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Ogni braccio robotico industriale ha alcune parti che collaborano per rendere fruibile l'intera struttura. Includono controller, effettori finali, unità, sensori e manipolatori robot. Ognuna di queste parti svolge un ruolo unico nel sostenersi a vicenda. Tra tutti, i manipolatori robotici potrebbero anche essere uno dei componenti più importanti di una struttura robotica. Esamineremo in dettaglio cosa sono i manipolatori robotici, i ruoli che svolgono e li confronteremo con i bracci robotici convenzionali per vedere come si confrontano l'uno con l'altro.
Cos'è un robot manipolatore?
Un manipolatore robotico è un dispositivo utilizzato per manipolare materiali senza alcun contatto fisico diretto da parte dell'individuo che ne gestisce l'operazione. Sono stati inventati per consentire ai robot di gestire facilmente materiali radioattivi e a rischio biologico che richiedevano alle persone di rimanere a una buona distanza per evitare l’esposizione. Ma con il tempo, questo principio è stato trasferito ai moderni bracci robotici per rendere il controllo molto più semplice e flessibile.
Alcuni dei ruoli moderni che sono stati utilizzati includono saldatura, chirurgia robotica e stazioni spaziali. Il manipolatore stesso ha la forma di un braccio ed è dotato di segmenti chiamati slitte trasversali che possono scorrere l'uno sull'altro mentre afferrano gli oggetti in modo sicuro. Ciò conferisce loro una maggiore libertà di movimento, qualcosa di cui sono privi i normali bracci robotici.
Sul fronte della produzione su larga scala, il manipolatore robotico viene utilizzato per compiti intensivi come il sollevamento di stive pesanti che altrimenti si rivelerebbero troppo lavoro da gestire per i lavoratori umani. Sono comodi anche per disporre i carichi in una pila ordinata che può raggiungere l'altezza di un intero magazzino, grazie ai romantici bracci allungabili. La loro flessibilità li rende lo strumento ideale per infilarsi in spazi ristretti, e questo è uno dei motivi per cui molti robot utilizzati in campo medico utilizzano i manipolatori robotici in tutti i loro compiti poiché sono più precisi e accurati al minimo possibilità di distruggere altri organi del corpo.
Tipi di manipolatori robotici
Esistono vari tipi di manipolatori robotici che vengono utilizzati attivamente in tutte le forme di produzione, in particolare negli impianti di assemblaggio. Questi manipolatori sono disponibili in dimensioni diverse, ma funzionano tutti utilizzando lo stesso principio. Da notare sono le articolazioni che compongono questi manipolatori. Sono le parti che rendono il movimento più flessibile e sono disponibili in 2 tipi che includono quanto segue.
Giunto rotante: si tratta di giunti di manipolatori robotici che hanno un singolo grado di libertà con movimenti che possono essere descritti come rotazionali. La loro configurazione è composta da un valore che rappresenta il numero di rotazioni quando sono operativi.
Giunto prismatico: si tratta di giunti che possono essere descritti come traslazionali, in quanto è il movimento che mostrano quando si muovono tra oggetti. Sono rappresentati da un grado di traslazione lungo il loro asse quando sono operativi.
Dopo aver eliminato le articolazioni comuni nei manipolatori industriali, di seguito sono riportati alcuni dei notevoli robot di tipo manipolatore utilizzati nel processo di produzione con varie capacità.
Robot di coordinate cartesiane
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Questo è un robot industriale che utilizza un manipolatore a giunto prismatico ed è ideale per compiti come la distribuzione di adesivi nelle industrie automobilistiche. Questo robot ha la capacità di muoversi in direzioni lineari e questo è uno dei suoi maggiori vantaggi in quanto è veloce, preciso e fornisce ai manipolatori una linea di funzionamento retta che assicura che il lavoro che svolgono sia uniforme dal primo all'ultimo prodotto. Sono anche tra i robot di tipo manipolatore più facili da programmare poiché i loro movimenti sono più definiti lungo una singola linea di traiettoria. L'unico inconveniente è che occupano troppo spazio ma raramente ne usano la maggior parte. Ciò rende difficile per loro lavorare insieme ad altri robot di tipo manipolatore e lavoratori umani.
Robot SCARA
SCARA Robots è uno dei robot industriali più popolari che utilizza manipolatori robotici nella sua configurazione. Acronimo di Selective Compliance Assembly Robot Arm, esibiscono movimenti molto simili a quelli di una mano umana. Sono completi di spalla, gomito e polso in grado di eseguire movimenti verticali. Anch'essi utilizzano un giunto prismatico per i loro movimenti flessibili e sono molto veloci rispetto ad altri tipi di bracci robotici manipolatori.
I robot SCARA sono inoltre durevoli e molto rigidi; ciò consente loro di gestire i tipi di lavoro più complicati che richiedono una combinazione di alta velocità e precisione. Sono anche ideali per attività ripetibili, ed è per questo che vengono utilizzati compiti di pallettizzazione, caricamento della macchina e assemblaggio. L’unico inconveniente dei manipolatori utilizzati nei robot SCARA è che non sono flessibili e i loro movimenti sono limitati.
Robot cilindrico
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Si tratta di un manipolatore robotico industriale che si muove attorno a un palo a forma di cilindro. Ha tre assi per il movimento; uno circolare e due lineari che conferiscono al braccio movimenti flessibili orizzontali e verticali. A differenza della maggior parte degli altri bracci robotici di tipo manipolatore, il robot cilindrico ha tre giunti; un giunto rivoluzionario, un giunto prismatico e un giunto cilindrico. Questi robot sono veloci quasi quanto Bracci robotici SCARAe per questo motivo vengono utilizzati in ambienti frenetici come raccogliere e posizionare, afferrare e trattenere, tra molti altri compiti difficili. I vantaggi che presenta rispetto al robot cartesiano sono che può muoversi più velocemente e in più direzioni e può utilizzare lo spazio circostante in modo efficace, il che è migliore di quello che può fare un robot SCARA.
Robot PUMA
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Macchina universale programmabile per l'assemblaggio (PUMA) è uno dei robot industriali più utilizzati nelle operazioni di assemblaggio e saldatura che richiedono un approccio pratico. Il robot ha un design simile a un braccio umano ed è facile confonderlo con a Robot SCARA poiché il manipolatore sembra quasi lo stesso. L’unica differenza che distingue i due è che PUMA è più flessibile ma non ha la precisione riscontrata nei robot SCARA. Tuttavia, questi robot vengono ancora utilizzati per compiti frenetici che richiedono velocità e precisione per essere osservati. Ha tre giunti rotanti che rendono il PUMA compatibile con tutti e tre gli assi. L’unico inconveniente di questo tipo di robot è che non ha la precisione necessaria per gestire compiti critici, ma è comunque utile per altri compiti non così intensivi.
Robot polari
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L'ultimo tipo di bracci robotici di tipo manipolatore è il robot polare, noto anche come robot sferico; sono tipi di macchine stazionarie che hanno bracci supportati da involucri di lavoro sferici. La loro costruzione è più sofisticata rispetto alla maggior parte degli altri robot presenti in questo elenco; hanno una coppia di giunti rotanti che funziona insieme ad un giunto prismatico. I robot Polar vengono utilizzati per la gestione di operazioni come prelievo, posizionamento e pallettizzazione, oltre ad altre attività ripetitive.
Usi dei manipolatori robotici
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L'aggiunta di un manipolatore robotico a un braccio robotico svolge una serie di funzioni. Come già accennato, sono flessibili, più veloci, possono passare attraverso spazi ristretti e sono molto efficaci per compiti ripetitivi che richiedono elevata precisione. Di seguito sono riportati alcuni degli usi per cui sono più adatti.
Assemblaggio automobilistico: Le parti pesanti coinvolte nella produzione delle automobili richiedono bracci robotici di notevole forza e buona presa, qualcosa che i manipolatori sono in grado di fornire. I loro movimenti flessibili in tutte le direzioni rendono anche attività come la verniciatura a spruzzo molto più semplici poiché l'intero guscio dell'auto può essere ruotato rapidamente per coprire tutte le parti.
Processi chirurgici: La chirurgia automatizzata è una procedura molto delicata che richiede la massima precisione poiché è in gioco la vita umana sul tavolo operatorio. I robot medici sono generalmente piccoli, ma per un funzionamento più preciso richiedono manipolatori più piccoli che siano veloci con la capacità di infilarsi rapidamente attraverso qualsiasi piccola fessura senza peggiorare le cose.
Manipolatori di saldatura: La saldatura industriale produce molto calore e questo può essere un po’ eccessivo per un’operazione ravvicinata per un lavoratore umano. Questo è dove un robot manipolatore di saldatura è utile perché può essere azionato a distanza senza comprometterne la precisione, la velocità e l'efficienza.
Scegli e posiziona: Il carico e lo scarico di materiali pesanti fanno parte del processo di produzione e avere i robot giusti è tutto ciò di cui hai bisogno per garantire che la catena non si rompa in alcun modo. I manipolatori hanno gli effettori finali più flessibili e sono supportati da robusti bracci robotici in grado di afferrare carichi pesanti e posizionarli in modo ordinato.
Robot di verniciatura: La verniciatura robotizzata è un altro processo che dipende dalla precisione per garantire che ogni strato applicato sia uniforme su tutta la superficie. L’unico modo per farlo correttamente è attraverso l’uso di manipolatori robotici, facili da controllare e programmare.
Conclusione
I manipolatori robotici stanno trovando sempre più spazio nel settore manifatturiero grazie alla loro affidabilità. Sono il prossimo livello di evoluzione per i robot industriali e chiunque voglia automatizzare i propri processi deve abbracciarli o restare indietro. Per maggiori informazioni sui bracci robotici e sui manipolatori, controlla il nostro sito web al più presto e consulta tutte le risorse che saranno disponibili per il tuo utilizzo.