Роботизированная рука является наиболее распространенным типом робота среди современных промышленных роботов. Она может имитировать определенные движения и функции человеческих рук и кистей, а также может захватывать, переносить предметы или управлять определенными инструментами с помощью фиксированных программ. Это наиболее широко используемое устройство автоматизации в области робототехники. Его формы различны, но все они имеют общую черту, которая заключается в том, что они могут принимать инструкции и точно определять местоположение в любой точке трехмерного (двумерного) пространства для выполнения операций. Его характеристики заключаются в том, что он может выполнять различные ожидаемые операции с помощью программирования, а его структура и производительность сочетают в себе преимущества как человека, так и механических машин. Он может заменить тяжелый человеческий труд для реализации механизации и автоматизации производства и может работать во вредных средах для защиты личной безопасности. Поэтому он широко используется в машиностроении, электронике, легкой промышленности и атомной энергетике.
1.Обычные роботизированные манипуляторы в основном состоят из трех частей: основного корпуса, приводного механизма и системы управления.
(I) Механическая структура
1. Фюзеляж роботизированной руки является основной опорной частью всего устройства, обычно изготавливаемой из прочных и долговечных металлических материалов. Он должен не только выдерживать различные силы и крутящие моменты, создаваемые роботизированной рукой во время работы, но и обеспечивать устойчивое положение установки для других компонентов. Его конструкция должна учитывать баланс, устойчивость и приспособляемость к рабочей среде. 2. Рука Рука робота является ключевой частью для выполнения различных действий. Она состоит из ряда соединительных стержней и сочленений. Благодаря вращению сочленений и движению соединительных стержней рука может достигать многостепенного перемещения в пространстве. Соединения обычно приводятся в действие высокоточными двигателями, редукторами или гидравлическими приводными устройствами для обеспечения точности движения и скорости руки. В то же время материал руки должен обладать характеристиками высокой прочности и легкости, чтобы соответствовать требованиям быстрого перемещения и переноски тяжелых предметов. 3. Конечный эффектор Это часть руки робота, которая напрямую контактирует с рабочим объектом, и ее функция аналогична функции человеческой руки. Существует много типов конечных эффекторов, и наиболее распространенными из них являются захваты, присоски, распылители и т. д. Захват может быть настроен в соответствии с формой и размером объекта и используется для захвата объектов различной формы; присоска использует принцип отрицательного давления для поглощения объекта и подходит для объектов с плоскими поверхностями; распылитель может использоваться для распыления, сварки и других операций.
(II) Система привода
1. Привод двигателя Двигатель является одним из наиболее часто используемых методов привода в руке робота. Двигатели постоянного тока, двигатели переменного тока и шаговые двигатели могут использоваться для управления совместным движением руки робота. Привод двигателя имеет преимущества высокой точности управления, быстрой скорости отклика и широкого диапазона регулирования скорости. Управляя скоростью и направлением двигателя, можно точно контролировать траекторию движения руки робота. В то же время двигатель также может использоваться в сочетании с различными редукторами для увеличения выходного крутящего момента для удовлетворения потребностей руки робота при переноске тяжелых предметов. 2. Гидравлический привод Гидравлический привод широко используется в некоторых руках робота, которым требуется большая выходная мощность. Гидравлическая система нагнетает гидравлическое масло через гидравлический насос для приведения в действие гидравлического цилиндра или гидравлического двигателя, тем самым реализуя движение руки робота. Гидравлический привод имеет преимущества высокой мощности, быстрой скорости отклика и высокой надежности. Он подходит для некоторых тяжелых рук робота и случаев, требующих быстрых действий. Однако гидравлическая система также имеет недостатки, такие как утечка, высокая стоимость обслуживания и высокие требования к рабочей среде. 3. Пневматический привод Пневматический привод использует сжатый воздух в качестве источника энергии для приведения в действие цилиндров и других исполнительных механизмов. Пневматический привод имеет такие преимущества, как простая структура, низкая стоимость и высокая скорость. Он подходит для некоторых случаев, когда мощность и точность не требуются. Однако мощность пневматической системы относительно мала, точность управления также низкая, и ее необходимо оснастить источником сжатого воздуха и соответствующими пневматическими компонентами.
(III) Система управления
1. Контроллер Контроллер — это мозг роботизированной руки, отвечающий за получение различных инструкций и управление действиями приводной системы и механической конструкции в соответствии с инструкциями. Контроллер обычно использует микропроцессор, программируемый логический контроллер (ПЛК) или специальную микросхему управления движением. Он может достигать точного управления положением, скоростью, ускорением и другими параметрами роботизированной руки, а также может обрабатывать информацию, возвращаемую различными датчиками, для достижения замкнутого контура управления. Контроллер можно программировать различными способами, включая графическое программирование, текстовое программирование и т. д., чтобы пользователи могли программировать и отлаживать в соответствии с различными потребностями. 2. Датчики Датчик является важной частью восприятия роботизированной рукой внешней среды и ее собственного состояния. Датчик положения может контролировать положение каждого сочленения роботизированной руки в режиме реального времени, чтобы гарантировать точность движения роботизированной руки; датчик силы может определять силу роботизированной руки при захвате объекта, чтобы предотвратить соскальзывание или повреждение объекта; визуальный датчик может распознавать и определять местонахождение рабочего объекта и повышать уровень интеллекта роботизированной руки. Кроме того, имеются датчики температуры, давления и т. д., которые используются для контроля рабочего состояния и параметров окружающей среды манипулятора робота.
2. Классификация манипулятора робота обычно осуществляется по структурной форме, режиму движения и области применения.
(I) Классификация по структурной форме
1. Роботизированная рука с декартовыми координатами. Рука этой роботизированной руки движется вдоль трех координатных осей прямоугольной системы координат, а именно осей X, Y и Z. Она имеет такие преимущества, как простая структура, удобное управление, высокая точность позиционирования и т. д., и подходит для некоторых простых задач по обработке, сборке и обработке. Однако рабочее пространство роботизированной руки с прямоугольными координатами относительно невелико, а гибкость низкая.
2. Цилиндрическая координатная рука робота Рука цилиндрической координатной руки робота состоит из вращательного сочленения и двух линейных сочленений, а ее пространство движения является цилиндрическим. Она имеет преимущества компактной структуры, большого рабочего диапазона, гибкого движения и т. д. и подходит для некоторых задач средней сложности. Однако точность позиционирования цилиндрической координатной руки робота относительно низкая, а сложность управления относительно высокая.
3. Сферическая координатная рука робота Рука сферической координатной руки робота состоит из двух вращающихся сочленений и одного линейного сочленения, а ее пространство движения является сферическим. Он обладает преимуществами гибкого движения, большого рабочего диапазона и способности адаптироваться к сложным рабочим средам. Он подходит для некоторых задач, требующих высокой точности и высокой гибкости. Однако структура сферической координатной руки робота сложна, сложность управления велика, а стоимость также высока.
4. Шарнирная рука робота Шарнирная рука робота имитирует структуру человеческой руки, состоит из нескольких вращающихся сочленений и может достигать различных движений, подобных человеческой руке. Она имеет преимущества гибкого движения, большого рабочего диапазона и способности адаптироваться к сложным рабочим условиям. В настоящее время это наиболее широко используемый тип роботизированной руки.
Однако управление шарнирными роботизированными руками сложно и требует высоких технологий программирования и отладки.
(II) Классификация по режиму движения
1. Электрические роботизированные руки Электрические роботизированные руки используют двигатели в качестве приводных устройств, которые имеют преимущества высокой точности управления, быстрой скорости отклика и низкого уровня шума. Подходит для некоторых случаев с высокими требованиями к точности и скорости, таких как производство электроники, медицинского оборудования и других отраслей промышленности. 2. Гидравлические роботизированные руки Гидравлические роботизированные руки используют гидравлические приводные устройства, которые имеют преимущества высокой мощности, высокой надежности и сильной адаптивности. Подходит для некоторых тяжелых роботизированных рук и случаев, требующих большой выходной мощности, таких как строительство, горнодобывающая промышленность и другие отрасли. 3. Пневматические роботизированные руки Пневматические роботизированные руки используют пневматические приводные устройства, которые имеют преимущества простой конструкции, низкой стоимости и высокой скорости. Подходит для некоторых случаев, не требующих высокой мощности и точности, таких как упаковка, полиграфия и другие отрасли.
(III) Классификация по области применения
1. Промышленные роботизированные руки Промышленные роботизированные руки в основном используются в таких областях промышленного производства, как автомобилестроение, производство электронных изделий и механическая обработка. Они могут реализовывать автоматизированное производство, повышать эффективность производства и качество продукции. 2. Сервисная роботизированная рука Сервисная роботизированная рука в основном используется в таких сферах услуг, как медицина, общественное питание, бытовые услуги и т. д. Она может предоставлять людям различные услуги, такие как уход за больными, доставка еды, уборка и т. д. 3. Специальная роботизированная рука Специальная роботизированная рука в основном используется в некоторых специальных областях, таких как аэрокосмическая промышленность, военная промышленность, глубоководные исследования и т. д. Она должна обладать особой производительностью и функциями, чтобы адаптироваться к сложным рабочим средам и требованиям задач.
Изменения, которые роботизированные руки привносят в промышленное производство, заключаются не только в автоматизации и эффективности операций, но и в сопутствующей современной модели управления, которая значительно изменила методы производства и рыночную конкурентоспособность предприятий. Применение роботизированных рук является хорошей возможностью для предприятий скорректировать свою промышленную структуру, модернизировать и трансформировать.
Время публикации: 24-сен-2024
