою та промисловим роботом є частина чи упакований продукт.
A кобот(колаборативний робот) — це підтип, який визначається наміром, а не формою. Це роботизована рука, розроблена для безпечної роботи поруч із людьми-повільніше, з-обмеженою силою, часто без використання клітки. Питання роботизованої руки проти кобота полягає не в тому, «яка є яка», а в тому, «чи ця рука створена, щоб ділити простір з людьми?»
Три речі, які люди помиляються щодо роботизованих рук
1. Купівля робота нічого не автоматизує.Рука сама по собі не може виконувати корисну роботу, поки навколо неї не буде системи. Для справжньої автоматизації потрібна повна комірка-кріплення, датчики, безпека, подача деталей і контролер, який зв’язує це разом. Рука є одним із компонентів цієї системи, а не сама система.
2. Повторюваність – це не точність.Таблиця даних, що вихваляється приблизно ±0,02 мм, майже завжди означає повторюваність-наскільки міцно рука повертається до точки, про яку її навчали-а не наскільки точно вона влучає в координату, про яку її ніколи не навчали. Для всього, що нагадує механічну обробку, цей зазор має величезне значення.
3. Більше осей автоматично не означає краще.6-осьова рукоятка є більш гнучкою, але гнучкість вам не потрібна, це лише додаткова вартість, складність і більше місць для внесення помилок. Багато завдань виконуються швидше та надійніше на 4-осьовому кронштейні.
Як працює роботизована рука?
Ланцюг руху
Отже, як працює роботизована рука від моменту до моменту? Кожен рух проходить по одному ланцюжку. Контролер розраховує траєкторію,-куди має бути кожен суглоб і коли. Він надсилає ці цілі до серводвигунів, які забезпечують привід. Кожен сервопривід живить редуктор, який змінює швидкість на крутний момент, тому маленький швидкий двигун може рухати важку руку повільно й точно. Це перетворює з’єднання, а з’єднання разом розміщують кінцевий ефектор, який виконує фактичну роботу-захоплення, зварювання, розподілення. І це замкнутий цикл: кодери на кожному з’єднанні повідомляють про своє реальне положення контролеру, який коригує на льоту.
Осі та ступені свободи
Усе в цьому ланцюжку служить одній меті: розмістити інструмент там, де він вам потрібен, під потрібним вам кутом. Ось щосокириіступенів свободиопишіть-і саме тут багато рішень про покупку тихо помиляються.
Кожна вісь — це один суглоб, який рухається незалежно; кількість незалежних рухів — це ступені свободи руки. На стандартному 6-осьовому кронштейні робота чітко розділяється на дві половини.Положення ручки осей 1–3-вони переміщують інструмент у точку простору (вліво/вправо, вперед/назад, угору/вниз).Орієнтація ручки осей 4–6-вони встановлюють кут інструмента, коли він там (поворот, кут і відхилення зап’ястя).
Цей поділ і є всім правилом відбору. Запитайте, що насправді вимагає ваш процес:
Зварюванняпотрібно, щоб пальник зустрівся зі швом під певним кутом і утримував його, стежачи за з’єднанням. Лише положення не може зробити це-вам потрібна орієнтація зап’ястя. Тому зварювання – це майже завжди6-осьовий.
Палетуванняздебільшого означає підняти коробку, підняти, повернути, поставити її рівно. Вгору-вниз плюс обертання покриває його, тому a4-осьовийрука виконує роботу швидше та дешевше, з меншою кількістю помилок.
Коротке емпіричне правило: потрібно нахилити або повернути інструмент, щоб виконати роботу? Подумайте про 6 осей. Тільки рухатися вгору-вниз і обертатися? 4 може бути достатньо.
Що насправді роблять датчики
Рука настільки хороша, наскільки вона добре відчуває, де вона-і чого торкається. Три типи датчиків несуть це навантаження, але вони не однаково важливі.
Кодериповідомляти про позицію суглоба-основу замкнутого циклу. Різниця, яка насправді вас кусає, полягає в тому, що абсолютні та інкрементні кодери. Інкрементальний кодер підраховує переміщення з того місця, де б він не знаходився під час-увімкнення живлення, тому після відключення живлення або зміни перемикання передач рука часто має виконати -програму повернення до початкового положення, перш ніж вона почне працювати. Абсолютний кодер зберігає своє реальне положення незалежно від того, чи включено він чи ні. Уявіть ранок понеділка: рука з абсолютними кодерами починає працювати, уже знаючи, де знаходиться кожен шарнір; одному з інкрементних кодерів, можливо, спочатку доведеться переповзти назад до домашнього посилання. Через кожну зміну зміни та відключення це перестає бути приміткою.
Датчики-силового моментудати руці відчуття дотику. Відчуття контактної сили-а не сліпе переміщення в певне положення-це те, що робить можливим вставлення (встановлення деталі без заклинювання) і шліфування чи полірування (переміщення поверхні під постійним тиском).
Баченнясправляється з невідомим: коли деталі надходять незакріпленими-розсипаними в контейнері або в різних місцях на поясі-вона визначає їх, щоб рука адаптувалася замість того, щоб очікувати деталь в одному вивченому місці.
Посилання на датчики-силового моменту: [https://arxiv.org/pdf/2103.11123]
Кінематика простою англійською мовою
Ви вводите координати, і рука просто йде туди. За цим стоїть зворотна кінематика, і найчистіший спосіб відчути це — власна рука.
Дотягніться до чашки на столі. Ви нічого не обчислювали,-але ваш мозок миттєво визначив, як далеко потрібно зігнути плече, лікоть і зап’ястя, щоб ваша рука була точно туди. Це обернена кінематика: починайте з того місця, де має бути інструмент, і вирішуйте назад для кутів з’єднання, які ставлять його туди.
Пряма кінематика – це зворотний шлях-з огляду на кути з’єднання, куди потрапляє рука? Легше обчислити, але рідше те, що вам насправді потрібно.
Кожен рух вашої руки, контролер спокійно вирішує пряму та зворотну кінематику: ви називаєте пункт призначення, він знаходить кути. Ось і вся хитрість-не потрібна стіна формул.
Посилання на кінематику рук робота: [https://arxiv.org/pdf/2303.09645]
Звідки справді приходить точність
Ідеальне кінематичне рішення все одно приземляється неправильно, якщо апаратне забезпечення не витримує його. Справжня точність випливає з трьох фізичних факторів, які поєднуються.
Редуктори-правильного типу, потрібного місця. Редуктори RVсидіти в основі та нижній осі: жорсткі, створені для того, щоб витримувати важкі вантажі на досяжності.Редуктори гармоній (-хвилі деформації).сидить на зап’ясті: компактний, легкий, майже{0}}нульовий люфт, для місць, де корисне навантаження невелике, але точність має вирішальне значення. Розмістіть гармонічний привід там, де належить автофургону, і рука згинається під навантаженням-справа не в тому, який «кращий», а в тому, де кожен підходить.
Жорсткість.Будь-яка похибка в структурі збільшена на кінчику інструмента: крихітне кутове відхилення на стику стає великою похибкою за метр. Жорстка рука утримує навчальну точку під навантаженням; гнучкий один дрейфує від нього, як тільки корисне навантаження або рух змінюється. Це вагома причина, чому дві руки з майже-ідентичними специфікаціями не працюють однаково.
Тепловий дрейф.Коли двигуни та шестерні працюють, вони нагріваються, метал розширюється, а положення інструменту зміщується-зазвичай найбільше протягом першої години після холодного запуску. Ось чому високо{2}}точна робота починається з розігріву-: проведіть рукою, доки вона не досягне температурного стабільного стану, а потім довіртеся цифрам. Ми бачили, як холодний-початок дрейфу тихо руйнував першу-перевірку статей, у якій усі звинувачували програмування.
Практичний варіант: потрібна повторюваність класу ±0,02 мм-для першої-перевірки виробу? Не вимірювайте на холодній машині-дайте їй спочатку розігрітися.
Основні види роботизованих рук
Шарнірний (6-осьовий)
Theшарнірний робот-зазвичай a6-осьовий рука-недаремно використовується за замовчуванням: це найгнучкіша форма з орієнтацією, що дозволяє працювати майже під будь-яким кутом. Він охоплює найширший спектр робіт: зварювання, складання, обслуговування машини, навантаження та розвантаження. Компромісом є-це вартість і складність програмування-. За всю цю свободу потрібно платити та навчати.
Коли не можна використовувати:для чистої високої-швидкості, легкого вибору-і-місця (Delta швидший) або простої плоскої передачі зверху-вниз (SCARA робить це дешевше).
СКАРА
A Робот SCARAмає швидку роботу зверху-вниз на плоскій площині-високу-швидкість підбору-та-розміщення, складання, дозування. Він швидкий, доступний і жорсткий у горизонтальній площині, саме там і виконуються ці роботи. Обмеження є зворотною стороною: мало вертикальної свободи та слабкий контроль орієнтації, тож у той момент, коли для виконання завдання потрібен інструмент під кутом або реальна вправність угору-вниз, SCARA — не ваша рука.
Декартова / Портальна
Якщо вам потрібен великий робочий конверт, але рух є простим і прямим-, aкартезіанськийабопортальний роботпідходить. Його штрихи легко зрозуміти, і їх можна налаштувати майже до будь-якого розміру, що робить його природним для переміщення великих частин або завантаження-у стилі ферми. Компроміс-: він займає багато місця на підлозі, забезпечує низьку здатність орієнтуватися та не виграє у швидкості. На іншому полюсі – невелике корисне навантаження, яке вимагає надзвичайної швидкості.
Дельта/паралельний-зв’язок
A Дельта, абопаралельний-робот, створений для однієї речі: неймовірної швидкості при дуже низькому корисному навантаженні. Його паралельна структура робить його найшвидшою рукою на підлозі для високо{1}}швидкісного сортування продуктів харчування, фармацевтики та електроніки-і він природно поєднується з баченням для випадкового вибору. Але ця швидкість купується корисним навантаженням: Delta несуть дуже мало, працюють у неглибокій чаші-конверта та є неправильним інструментом для чогось важкого. Усе це звичайна промислова зброя. Ще один клас створений спеціально для того, щоб ділити простір з людьми.
Спільна зброя (коботи)
A колаборативний роботстворено для роботи поблизу людей без клітки,-що дозволяє швидко розгортати, легко переміщатися між завданнями та добре підходить для змішаних ліній людей-роботів і високо-змішаної, мало-роботи.
Але ця безпека має свою ціну, і її варто назвати. У примусовому-обмеженому режимі-режимі, який дозволяє працювати в клітці-вільно-кобот повільніший, і кобот зазвичай несуть менше корисного навантаження, ніж промислова зброя. І «співпраця» не означає «оцінка ризику необов’язкова»: гострий інструмент або важка деталь на кінці все одно потрібен. Отже, чесне обрамленнякобот проти промислового роботане безпечніше-пор-небезпечніше; це інша торгівля.
Вирок: часта взаємодія з людьми + низький-–-помірний такт + обмежений простір → кобот заслужив своє. Високий такт, важке вантажопідйомність або огороджена-зона автоматизації → звичайна рука з належною охороною переможе це. Поширена помилка полягає в тому, що купують кобота, щоб досягти агресивного часу такту, а потім запускають його на-обмеженій швидкості та все одно не влучають у ціль. І є один клас, який майже кожен гід пропускає-і це наш рідний майданчик.
Роботи-для лиття під тиском
Анробот для лиття під тиском-(часто називають anРобот IMM-трьох{1}}сервоманіпулятор або простішийзбирач литниківдля воріт і полозів) потрапляє в форму, коли вона відкривається, видаляє готову частину, відокремлює бігунок і може розмістити вставки для наступного знімка.
Що робить його особливим типом-а не просто декартову руку, припарковану на формувальній машині-це час. Він синхронізований із циклом формування: кожен рух орієнтований на відкриття та закриття форми, тому перебування на частку секунди з місця або сповільнює цикл, або створює ризик для інструмента. Через цей глибокий зв’язок універсальні-руки рідко справляються із цією роботою.
6 специфікацій, які вирішують, чи зможе рука виконувати вашу роботу
Корисне навантаження
Theкорисне навантаження роботаспецифікація – це те, де вибір спочатку йде не так, тому що люди підбирають вагу деталі та забувають про апаратне забезпечення, яке її тримає. Деталь вагою 8 кг на захваті вагою 4 кг — це навантаження 12 кг-тому вам потрібна принаймні рука вагою 12 кг-, а не 8 кг. І вага — це ще не все: чим далі вантаж розташовується від фланця зап’ястя, тим більший момент він створює, тому не{9}}центральна або розширена частина поводиться як ще важча. Розмір до деталі + захват + зміщення досяжності, ніколи лише деталь.
Охоплення та робочий конверт
Технічний паспортдосяжністьце найбільша відстань, яку може простягнути рука-, але це не той простір, який ви можете використати. Справжнійробота конвертце грудкуватий, неправильний об’єм, і на його зовнішньому краї рука може торкатися точки, але часто не може досягти її в орієнтації, яка потрібна для вашої роботи. Близько до основи та на крайньому кільці є фактично мертві зони. Тож читайте охоплення проти робочого конверта як «максимального розтягування» проти «придатного для використання, повноцінного{2}}робочого простору»-і дизайну для останнього.
Повторюваність проти точності
Це специфікація, яку майже всі читають неправильно.
Повторюваністьце можливість повертатися до тієї самої точки знову і знову-навіть якщо ця точка вимкнена. Повторюваність ±0,05 мм означає, що рука щоразу торкається однієї точки з точністю до 0,05 мм; це нічого не говорить про те, чи це місце те, яке ви насправді хотіли.
Точністьце інша, важча здатність досягти правильної точки в просторі. Майже кожен номер таблиці даних повторюється.
Для зварювання чи палетування-навчіть один раз, повторюйте це назавжди-повторюваність — це все, що вам потрібно. Точність стає критичною лише за умови абсолютного позиціонування: офлайн-програмування або перенесення навченого шляху на нову деталь без повторного -навчання. Відверто кажучи: ±0,05 мм – це здатність точно повернутися до тієї самої неправильної точки.
Швидкість і час циклу
Швидкість у таблиці даних – це пікова-максимальна швидкість з’єднання, без навантаження, у прямій серії. Твоя лініячас циклубудується з усього, що лопне, виходить. Реальний рух витрачає час на прискорення та сповільнення кожного руху; у плануванні шляху навколо поворотів і перешкод; у тримачі на кожному місці, коли захват відкривається або закривається; і вРукостискання введення/виведення, де рука очікує на сигнал від конвеєра, ПЛК або машини. Додайте справжнє корисне навантаження, і максимальна швидкість знизиться ще більше. Тому каталожний номер ніколи не збігаєтьсятактний час.
Якщо вам потрібен справжній, змоделюйте його-або попросіть свого інтегратора оцінити час циклу на вашому фактичному шляху та корисному навантаженні, а не в технічних характеристиках.
Сокири
Ось тільки рішення. запитати:
Чи потрібно інструмент нахиляти, повертати чи наближати під кутом? →6 осей.
Йому потрібно обійти перешкоду чи утримувати складну позу? →6 осей.
Чи є робота плоскою-вгору/вниз, а також поворот, щоб її розмістити? →4 осідостатньо.
Більше осей не є безкоштовним оновленням: кожна додаткова вісь збільшує вартість, більше програмування та ще одне з’єднання для обслуговування. Отже4 осі проти 6 осейнасправді питання полягає в тому, "яка найменша спритність виконує мою роботу?"-купіть це, не більше.
Навколишнє середовище
Останню специфікацію пропускають, доки вона не кусає: середовище збільшує руку так само, як і завдання. Під час зварювання утворюються бризки та тепло, тож вам потрібна -стійка до бризок,-термостійка конструкція. Під час шліфування та видалення задирок утворюється дрібний пил, що вимагає високого класу захисту IP та хорошої герметичності. Лиття під тиском працює гаряче, тому температурний рейтинг має значення. Ікріплення робота-підлога, перевернута, стіна чи рейка-змінює те, до чого може дотягнутися рука, і наскільки вона жорстка.
Надішліть нам свою вагу деталі, тривалість циклу та макет - ми надамо для вас специфікацію плеча →
Як вибрати роботизовану руку за призначенням
Зварювання
Зварювання - це азварювальний роботФірмова робота, і для цього потрібно 6 осей-факел має стикатися зі швом під кутом і утримувати його. Крім того, слідкуйте за трьома речами, які не будуть помічені специфікацією: тонке зап’ястя, яке може занурюватися всередину заготовки без зіткнення; внутрішня прокладка кабелю та шланга (витяг-назовні), щоб проводи не зачепилися та не зношувалися деталлю; і позиціонер у скоординованому русі, щоб розгойдувати частину так, щоб вона була досягнута. Додайте захист від бризок і тепла, і ви отримаєтеробот зварювальний осередок, а не тільки руку. [Лінія зварювання →]
Палетування
A робот для палетуваннязазвичай потрібні 4 осі-робота полягає в тому, щоб підняти, повернути, поставити рівно, а дві додаткові осі тут нічого не купують. Що йому потрібно, так це високе корисне навантаження в поєднанні з великою дальністю, щоб він міг створити повний стек без зміни позиції. Дві речі вирішують, чи добре це працює: планування шаблону (як коробки вкладають шар за шаром у стійкий піддон) і захват. Останнім є тиха пастка-вигнуті, гнучкі чи неправильні вироби важко надійно вхопити, і кінець--інструментів для рук, а не робота, зазвичай зупиняються проекти палетування. [Лінія палетування →]
CNC / Догляд за верстатами
A робот, що доглядає за машиноюзавантажує сировину та вивантажує готові деталі-просто в теорії, інтеграція-важко на практиці. Справжня робота — це час. Подвійний захват (готова деталь в одній щелепі, необроблена заготовка в іншій) скорочує цикл, замінюючи обидва за одне відвідування. І робот живе або помреЧПУ завантаженнярукостискання: він спілкується з машиною через введення/виведення, очікує на сигнал-відчинення дверей і встановлює послідовність свого входу, щоб він ніколи не простягнув руку до того, як двері відкриються або патрон відпуститься. Помилившись із часом, інструмент виходить з ладу. [Лінія догляду за машиною →]
Вибір і розміщення / пресування
Висока-швидкістьвибрати і розмістити роботаробота та прес-годування жити і померти на такт і час. Швидкі, легкі пневматичні захвати зберігають такт, але не-можливе обговорення — це час безпеки: під час подачі преса рука входить і очищає визначену безпечну зону, синхронізовану з матрицею, і вона має бути повністю виведена, перш ніж циліндр опуститься. Тут немає права на пізній вихід. Коли деталі також потребують щільного розміщення, повторюваність визначає вибір. [Натисніть лінію подачі →]
Інжекційне лиття на винос-
длялиття під тиском на винос-, вибір залежить від того, наскільки щільно маніпулятор прилягає до преса. Він має йти в ногу з циклом формування, входячи у форму за долю-секунди, коли вона відкривається та очищається, перш ніж закривається. Отже, важлива специфікація – це синхронізація циклу, а не швидкість.
Решту вирішують три деталі застосування:-точність, щоб акуратно підняти делікатні частини з порожнини, надійне відділення бігунів і,автоматизація формування вставок, точність установки вставок у форму перед пострілом. Це наша основна лінія-підібрана для вашої машини та форми, а не продається з полиці. [Лінія для лиття під тиском-виносу →]
Висновок
Вибір роботизованої руки не означає вибір машини. Йдеться про те, щоб перетворити вашу частину, ваш такт і ваш макет у систему, яка дійсно працює-ось чому рука завжди є лише половиною рішення, і рідко важкою половиною.
Отже, перш ніж вибрати одну модель, зробіть три речі:
Зважте реальний вантаж- ваша деталь плюс захват плюс будь-яке зміщення захвату, а не деталь окремо.
Визначте свій справжній такт- повний цикл із прискоренням, затримкою та встановленням зв’язків введення/виведення, а не максимальною швидкістю таблиці даних.
Вирішіть, що ви насправді купуєте -лише рука або рука плюс захват і елементи керування, необхідні для фактичного виконання роботи.
Зробіть ці три правильно, і ви вже випередите більшість покупців, тому що ви вказуєте результат, а не робота.
Коли ви будете готові, надішліть нам вагу деталі (із захватом), цільовий час циклу та макет-, і ми повернемося зі специфікаціями, які відповідають завданням, а не з загальним номером каталогу.
Надішліть нам свої характеристики, і ми допоможемо вам вибрати →
FAQ
Яка різниця між робототехнічною рукою, промисловим роботом, коботом і маніпулятором?
Роботизована рука – це сама апаратна частина. Промисловий робот додає контролер і керує. Кобот безпечно працює поблизу людей. У литві під тиском «маніпулятор» означає робота-виносу.
Повторюваність – це те саме, що точність?
Ні. Повторюваність означає щоразу повертатися до тієї самої викладеної точки, навіть якщо вона неправильна. Точність означає досягнення правильної точки взагалі. Більшість таблиць даних цитують повторюваність.
Чи потрібен мені 6-осьовий кронштейн, чи достатньо 4-х осей?
Якщо інструмент потрібно нахиляти або кут - як при зварюванні - перейти до 6-вісі. Якщо робота плоска, вгору-вниз плюс обертання, 4 осі дешевше і достатньо.
Чому деталь вагою 8 кг потребує більше, ніж рукоятка вагою 8 кг-?
Корисне навантаження має включати захват. 8-кілограмова деталь на 4-кілограмовому захваті становить навантаження 12 кг, тому рукоятка має бути принаймні 12-кілограмовою.
Яка різниця між охопленням руки та фактичною робочою зоною?
Досяжність – це максимальне розтягування на аркуші даних. Робоча оболонка — це реальний корисний простір - менший, неправильної форми, з мертвими зонами біля основи та при повному розширенні.
