A višezglobni robot, također poznat kao zglobni robot, vrsta je industrijskog robota koji ima dva ili više rotirajućih zglobova. Ovi zglobovi omogućavaju robotu da se kreće i radi na način koji liči na ljudsku ruku ili drugi sistem udova. Višezglobni roboti pružaju veću fleksibilnost i spretnost od standardnih robota sa jednim zglobom.
Kako radi višezglobni robot
Ključna karakteristika robota sa više zglobova koja ga izdvaja od ostalih dizajna robota je prisustvo rotacionih zglobova. To su zglobovi koji omogućavaju kretanje oko jedne ili više osa rotacije. Uobičajeni rotacijski zglobovi koji se koriste u robotici uključuju:
-Okretni zglobovi: Omogućavaju rotaciju oko jedne ose. Okretni zglobovi omogućavaju pokrete savijanja i preklapanja.
-Prizmatski spojevi: Omogućavaju linearno kretanje duž jedne ose. Prizmatični spojevi omogućavaju teleskopske i klizne pokrete.
-Sferni spojevi: Omogućavaju rotaciju oko tri okomite ose. Sferni zglobovi omogućavaju uvijanje.
Povezivanjem više rotacionih zglobova preko čvrstih karika, mogu se konstruisati višezglobne robotske ruke koje oponašaju opseg pokreta ljudske ruke. Zglobove pokreću servo motori koji rotiraju ili pomiču povezane veze na osnovu kontrolnih signala. Višezglobni roboti također uključuju senzore koji kontrolnom sistemu pružaju povratnu informaciju o trenutnoj konfiguraciji robota.
Uobičajene konfiguracije
Postoji nekoliko uobičajenih konfiguracija višezglobnih ili zglobnih robota:
- Kartezijanski roboti: Koriste se za pick-and-place i druga linearna kretanja, kartezijanski roboti imaju tri prizmatična zgloba čije se ose poklapaju sa kartezijanskim koordinatnim sistemom. Ovo omogućava kretanje u X, Y i Z dimenzijama.
- SCARA roboti: Roboti robotske ruke za selektivnu usklađenost (SCARA) su vrlo česti. Imaju dva paralelna rotirajuća zgloba koji osiguravaju usklađenost, plus prizmatični spoj za vertikalno kretanje. Paralelni spojevi omogućavaju SCARA robotima da se efikasno kreću u horizontalnoj ravni.
- Antropomorfni roboti: Dizajnirani da oponašaju pokrete ljudske ruke, ovi roboti sa više zglobova imaju rotirajuće zglobove ramena, lakta i zgloba. Neki čak imaju i višezglobne ruke. Njihov ljudski oblik omogućava im da se bave zadacima namijenjenim ljudima.
- Cilindrični roboti: Izgrađeni oko centralne "kičme" sa rotirajućim zglobovima, cilindrični roboti mogu pokriti veliki radni omotač jer "rameni" zglob omogućava rotaciju oko cilindra.
Prijave
Zahvaljujući svojoj rotacijskoj fleksibilnosti, roboti s više zglobova su vrlo svestrani i mogu automatizirati različite industrijske primjene, uključujući:
-Odaberi i postavi zadatke
-Postupci pakovanja i paletiranja
-Sastavljanje delova
- Injekciono prešanje
-Održavanje CNC mašina
-Zavarivanje karoserija i aparata automobila
-Bojenje zakrivljenih površina
-Provjera kvaliteta kroz kretanje i skeniranje
U suštini, roboti sa više zglobova mogu se uhvatiti u koštac sa gotovo svim zadatkom koji zahtijeva pomicanje alata ili krajnjih efektora kroz niz pozicija i orijentacija. Ono što je važno, njihova sposobnost da prošire svoj radni okvir i izbjegnu kolizije ih automatski čini vrlo korisnim za dinamičnu interakciju sa složenim ili prenatrpanim okruženjima.
Prednosti u odnosu na robote sa jednim zglobom
Dok roboti sa jednim zglobom mogu postići vrlo visoke stope brzine i preciznosti, oni pate od ograničene fleksibilnosti. Na primjer, jednostavan kartezijanski portalni robot može postići samo linearno kretanje u tri ose.
Nasuprot tome, višezglobne robotske ruke mogu:
- Dohvatiti prepreke: savijanjem ili rotiranjem s puta, mogu raditi u skučenim prostorima.
- Alati za promjenu orijentacije: Alati montirani na zglob robota ili prirubnicu mogu se okretati i naginjati u gotovo bilo koju orijentaciju tokom zadatka.
- Izbjegavanje samosudara: Višezglobne ruke imaju softver koji im omogućava da se automatski sklone s puta sebi i drugim predmetima u svom radnom prostoru.
- Neprekidno kretanje na putanji: Oni mogu glatko da "ubijaju" preko međupoložaja, omogućavajući operacije kao što je zavarivanje velikih zakrivljenih površina.
U suštini, pravilno implementirani roboti sa više zglobova nude veću autonomiju, efikasnost i fleksibilnost proizvodnje u poređenju sa rigidnijim robotima.
Kontrolni sistemi za robote sa više zglobova
Sofisticirani kompjuterski kontrolni sistemi su potrebni za koordinaciju kretanja preko brojnih zglobova i osovina prisutnih u zglobnim robotima:
- Kinematika: Matematičke transformacije koordinata moraju kontinuirano pratiti 6D poziciju robotovog opisa alata na osnovu kutnih pozicija više rotacijskih zglobova.
- Planiranje putanje: Da bi se izbjegle kolizije i maksimizirala efikasnost, optimalni putevi kretanja moraju biti unaprijed izračunati ili dinamički generirani kako se zadaci završe.
- Algoritmi kompenzacije: Odstupanje od ciljnih putanja zbog fleksibilnosti ruke i zazora u zglobovima/zupčanicima mora se osjetiti i suprotstaviti putem kompenzacijskih signala koji se šalju aktuatorima.
- Multi-varijabilna kontrola: Višestruke spregnute parcijalne diferencijalne jednačine upravljaju složenom dinamikom višezglobnih ruku, zahtijevajući vrlo brzu kontrolu u realnom vremenu višestrukih aktuatora za preciznost i brzinu.
Kao rezultat toga, programiranje robota s više zglobova oslanja se na softver koji pojednostavljuje kontrolu sve do osnovnih koordinatnih unosa, unaprijed postavljenih pokreta, orijentacije alata i krajnjih efektora. Ovo oslobađa inženjere od potrebe da ručno rješavaju složene matematičke i dinamičke proračune.
Prednosti kolaborativnih robota
Relativno novo područje u višezglobnoj robotici jesu kolaborativni roboti ili "koboti". Koboti su dizajnirani da rade bezbedno dok su u fizičkoj interakciji sa ljudima u zajedničkom radnom prostoru, bez opasnosti ili potrebe za sigurnošću. Ugrađeni senzori uzrokuju da se robotska ruka ili šaka automatski zaustavi pri kontaktu s ljudima.
Ovaj zajednički pristup nudi brojne prednosti:
- Intuitivno programiranje: Coboti se mogu obučiti ručno putem vođene nastave umjesto kodiranja, što ih čini vrlo jednostavnim za korištenje.
- Jednostavna implementacija: Lagani dizajn omogućava da se koboti brzo podese gotovo bilo gdje. Nema potrebe za čvrstim ogradama ili temeljima.
- Sigurnija interakcija: Osetljiva taktilna koža i/ili senzor zakretnog momenta na svakom zglobu čine da koboti reaguju na odgovarajući način na ljudski kontakt.
- Fleksibilna automatizacija: Zajednički prostori radnih ćelija znače da operateri mogu da izmjenjuju zadatke s robotima u efikasnoj koordinaciji.
- Povoljnija rješenja: Uklanjanje sigurnosnih barijera uvelike smanjuje ukupne troškove sistema i otisak.
- Povećana radna snaga: Ljudi se bave složenim kognitivnim zadacima dok ih koboti oslobađaju dosadnih, ergonomski napornih aktivnosti.
Koboti na taj način smanjuju prepreke usvajanju robota za mala preduzeća, a istovremeno promovišu sigurniju saradnju ljudi i mašina u postojećim objektima. Ova nova paradigma u intuitivnoj i pristupačnoj automatizaciji nastavlja pokretati inovativna kobot rješenja u mnogim industrijama.
Budućnost višezglobnih robota
Kako se moć kompjuterske obrade stalno poboljšava, tako će se poboljšavati i sposobnosti zglobnih robota i njihovih kontrolnih interfejsa. Proširivanje aplikacija u kombinaciji s lakšim programiranjem dovest će do toga da roboti s više zglobova postaju sve prisutniji u više industrija.
A spajanjem fleksibilnosti dizajna sa više zglobova s umjetnom inteligencijom i proširenom senzornom percepcijom, sutrašnji roboti će postići daleko veću autonomiju. Roboti za veliki radni prostor također prelaze sa krutih metalnih masa na fleksibilnije i osjetljivije "meke robote" korištenjem polimera, proširene kinematike, pa čak i kablova.
Konačno, kako njihove fizičke sposobnosti i inteligentna reakcija budu napredovali, roboti sa više zglobova će igrati sve veće uloge u saradnji zajedno sa ljudskim partnerima – što ih čini ključnim pokretačem Četvrte industrijske revolucije.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. je visokotehnološko poduzeće specijalizirano za istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju automatskih mašina za lasersko oblaganje, brzih laserskih mašina za oblaganje, mašina za lasersko gašenje, mašina za lasersko zavarivanje i opreme za lasersko 3D štampanje. Naši proizvodi su isplativi i prodaju se u zemlji i inostranstvu. Ukoliko ste zainteresovani za naše proizvode, kontaktirajte nas nabob@gshenglaser.com.