Роботизираната ръка е най-често срещаният тип робот в съвременните индустриални роботи. Той може да имитира определени движения и функции на човешки ръце и ръце и може да хваща, носи предмети или да работи със специфични инструменти чрез фиксирани програми. Това е най-широко използваното устройство за автоматизация в областта на роботиката. Формите му са различни, но всички те имат обща характеристика, която е, че могат да приемат инструкции и точно да се локализират до всяка точка в триизмерното (двуизмерното) пространство за извършване на операции. Неговите характеристики са, че може да изпълнява различни очаквани операции чрез програмиране, а неговата структура и производителност комбинират предимствата както на хората, така и на механичните машини. Той може да замени човешкия тежък труд за реализиране на механизацията и автоматизацията на производството и може да работи във вредни среди, за да защити личната безопасност. Поради това се използва широко в машиностроенето, електрониката, леката промишленост и атомната енергия.
1. Общите роботизирани ръце се състоят главно от три части: основно тяло, задвижващ механизъм и система за управление
(I) Механична структура
1. Фюзелажът на роботизираната ръка е основната опорна част на цялото устройство, обикновено изработена от здрави и издръжливи метални материали. Той не само трябва да може да издържа на различните сили и въртящи моменти, генерирани от роботизираната ръка по време на работа, но и да осигурява стабилна позиция за монтаж на други компоненти. Неговият дизайн трябва да вземе предвид баланса, стабилността и адаптивността към работната среда. 2. Ръка Ръката на робота е ключова част за постигане на различни действия. Състои се от серия от свързващи пръти и шарнири. Чрез въртенето на ставите и движението на свързващите пръти, ръката може да постигне движение с много степени на свобода в пространството. Съединенията обикновено се задвижват от високопрецизни двигатели, редуктори или хидравлични задвижващи устройства, за да се осигури точността на движението и скоростта на рамото. В същото време материалът на ръката трябва да има характеристиките на висока якост и леко тегло, за да отговори на нуждите от бързо движение и носене на тежки предмети. 3. Краен ефектор Това е частта от ръката на робота, която контактува директно с работния обект и нейната функция е подобна на тази на човешка ръка. Има много видове крайни изпълнители, а най-често срещаните са хващачи, вендузи, пистолети за пръскане и т.н. Грайферът може да бъде персонализиран според формата и размера на обекта и се използва за хващане на предмети с различни форми; вендузата използва принципа на отрицателното налягане, за да абсорбира обекта и е подходяща за предмети с плоски повърхности; пистолетът може да се използва за пръскане, заваряване и други операции.
(II) Задвижваща система
1. Моторно задвижване Моторът е един от най-често използваните методи за задвижване в ръката на робота. DC двигатели, AC двигатели и стъпкови двигатели могат да се използват за задвижване на съвместното движение на ръката на робота. Моторното задвижване има предимствата на висока точност на управление, бърза скорост на реакция и широк диапазон на регулиране на скоростта. Чрез контролиране на скоростта и посоката на двигателя, траекторията на движение на ръката на робота може да бъде точно контролирана. В същото време моторът може да се използва и заедно с различни редуктори за увеличаване на изходния въртящ момент, за да отговори на нуждите на ръката на робота при носене на тежки предмети. 2. Хидравлично задвижване Хидравличното задвижване се използва широко в някои ръце на роботи, които изискват голяма мощност. Хидравличната система повишава налягането на хидравличното масло чрез хидравлична помпа, за да задвижи хидравличния цилиндър или хидравличния мотор да работят, като по този начин реализира движението на ръката на робота. Хидравличното задвижване има предимствата на висока мощност, бърза реакция и висока надеждност. Подходящ е за някои тежки роботизирани ръце и случаи, които изискват бързо действие. Въпреки това, хидравличната система има и недостатъците на течове, високи разходи за поддръжка и високи изисквания към работната среда. 3. Пневматично задвижване Пневматичното задвижване използва сгъстен въздух като източник на енергия за задвижване на цилиндри и други задвижващи механизми. Пневматичното задвижване има предимствата на проста структура, ниска цена и висока скорост. Подходящ е за някои случаи, когато не се изисква сила и прецизност. Мощността на пневматичната система обаче е сравнително малка, точността на управление също е ниска и трябва да бъде оборудвана с източник на сгъстен въздух и свързаните с него пневматични компоненти.
(III) Система за управление
1. Контролер Контролерът е мозъкът на ръката на робота, отговорен за получаване на различни инструкции и контролиране на действията на задвижващата система и механичната структура според инструкциите. Контролерът обикновено използва микропроцесор, програмируем логически контролер (PLC) или специален чип за управление на движението. Той може да постигне прецизен контрол на позицията, скоростта, ускорението и други параметри на ръката на робота и може също така да обработва информацията, подадена обратно от различни сензори, за да постигне управление в затворен контур. Контролерът може да бъде програмиран по различни начини, включително графично програмиране, текстово програмиране и т.н., така че потребителите да могат да програмират и отстраняват грешки според различни нужди. 2. Сензори Сензорът е важна част от възприятието на ръката на робота за външната среда и собственото му състояние. Сензорът за позиция може да следи позицията на всяка става на рамото на робота в реално време, за да гарантира точността на движението на рамото на робота; сензорът за сила може да открие силата на ръката на робота при хващане на обекта, за да предотврати изплъзване или повреда на обекта; визуалният сензор може да разпознае и локализира работния обект и да подобри нивото на интелигентност на ръката на робота. Освен това има сензори за температура, сензори за налягане и др., които се използват за наблюдение на работното състояние и параметрите на околната среда на рамото на робота.
2. Класификацията на рамото на робота обикновено се класифицира според структурната форма, режима на шофиране и областта на приложение
(I) Класификация по структурна форма
1. Рамото на робот с декартови координати Рамото на това рамо на робот се движи по трите координатни оси на правоъгълната координатна система, а именно осите X, Y и Z. Той има предимствата на проста структура, удобно управление, висока точност на позициониране и т.н. и е подходящ за някои прости задачи за боравене, сглобяване и обработка. Работното пространство на рамото на робота с правоъгълна координата обаче е сравнително малко и гъвкавостта е лоша.
2. Цилиндрично координирано рамо на робот Рамото на цилиндрично координатно рамо на робот се състои от въртяща се става и две линейни стави, а пространството му за движение е цилиндрично. Той има предимствата на компактна структура, голям работен обхват, гъвкаво движение и т.н. и е подходящ за някои задачи със средна сложност. Въпреки това, точността на позициониране на ръката на робота с цилиндрични координати е сравнително ниска и трудността на управлението е сравнително висока.
3. Ръка на робот със сферична координата Рамото на рамото на робот със сферична координата се състои от две въртящи се стави и една линейна става, а пространството за движение е сферично. Той има предимствата на гъвкаво движение, голям работен обхват и способност за адаптиране към сложни работни среди. Подходящ е за някои задачи, които изискват висока прецизност и висока гъвкавост. Въпреки това, структурата на рамото на робота със сферична координата е сложна, трудността на управлението е голяма и цената също е висока.
4. Шарнирна ръка на робот. Шарнирната ръка на робот имитира структурата на човешката ръка, състои се от множество въртящи се стави и може да постигне различни движения, подобни на човешката ръка. Той има предимствата на гъвкаво движение, голям работен обхват и способност за адаптиране към сложни работни среди. В момента това е най-широко използваният тип роботизирана ръка.
Въпреки това, управлението на шарнирните роботизирани ръце е трудно и изисква висока технология за програмиране и отстраняване на грешки.
(II) Класификация по режим на задвижване
1. Електрически роботизирани ръце Електрическите роботизирани ръце използват двигатели като задвижващи устройства, които имат предимствата на висока точност на управление, бърза скорост на реакция и нисък шум. Подходящ е за някои случаи с високи изисквания за точност и бързина, като електронно производство, медицинско оборудване и други индустрии. 2. Хидравлични роботизирани рамена Хидравличните роботизирани рамена използват хидравлични задвижващи устройства, които имат предимствата на висока мощност, висока надеждност и силна адаптивност. Подходящ е за някои тежки роботизирани оръжия и случаи, които изискват голяма мощност, като строителство, минно дело и други индустрии. 3. Пневматични роботизирани ръце Пневматичните роботизирани ръце използват пневматични задвижващи устройства, които имат предимствата на проста структура, ниска цена и висока скорост. Подходящ е за някои случаи, които не изискват висока мощност и точност, като опаковане, печат и други индустрии.
(III) Класификация по област на приложение
1. Индустриални роботизирани ръце Индустриалните роботизирани ръце се използват главно в области на промишлено производство, като производство на автомобили, производство на електронни продукти и механична обработка. Може да реализира автоматизирано производство, да подобри производствената ефективност и качеството на продукта. 2. Сервизна роботизирана ръка Сервизната роботизирана ръка се използва главно в индустриите на услугите, като медицински, кетъринг, домашни услуги и т.н. Тя може да предоставя на хората различни услуги, като медицински сестри, доставка на храна, почистване и т.н. 3. Специална роботизирана ръка Специалната роботизирана ръка се използва главно в някои специални области, като космическото пространство, военните, дълбоководни изследвания и т.н. Тя трябва да има специална производителност и функции, за да се адаптира към сложни работни среди и изисквания към задачите.
Промените, които роботизираните оръжия внасят в промишленото производствено производство, са не само автоматизацията и ефективността на операциите, но и съпътстващият модерен модел на управление значително промени производствените методи и пазарната конкурентоспособност на предприятията. Прилагането на роботизирани ръце е добра възможност за предприятията да коригират индустриалната си структура и да надградят и трансформират.
Време на публикуване: 24 септември 2024 г
