Обзор промышленных роботов манипуляторов Fanuc. Японские роботы в России.

Что почитать/посмотреть по теме?

Начну с того видео, которое вдохновило меня на работы с этим механизмом. Наш соотечественник блогер Alex Korvin Workshop выпустил целую серию видеороликов, посвященных созданию 3Д принтера на базе дельта-робота. В приведённом видео он шикарно описывает историю использования этого механизма в открытых проектах.

Но об одном очень классном проекте он там не упомянул. Проект Delta X начинался, как открытый, а сейчас его авторы (ребята из Вьетнама) делают очень достойных дельта-роботов, которые значительно дешевле промышленных моделей и уже достаточно близки к ним по характеристикам.

Дельта-робот — популярная архитектура манипулятора. Почти каждая крупная фирма имеет представителя этого вида в своём модельном ряде. Вот здесь описывается как раз коммерческая история этого механизма.

Пересказывать информацию из приведённых выше источников мне не хотелось — лучше я всё равно не скажу (покажу), поэтому я лишь сослался на них. Помимо того, на что я уже сослался, у меня скопилось много литературы по этой тематике. Вот ссылка. В папке бардак, но ищущему этого будет большой подарок. А сейчас немного об отдельных работах из этого архива.

Введение

Небольшое предисловие. Это – первая, ознакомительная статья из цикла материалов посвященных промышленным роботам различных марок. Во второй статье мы расскажем подробнее о том, что же такое Промышленные Роботы, как они появились и расскажем историю компании Fanuc.

Итак, компания Fanuc признанный лидер отрасли автоматизации производства. Ее продукция начинается от различных обрабатывающих станков с ЧПУ, продолжается системами автоматизации и робототехническими комплексами, а также отдельным направлением промышленных роботов, так же подразделяющихся на сегменты.

Данный материал представляет из себя виртуальную прогулку по шоуруму компании, во время который мы постараемся создать у читателя общее впечатление о моделях, их различиях и особенностях, а также расскажем на примерах, каким образом подобное оборудование можно внедрять на Ваших производствах.

Виды промышленных роботов-манипуляторов

Перед тем, как подробнее знакомить Вас с самими роботами, давайте разберемся в их классификации. На данный момент существует 3 известных типа роботов:

• Жестко программируемые

• Гибко программируемые

• Интеллектуальные, или интегральные роботы.

Эти типы отличаются друг от друга, как не сложно догадаться, способом «общения» с окружающей средой. Роботы первого типа не имеют никаких датчиков обратной связи, не могут быстро останавливать процесс выполнения задачи в случае необходимости и выполняют монотонные действия «до последнего», пока не будет нажат рубильник аварийного или запланированного отключения.

Роботы второго типа – классические на сегодняшний день, наиболее распространенные конструкции устройств, позволяющие гибко настраивать программу, выполняемую роботом, внося изменения в процесс «на лету». Не редко, роботов этого типа оборудуют специальными датчиками, которые останавливают процесс работы при нахождении человека или посторонних объектов в зоне работы, или при возникновении нештатных ситуаций.

Роботы третьего типа – интеллектуальные, или интегральные роботы. Сейчас к ним можно отнести категорию Коботов, или Коллаборативных роботов. Данные устройства обладают развитой системой управления, умным контроллером и оборудованы большим количеством датчиков.

Некоторые из них могут автономно, без участия оператора принимать решения об изменении части заданной программы, для выполнения результата, в случае нештатной ситуации, например, если инструмент заклинило, изменились входные данные или координаты заготовки, такой робот может попытаться изменить конфигурацию инструмента, или «обойти» возникшее препятствие, чтобы выполнить задачу.

Конечно, может показаться очень футуристичным описание, где робот сам принимает решение. Но это уже реальность, даже ваши автомобили в 21-м веке способны тормозить в нештатных ситуациях, предупреждают о сонливости водителя и вообще уже научились водить сами.

Модельный ряд роботов компании Fanuc

Модельный ряд промышленных роботов и робототехнических комплексов Fanuc насчитывает на сегодня более 130 моделей, все из них на данный момент производятся и могут быть поставлены покупателю. Было бы странно, если бы такой массив устройств не разделялся бы на подгруппы.

Так и роботы Fanuc можно разделить на категории по нескольким принципам. Например, по кинематике, применяемости (особенностях конструкции в связи со специализацией), а также по грузоподьемности и параметру «досягаемости», означающему полезную зону работы манипулятора.

В нашей статье мы используем два типа разделений – по кинематике и по специализации.

Cварочные роботы fanuc

Каталог роботов Fanuc

Серия сварочных роботов Fanuc обладает специальным индексом в названии – Arc, обозначающим дуговую сварку. Как правило, данные роботы уже полностью подготовлены для установки на линиях сварки, обладают продвинутым П.О. для настраивания траекторий движения, а также могут похвастаться повышенной точностью перемещений.

На стенде Fanuc, эта серия устройств представлена шести-осевым роботом M710i работающим в паре с мобильной транспортировочной платформой и двумя роботами Arc Mate 100iD со сварочными инструментами для дуговой сварки.

Следующая обширная подкатегория антропоморфных роботов – покрасочные роботы.

H-погрузчик

На погрузчике H 2 независимых рычага с захватами расположены параллельно на одной оси. Расстояние между руками фиксировано. Такое расположение используется, например, для длинных частей вала, где поворотный захват больше не может быть разумным.

Доступный промышленных портальных роботов для максимальной производительности local after-sales service –

Как выбрать

При выборе роботов-манипуляторов для вашего производства следует обратить внимание на следующие параметры:

• назначение
• форм-фактор, вес, электрические параметры
• количество и размеры «рук», радиус действия, число степеней свободы
• грузоподъемность
• повторяемость траектории и статическая повторяемость
• условия эксплуатации

Категория scara-роботы fanuc

Каталог роботов Fanuc

Данный тип роботов назван благодаря типу своей кинематики движения, не углубляясь в терминологию, отметим, что такой тип кинематики позволяет наиболее эффективно применять такие конструкции на сборочных и транспортировочных сегментах производства, там, где не требуется точное подведение инструмента к узлу, а необходима максимальная скорость действий.

Например, оборудованный специальными зажимами робот модели SR-12iA установлен на тестовом участке сборки корпусов и перемещает собранные Delta собратом изделия в контейнер.

Лучше всего такие роботы проявят себя на высокоскоростных участках конвейера, где требуется максимально быстрое перемещение или легкая досборка узлов, не требующая повышенной точности.

Как видите, этот тип устройств обладает не меньшей грузоподьемностью, чем рассмотренные Delta роботы, а в случае модели Sr-2 существенной бОльшей. При этом радиус действия обусловлен специализацией.

Так же роботы этой категории могут быть покрыты гальваническим покрытием и специально подготовлены для «чистых» производств, например модель SR-12iA может выпускаться в белом цвете, с покрытием шпинделя оси Z и степенью защиты IP65. Таким образом, робот станет идеальным для применения во вторичной пищевой промышленности.

Категория дельта роботы

Каталог роботов Fanuc

Знакомый многим 3D печатникам термин, на самом деле применим к любым автоматизированным устройствам. В данном случае роботы этой категории насчитывают N моделей и используются ввиду особенностей конструкции в основном в сборочно-транспортировочных задачах.

Категория коллаборативные роботы fanuc

Каталог роботов Fanuc

Коллаборативные роботы Fanuc, тема для отдельной обширной статьи. Это передовой край научных и технических инноваций в робототехнике. Данные устройства позволяют работать человеку рядом с ними без риска ущерба, а сам робот способен обучатся на примерах и обладает продвинутыми сенсорными системами и возможностью установки машинного зрения.

На данный момент Fanuc предлагает линейку из 7 моделей таких устройств с довольно большой вариаций по грузоподъемности и досягаемости. От 4кг до 35 и от 550см до 1.8 метра соответственно.

Безусловно, коботы – передовой край робототехники. В совокупности с установкой таких роботов на мобильные платформы, можно обслуживать приличный цех разных по типу и направлению станков всего одним устройством, например на стенде Fanuc есть пример работы кобота CR-7iA/L на автоматизированной тележке Intec с огромным много-осевым обрабатывающим центром, к которому комплекс подъезжает автоматически и так же автоматически выполняет разгрузку изделия и загрузку болванки.

Помимо этого, там же представлена умная ячейка с коботом CRX, демонстрирующая функцию запоминания и обучения движением данных роботов. Вы можете передвигать манипулятор кобота вручную включив функцию запоминания, и получившаяся траектория будет выполняться устройством автоматически.

Здесь же мы можем наблюдать продвинутый планшет управления с упрощенным языком программирования для кобота основанном на триггерах.

Последним примером интеграции коботов на стенде Fanuc может послужить робототехнический комплекс в составе термопласт автомата и кобота CR7iA/L.

Благодаря специальному зажиму, кобот вынимает получившиеся изделия и передает их дальше на транспортировку, при этом оператору не требуется выходить из зоны действия устройства, т. К. робот отслеживает движения человека и в случае возможного столкновения приостанавливает или прерывает свою работу. Не нужно, наверно говорить, насколько такой подход ускоряет и упрощает сам процесс.

Категория покрасочные роботы

Каталог роботов Fanuc

Как и в случае других антропоморфных роботов Fanuc, в этой серии лежат стандартные базовые модели устройств, что видно по их модельному индексу, однако серия обладает рядом существенных отличий, полностью переводящих их в отдельную категорию. В первую очередь, таким отличием является материал корпуса – все покрасочные роботы Fanuc выполнены из алюминия.

Легкая алюминиевая рука покрасочных роботов FANUC потребляет меньше электроэнергии. Алюминиевая конструкция также обеспечивает повышенную безопасность, т. к. в случае столкновения роботов риск возгорания исключен. Кроме того, гладкая внешняя поверхность руки легко очищается что является существенным плюсом на линиях покраски.

Необходимо отметить, что все покрасочные роботы FANUC изготавливаются во взрывозащищенном исполнении и полностью соответствуют требованиям ATEX для категории 2 и группы IIG (ранее зона 1). Т. к. работа в опасной химически среде накладывает свои обязательства на безопасность процесса.

На стенде Fanuc, эта категория роботов представлена моделью Paint Nate 200i демонстрирующей процесс окраски (грунтовки) автомобильного капота.

Важно отметить, что каждый специализированный робот обладает таким же специализированным П. О., специально подготовленным для облегчения управления целевым процессом. Например, специальное П.О. Paint Tool не требует большого опыта программирования, а благодаря встроенному набору стандартных конфигураций это программное обеспечение позволяет сократить время настройки параметров процесса, включая изменение цвета, отслеживание линии, обучение траектории перемещения и др.

Категория портальных роботов fanuc

Каталог роботов Fanuc

Классические декартовы или портальные роботы представляют собой, по сути, знакомый нам ЧПУ станок с рабочим инструментом, передвигающимся в ограниченной корпусом/опорами эффективной зоне действия. Портальный робот в этом плане похож на классический портальный кран, где на кран-балке установлен инструмент.

Ни тот ни другой тип роботов в данный момент не производится компанией Fanuc. Их портальный робот – много-осевой манипулятор жестко закрепленный на перемещающейся рельсе. И в данный момент эта категория насчитывает всего несколько моделей. Сама компания называет данную категорию «роботы для монтажа сверху»

Преимущество данных устройств в возможности перемещаться на приличное расстояние по специальной направляющей (рельсе) вдоль рабочих зон, где требуется провести манипуляции.

Представьте себе несколько станков, установленных в ряд, из которых по очередности необходимо вынимать изделие и загружать заготовку. Габариты таких станков не позволяют поставить сразу несколько роботов, или скорость производства позволяет обойтись одним, как раз в этом случае установка шарнирного манипулятора на дополнительную рельсу позволяет управляться сразу со всем рядом устройств.

Категория роботы fanuc для паллетирования.

Каталог роботов Fanuc

Если говорить о логистических предприятиях и сортировочных конвейерах, нельзя не сказать о линейке специализированных роботов Fanuc для паллетирования. Серия данных роботов паллетоукладчиков –, разработанных специально для перемещения грузов, позволяет повысить скорость операций паллетирования и погрузочно-разгрузочных работ.

В зависимости от параметров производства и помещения, можно подобрать соответствующего по размеру и характеристикам робота. Линейка предлагает устройства с грузоподъемностью от 140 до 700 кг и параметром досягаемости от 2.4 до 3.1 метров. При этом не страдает повторяемость. Сохраняя высокую скорость перемещений, серия M-410 обеспечивает самую высокую в классе повторяемость до 0.2мм.

На стенде Fanuc, данная категория устройств представлена моделью M410iC1100 демонстрирующей укладку ящиков с соседнего конвейера на паллет.

Категория роботы-манипуляторы fanuc

Эта категория роботов является самой многочисленной в линейке устройств Fanuc и перекрывает несколько подкатегорий для специализированных роботов, например для сварки и покраски. По сути, шарнирный робот – некая платформа для создания робототехнического комплекса для конкретных задач. И если обратить внимание на названия и индексы моделей в этом разделе и далее, данный факт станет очевидным.

Итак, шарнирный роботы наиболее широкая категория устройств, охватывающая как компактные модели с небольшой грузоподъемностью и досягаемостью, так и гигантские манипуляторы для работы на производствах кузовов автомобилей, где требуется кантовать все сваренное изделие одномоментно. Отличной иллюстрацией этого ранжирования являются модели LR Mate и Серия M-2000.

Lr- Mate небольшой шарнирный робот – манипулятор отлично чувствующий себя в замкнутых роботизированных комплексах. Сама компания позиционируем модель как «Легкий и сильный робот». Данный антропоморфный робот сопоставим по размерам с человеческими конечностями и является отличным решением для выполнения погрузки-разгрузки или обработки деталей весом до 14 кг.

Благодаря гибкой комплектации может оборудоваться дополнительными интеллектуальными компонентами, например системой машинного зрения и силомерными датчиками. Является универсальным решением для применения в любых отраслях промышленности начиная от металлургии и заканчивая медициной и пищевыми производствами.

Самая «слабая» модификация обладает грузоподъемностью до 4-х кг, самая сильная до 14. Размер зоны досягаемости варьируется от 717 до 911 мм. Данный робот является компактным и удобным решением для производственных ячеек, например при необходимости вынимать или устанавливать заготовки с конвейера на обрабатывающий станок, а также может обладать ограниченной возможностью работы с человеком.

На стенде Fanuc данный робот отлично управлялся с работой в ячейке токарной обработки.

M-2000 напротив, огромный шарнирный антропоморфный робот. Модель даже получила в стенках компании прозвище – Godzilla, т. к. является одним из самых больших в мире антропоморфных шарнирных роботов такого типа.

Серия M-2000 по праву считается самой грузоподъемной на рынке. Самый большой робот – M-2300iA может переносить грузами до 2.3 тонн весом! Этот гигант специально разрабатывался для внутреннего производства Fanuc, однако позже попал на рынок по понятным причинам. Таких роботов используют на производствах автомобилей, в первую очередь грузовиков.

На демонстрации легко убедится, как M-2000 играючи орудует тяжелой металлической кабиной грузовика.

Эта модельная линейка делится на два типа – роботы с короткой и длинной рукой, а зона досягаемости составляет от 3.7 метров до 4.6 при 6 подвижных осях. Кстати, благодаря самой большой на рынке досягаемости, модель M-2000 может выполнять работу стандартных кранов и подъемных устройств, ни в чем им не уступая.

Среди шарнирных роботов необходимо выделить категорию специализированных устройств, предназначенных для выполнения конкретных задач и специально для них подготовленных. Например, роботы для сварки.

Комбинация портала и промышленного робота

Эта специальная серия сочетает в себе преимущества линейных устройств, расширяющих рабочую зону, с огромным потенциалом новейшей 6-осевой робототехники. Промышленный робот может быть установлен как накладные расходы и сбоку.

Примеры

Консольный портал

В некоторых случаях необходимо провести дополнительное движение перпендикулярно продольной оси портала. В случае небольших расстояний или относительно небольшого веса деталей эта проблема решается с помощью порталов стрелы . На главном суппорте установлен консольный рычаг, который, в свою очередь, несет портальный рычаг с захватом.

Линейный портал

Линейные порталы – это самый простой вариант портального робота. Точки, к которым необходимо подвести захват, лежат на одной оси. Портал слайд отвечает за горизонтальное движение по главной оси, вертикальное перемещение осуществляется с помощью портала руки.

Несколько слов, о работах в этом направлении

Существует множество работ, в которых объектом рассмотрения является дельта-робот. Часть из них посвящена изучению вопросов кинематики и динамики этого механизма, часть – конкретным применениям робота и вытекающим из этих применений особенностям его построения, часть – модернизациям механизма, а часть – его проектированию, в том числе и оптимальному.

Фундаментом всех исследований в данной области служат работы, направленные на структурный анализ механизма, решение таких основополагающих задач, как обратная и прямая задачи кинематики и составление матрицы, описывающей переход от скоростей в пространстве обобщенных координат в декартово пространство, то есть составление матрицы Якоби. Эти вопросы широко освещаются тут, тут и тут.

Работы, в которых рассматривается оптимальное проектирование дельта-робота можно ранжировать в порядке возрастания сложности математических моделей, описывающих его работу. Так, в этой работе авторы максимизируют объём куба, который можно вписать в получившуюся для робота рабочую область путём варьирования размеров его звеньев.

Чтобы размеры робота не росли до бесконечности, авторы работы вводят так называемое условие нормировки, согласно которому сумма всех параметров, характеризующих механизм, не должна превышать единицу. Работа посвящена общему подходу при оптимизации параллельных механизмов, поэтому многие тонкости, связанные с особенностями дельта-робота не учитываются.

Более широкий подход был реализован авторами вот этой работы. В ней в качестве объекта оптимизации было принято отношение потребляемой мощности системы к сумме масс подвижных компонентов. При синтезе динамической модели все звенья механизма были заменены на сосредоточенные массы, расположенные равномерно на звеньях.

В работе автор обосновано делает вывод о необходимости решать задачу размерного синтеза дельта-робота, как задачу многокритериальной оптимизации. Автор приводит свое решение, где использует две целевые функции, в которых учитывает равномерность динамических характеристик робота в пределах рабочей области, размер последней, жесткость и массу движущихся частей.

Итогом работы используемого при расчётах генетического алгоритма является ряд подходящих параметров, описывающих робота, из которых разработчик, уже исходя из своего опыта, должен выбрать наиболее подходящую конфигурацию. Так автором получено 150 различных решений, 3 из которых, представлены в статье.

Авторами этой работы была проведена колоссальная работа по формализации оптимального проектирования дельта-робота. Исследователи использовали ряд современных подходов для синтеза конструктивных параметров механизма. В область их изысканий попали не только кинематические характеристики, такие как максимальная скорость приводов, но и ряд динамических характеристик и характеристик, связанных с точностью и жесткостью.

Таким образом, авторы сформулировали задачу многокритериальной оптимизации, в которой постарались учесть не только теоретические основы работы механизмов подобного класса, но реальные практические моменты, связанные с выбором конкретных технических решений.

В рассматриваемой работе авторы использовали алгоритм NSGA-II, реализованный в MATLAB. Суть расчётов сводится к определению неких индексов TTI и CIE, характеризующих кинематические, динамические и жесткостные характеристики. В работе присутствуют многократные отсылки к работам немецкого учёного Яна Бринкера, ведущего активную научную деятельность по данной тематике.

В работах 🕮(книжки кликабельны) и 🕮 рассматривается вопрос вибраций, которые свойственны механизмам, работающим с высокими скоростью и ускорением. Авторами предлагается подход по оптимизации профиля ускорения с использованием генетического алгоритма, учитывающего в своей работе как необходимость снизить вибрации, так и минимизировать ущерб эффективности работы механизма от внесённых в режимы его функционирования изменений.

В работе 🕮 освещается вопрос настройки приводов дельта-робота, а именно настройки регуляторов серводвигателей. С помощью предлагаемой методики можно подобрать коэффициенты для регулятора, которые обеспечивают ошибку как минимум на 50 % меньше, чем при использовании автонастройщка или Z-N метода. В целом же, подход к управлению приводами хорошо показан в работе 🕮.

Отдельно стоит сказать о работах, в которых рассматриваются существенные изменения и модернизации конструкции дельта-робота. Часть таких изменений привели к созданию уже совершенно новых роботов. Примером этого служит работа 🕮, где авторы исследуют дельта-робот с тросовыми приводами. Оригинальные иллюстрации их робота показаны на рисунке ниже.

Исследование охватывает весь процесс разработки данного устройства, от анализа рабочей области и оптимального синтеза конструкции робота до создания прототипа и проверки полученных характеристик в эксперименте.

Прообразом дельта-робота можно считать двухподвижного и тоже параллельного робота, выполняющего перемещения объектов в плоскости. Этот механизм тоже нашёл применение в промышленности благодаря своей высокой скорости. Ему посвящено немало работ, среди которых выделим 🕮, 🕮, 🕮, 🕮 (вы не забыли, что в книжках ссылки?), 🕮 и 🕮, в которых рассматриваются как вопросы проектирования, так и вопросы конструктивного исполнения отдельных узлов этого устройства. Некоторые иллюстрации из этих работ приведены на следующем рисунке:

Если идти в другую сторону, то добавив к дельта-роботу 4-ое плечо и модернизировав платформу (выполнив её в виде подвижного параллелограмма, с шарнирами в углах) можно получить уже совершенно нового робота. Такая архитектура его построения получила название Par4.

Такой механизм превосходно описан в этой работе. Работа посвящена оптимальному проектированию, но в ней подробно описан и весь путь от идеи до промышленного образца. Для лучшего понимания этой современной конструкции параллельного робота приведём часть иллюстраций из этой статьи:

Такая конструкция, как отмечают авторы, ближе к концепции параллельных механизмов, чем дельта-робот, благодаря распределению нагрузки уже не по трём, а по четырём группам звеньев. Авторы делают заключение о том, что полученные скорости и ускорения и 5,5 м/с и 165 м/с², а также выгодная с точки зрения манёвренности конструкция обеспечивают минимально время цикла среди всех роботов, существовавших на рынке на момент публикации статьи.

В промышленности получили наибольшее применение последовательные и параллельные механизмы. Однако, в последние годы активно ведутся работы в области исследования гибридных механизмов. Пример одного из таких механизмов демонстрируют авторы этой работы.

Эта работа посвящена проектированию механизма, состоящего из классического дельта-робота и группы последовательных звеньев, располагающихся на его подвижной платформе. Такой подход позволил получить манипулятор с пятью степенями свободы. В статье авторы решают прямую задачу кинематики геометрическим методом, а обратную задачу матричным методом Денавита-Хартенберга.

В работе также проводится моделирование динамики робота посредством решения уравнений Лагранжа в пакете ADAMS с целью получения крутящих моментов на приводах. Завершается работа демонстрацией опытного образца, способного перемещать металлические объекты с точностью 0,1 мм благодаря электромагниту, выполняющего функцию схвата.

Внесение изменений в конструкцию дельта-робота может не только привести к получению совершенно нового механизма, но послужить основой для создания концептуально иной сложной роботизированной системы. Так, на базе двух дельта-роботов учёные разработали 6-и осевое тактильное устройство, предназначенное для удалённого управления какими-либо устройствами. Чтобы понять конструкцию этого девайса, приведём его модели и фотографии:

https://www.youtube.com/watch?v=oMXIWePpfCo

Полученное устройства обладает силовой обратной связью, что позволят как повысить качество управления в целом, так и управлять с его помощью коллаборативными роботами.

Такое объединение дельта-роботов позволило получить полностью параллельную систему со сравнительно простыми моделями для вычисления положения и генерации силовой обратной связи. Высокая жесткость, малая инерционность, большая рабочая область без сингулярностей – вот главные характеристики полученного устройства, отмеченные авторами.

Ценность такого механизма, как дельта-робот, наиболее полно раскрывается в контексте возможности его применения в промышленности. Наибольшее распространение робот получил в области упаковки, в пищевой и в подобных ей отраслях промышленности, где масса перемещаемых объектов, как правило, мала.

Однако, в последнее время можно встретить ряд достаточно необычных примеров адаптации этого механизма к новым для него задачам. К примерам подобных новшеств стоит отнести самого миниатюрного на сегодняшний день представителя этой архитектуры, разработанного исследователями из Гарвардского университета.

Робот «milliDelta» (о нём говорится в 1-ом, рекомендованном мной, ролике) имеет размеры всего 15 мм × 15 мм × 20 мм и способен перемещаться по замкнутым траекториям с частотой 75 Гц, развивая скорость до 0,45 м/с с ускорением до 215 м/с². Сам робот весит всего 430 мг, но способен перемещать объекты с массой 1,31 г.

Такое отношение полезной нагрузки к массе самого робота недостижимо для его старших собратьев и является следствием тех технических решений, которые использовались при его конструировании. Подробнейшим образом, как сама конструкция, так и методика проведение экспериментов описаны в работе.

При построении робота широко использовалась технология производства печатных плат и MEMS технологии, в качестве приводов источников движения были выбраны пьезоэлектрические приводы. В конструкции использованы лишь одноподвижные кинематические пары, выполненные в виде гибких полимеров. Конструкция продемонстрирована на рисунке ниже.

Точность и скорость этого робота удалось измерить благодаря использованию двух высокоскоростных видеокамер, производящих съёмку робота с разных ракурсов. Удалось получить точность около 5-и мкм в рабочем пространстве объёмом около 7-и мм³. В исследовании делается вывод о перспективности использования этого робота в таких областях, как микрохирургия, микросборочные операции и просто в перемещении объектов в миллиметровом диапазоне.

Ещё одним интересным примером применения дельта-робота делятся авторы работы 🕮. Исследователи спроектировали и создали дельта-робота на подвижной тележке для применения в сельском хозяйстве. Это устройство способно двигаться вдоль грядки и производить точечную обработку почвы, будь то прополка или направленное опрыскивание сорняков или полезных растений.

Вот видео, но не знаю, их ли это разработка. Работа представляет большой интерес как с точки зрения синхронизации движений тележки, манипулятора и машинного зрения, так и с точки зрения проектирования манипуляционной системы и построения системы управления, планирования движения.

Особенно ценно, что авторы прослеживают весь путь от решения основных задач, связанных с кинематикой робота, до их применения в системе управления и проверке на реальном устройстве. Как и в предыдущем повествовании, приведём ряд иллюстраций из этой работы:

В качестве ещё одного яркого примера реального промышленного применения рассматриваемого механизма можно привести работу 🕮, в которой автор адаптирует этот механизм к работе на предприятии по производству продуктов из курицы и проводит большую работу по формализации этого вопроса.

Надеюсь кому-то подкинул нужной информации, а кто-то просто потратил своё время не на просмотр телевизора, а получение новых знаний в области робототехники. Дальше уже обстоятельно поговорим о дельта-роботе, разработаем и сделаем эту чудо машину.

О чём пойдёт речь?

Этой публикацией я начинаю цикл статей о дельта-роботе. Здесь поговорим об истории этого механизма и я расскажу немного об интересных работах по этой тематике. Далее будут материалы, посвящённые его теоретическому анализу, построению рабочей зоны, выбору приводов, конструированию, изготовлению, сборке и созданию системы управления.

Дельта-робот — это манипулятор, придуманный Рэймондом Клавэлем, в конце прошлого столетия. Его выходное звено имеет три поступательные степени свободы. Он относится к механизмам параллельной структуры. Обычные механизмы (не параллельные) представляют собой последовательность звеньев (шарнирный робот, портальный манипулятор).

В отличии от них, рабочее звено дельта-робота соединено с неподвижным основанием тремя независимыми кинематическими цепями, а сам механизм воспринимает нагрузку, как пространственная ферма. Это иллюстрирует рисунок ниже.

Основным преимуществом этого механизма выступает высокая скорость манипулирования лёгкими объектами, достигающаяся за счёт того, что тяжёлые приводы расположены на неподвижном основании, а все двигающиеся звенья механизма выполнены из лёгких, зачастую, композитных материалов.

Типовая конструкция дельта-робота представлена на рисунке ниже.

Робот состоит из массивного основания 1, к которому крепятся три привода, изменяющие положения рычагов 2, плоскости вращения которых повёрнуты на 120° друг относительно друга. Каждый рычаг заканчивается двумя трёхподвижными шарнирами. На подвижной платформе 4 также находятся по два трёхподвижных шарнира на каждое из плеч дельта-робота.

Перемещение платформы в заданную точку осуществляется путём поворота трёх рычагов на нужные углы.

Часто говорят о том, что в дельта-роботе используется “принцип параллелограммов”.

Две штанги, рычаг и платформа образуют параллелограмм ABCD. Как известно, стороны AB и DC в этом параллелограмме будут всегда параллельны. То есть отрезок DC подвижной платформы будет параллелен плоскости основания. Из-за того, что аналогичные отрезки, относящиеся к двум другим плечам, также будут параллельны основанию, легко сделать вывод, что и плоскость платформы всегда будет параллельна плоскости основания.

По типу применения

По типу применения роботы делятся на автономных, работающих по заданной программе без участия человека, коллаборативных, работающих вместе с человеком и управляемых непосредственно оператором.

Портал области

Система портала области

Если необходимо покрыть большие пространства, используются порталы на поверхности. Портальную консоль можно также разместить в любом месте на большой площади.

Применение роботизированного комплекса точечной сварки корпусов автомобилей в концерне volvo

Задачи:

1. Увеличить производительность “Volvo cars”, улучшить качество продукции.
2. Увеличить гибкость производственных линий для выпуска различных новых моделей.
3. Уменьшить занимаемую площадь, сократить ручной труд, увеличить безопасность труда.
4. Оптимизировать жизненный цикл оборудования.

Результат: Увеличена производительность и время непрерывной работы производственных линий. Сокращено время обслуживания и увеличен срок службы оборудования. Более компактное размещение позволило установить дополнительное оборудование.

За 2023 год «Volvo Cars» зафиксировала существенный рост выручки — на 21% по сравнению с предыдущим годом.

Промышленные покрасочные роботы для производств и покрасочных линий

Роботизированная покраска дает высококачественные результаты. После правильного программирования промышленный покрасочный робот может наносить материал, не оставляя после себя капель, разводов, чрезмерного распыления и т. д. Краска и/или покрытие наносятся точно и последовательно.

Промышленные покрасочные роботы могут обеспечить исключительную доступность деталей. Роботизированные манипуляторы имеют эргономичную конструкцию и высокую степень свободы благодаря много осевой системе движения, роботы могут быть установлены в нескольких различных местах: стена, система перемещения – рельсы, портал, тумба, что обеспечивает еще большую гибкость.

Роботы для покраски также исключают человеческий фактор на производстве, нанесение краски-это опасная для здоровья и сопряжённая с риском работа. Работники могут подвергаться воздействию опасных паров, изоцианидов и канцерогенов.

Покрасочные роботы лучше приспособлены для работы в цеху или покрасочных камерах, замкнутых пространствах и помещениях особого уровня чистоты.

Роботы абсолютно безопасны в среде горючего газа. Программное обеспечение для предотвращения столкновений позволяет нескольким роботам работать в непосредственной близости друг от друга. В рамках покрасочной линии с несколькими роботами, производительность и время цикла улучшаются.

Рекомендуемое оборудование, примеры

Для знакомства с робототехникой и обучения работе с ней будущих операторов и программистов.

Вывод

Итак. Мы бегло познакомились с линейкой продукции японского производителя роботов, компании Fanuc. Прошлись по их демо-залу, познакомились с примерами применения роботов и разобрались с их категориями.

Можно с уверенностью сказать, что за автоматизацией производств – будущее. И не только классические производственные операции можно автоматизировать. Применений роботам видится куда больше. Например, эта картина на фотографии была нарисована роботом манипулятором Fanuc 710iC/50. А роботы – повара давно используют в своем устройстве коллаборативные манипуляторы с сенсорным обучением.

В данной статье мы затронули основные моменты и познакомились с роботами в целом. Более подробное знакомство с их устройством, историей происхождения, а также комплектующими и П.О. применяемыми в этих устройствах, мы расскажем в следующей статье цикла.

А пока, большое спасибо за чтение, надеемся статья была для Вас полезна! До новых встреч!

Приобрести робот-манипулятор или другую ЧПУ или 3Д технику и расходные материалы, задать свой вопрос, или сделать предложение, вы можете, связавшись с нами:

Выводы

Автоматизация производств с помощью робототехники ведет к повышению производительности и рентабельности, что уже неоднократно показано во множестве источников, в том числе на страницах нашего блога.