Kaikki robotin osat vaikuttavat sen toiminnassa ja määrittävät, millaisia tehtäviä sitä voidaan käyttää. Siksi tällaisten osien syvällinen ymmärtäminen olisi ensimmäinen askel oikean valinnassa teollisuusrobotti tarpeisiisi. Vaikka on monia huomioitavia osia, ehkä olisi hyödyllistä aloittaa yhdestä tärkeimmistä; robottimanipulaattori.
Mitä robottimanipulaatio on?
A robotti on kone, joka on ohjelmoitu suorittamaan automaattisesti tietyt tehtävät ennustettavasti. Tätä varten sen on käsiteltävä esineitä ja joko liikutettava niitä tai iskettävä niihin esimerkiksi hitsaamalla tai poraamalla. Juuri tätä kohteiden käsittelyä tai toimenpiteitä kutsutaan robottimanipulaatioksi. Tämä määritelmä antaa meille siten kontekstin robottimanipulaattoreiden määrittelemiselle.
Robottimanipulaattori on käsivarsimainen rakenne, joka on liitetty robotin runkoon ja jota käytetään tehtävien suorittamiseen. Robotti ilman manipulaattoria olisi sama kuin henkilö, joka suorittaa tehtävän kädet selän taakse sidottuna, se ei yksinkertaisesti ole elinkelpoinen. Itse asiassa tästä syystä robottimanipulaattorit tunnetaan myös robottikäsivarsina.
Mistä robottimanipulaattorit koostuvat?
Lähde: Kawasaki
Robottimanipulaattorit koostuvat sarjasta liitoksia ja lenkkejä, jotka on sulautettu niiden sisärakenteeseen. Ulkopuolelta katsottuna robottimanipulaattorin varsi näyttää vain olevan asennettuna robottiin. Sarjat nivelet ja linkit menevät kuitenkin pidemmälle robotin runkoon sitomaan ne. Tämä varmistaa, että robotti ja manipulaattori toimivat yhdessä koordinoiduissa nesteliikkeissä.
Linkit ovat jäykkiä komponentteja, jotka yhdistävät robotin eri osia. Vaikka niiden jäykkyys tarjoaa kiinteän rakenteen, se vaikeuttaisi robotin osien liikkumista tehtävien aikana. Tämän seurauksena niveliin lisätään joustavuutta lisääviä liitoksia. Liitokset ovat liikkuvia osia, jotka liukuvat toisiaan vasten helpottamaan lineaarinen, pyörivä tai vallankumouksellinen liike robotin osista. Ne on rakennettu ja toimivat samalla tavalla kuin ihmisen kyynärpää tai polvi.
Robottimanipulaattorit eri roboteissa
Lähde: www.brainkart.com
Robottimanipulaattorin liitostyypit ja -määrät määräävät sen vapausasteet, sen työverhon muodon ja kuinka sitä voidaan soveltaa. Tämä puolestaan määrittää, miten robotti luokitellaan. Tarkastellaan havainnollistavana erityyppisiä robotteja ja niiden robottimanipulaattoreiden rakenteita.
Cartesian Robotin manipulaattorit on yhdistetty käyttämällä 3 prismaattista niveltä, jotka ovat kohtisuorassa toisiinsa nähden ja tarjoavat vain lineaarisia liukuliikettä. Tämän seurauksena karteesinen robotti luokitellaan 3-akseliseksi robotiksi ja sillä on geometrinen työverho.
Polar Robot - naparobotin käsivarsi ja vartalo on yhdistetty kiertoliitoksella. Tämän tyyppinen nivel mahdollistaa pyöreät liikkeet, jotka mahdollistavat polaarirobotin varren liikkumisen 3 akselin sisällä napageometrisessa järjestelmässä.
Sylinterimäinen robotti - sylinterimäinen robottivarsi toimii pyörivällä nivelellä pohjassa ja lineaarisella nivelellä, joka mahdollistaa sen liikkumisen pystyakselia pitkin. Näiden liitosten kokoonpano mahdollistaa manipulaattorin pidentymisen ja vetäytymisen sisään, mutta sen työskentelyalue on silti melko rajoitettu pieneen lieriömäiseen muotoon.
SCARA robotti – SCARA-robotin nivelet ovat pyöriviä ja helpottavat sen liikkeitä XY-akselilla samalla kun ne pysyvät jäykkyinä Z-akselilla. Koska liitokset ovat vaakatasossa, SCARA-roboteissa on leveät puoliympyrän muotoiset työkuoret.
Nivelrobotti– Nivelrobotilla on joustavimmat manipulaattorit kaikista muista roboteista. Robottimanipulaattorin varsi on yhdistetty robotin runkoon pyörivällä nivelellä, kun taas kyynärpää ja muut käsivarren osat on yhdistetty kiertoliitoksilla. Kääntyvien nivelten ansiosta käsivarsi voi pyöriä, kallistua ja kääntyä, jolloin muodostuu 6-akselinen robotti.
Robottimanipulaattorien sovellukset
Erilaisten robottimanipulaattorien joustavuutta voidaan hyödyntää prosessien automatisoinnissa eri toimialoilla. Esimerkkejä tällaisista sovelluksista ovat:
Robottikirurgia - tässä sovelluksessa nivelletty robottimanipulaattori on varustettu kirurgisilla instrumenteilla päätetoimijoina. Kirurgi ohjaa sitä etänä kirurgisten toimenpiteiden suorittamiseksi.
Valitse ja aseta – Tämä on yleinen teollinen sovellus, jossa robottimanipulaattoreita käytetään toistuviin poiminta- ja sijoitustehtäviin, kuten tavaroiden pakkaamiseen.
PCB-kokoonpano – Tässä tapauksessa robottimanipulaattori korvaa ihmistyöntekijän kädet ja kokoaa mikroosia piirilevylle erittäin tarkasti ja nopeasti.
Yhteenveto
On turvallista sanoa, että robottimanipulaattorin merkitys robotiikassa menee pidemmälle kuin pelkkä toiminto. Se menee pidemmälle määritelläkseen rakenteen ja kuinka robottia voidaan soveltaa. Laadukkaat manipulaattorit hyvämaineelta robottikäsivarren valmistaja olisi siksi kannattava sijoitus kaikille robotiikkaan uskaltaville.