De onderdelen van een robot spelen allemaal een rol bij de werking ervan en bepalen voor welke taken hij kan worden gebruikt. Daarom zou een diepgaand begrip van dergelijke onderdelen de eerste stap zijn op weg naar het kiezen van het goede industriële robot voor uw behoeften. Hoewel er veel onderdelen zijn die we moeten overwegen, zou het misschien nuttig zijn om met een van de belangrijkste te beginnen; een robotmanipulator.
Wat is robotmanipulatie?
A robot is een machine die is geprogrammeerd om automatisch specifieke taken voorspelbaar uit te voeren. Om dit te doen, moet het objecten hanteren en deze verplaatsen of erop slaan door middel van handelingen zoals lassen of boren. Het zijn deze handelingen of procedures die worden uitgevoerd op objecten die robotmanipulatie wordt genoemd. Deze definitie geeft ons daarmee context om robotmanipulatoren te definiëren.
Een robotmanipulator is een armachtige structuur die is verbonden met het lichaam van een robot en wordt gebruikt om taken uit te voeren. Een robot zonder manipulator zou het equivalent zijn van een persoon die een taak uitvoert met de handen op de rug gebonden, maar dat is simpelweg niet haalbaar. Het is om deze reden dat robotmanipulatoren ook wel robotarmen worden genoemd.
Waaruit bestaan robotmanipulatoren?
Bron: Kawasaki
Robotmanipulatoren bestaan uit een reeks gewrichten en verbindingen die in hun interne structuur zijn samengevoegd. Van buitenaf lijkt de robotmanipulatorarm alleen op de robot te zijn gemonteerd. De reeks gewrichten en verbindingen gaan echter verder het robotlichaam in om ze te binden. Dit zorgt ervoor dat de robot en de manipulator samenwerken in gecoördineerde vloeiende bewegingen.
Links zijn starre componenten die verschillende delen van een robot samenvoegen. Hoewel hun stijfheid voor een stevige structuur zorgt, zou het voor de robotonderdelen moeilijk worden om tijdens taken te bewegen. Als resultaat worden er verbindingen aan de schakels toegevoegd om de flexibiliteit te vergemakkelijken. Gewrichten zijn beweegbare onderdelen die tegen elkaar schuiven om het bewegen te vergemakkelijken lineaire, roterende of revolutionaire beweging van robotonderdelen. Ze zijn gebouwd en werken op dezelfde manier als een menselijke elleboog of knie.
Robotmanipulatoren in verschillende robots
Bron: www.brainkart.com
Het type en aantal gewrichten dat een robotmanipulator heeft, bepaalt de vrijheidsgraden, de vorm van zijn werkbereik en de manier waarop deze kan worden toegepast. Dit bepaalt op zijn beurt hoe een robot wordt gecategoriseerd. Laten we ter illustratie verschillende soorten robots en de structuren van hun robotmanipulatoren onderzoeken.
Cartesiaanse robot - de manipulatoren zijn verbonden met behulp van 3 prismatische gewrichten die loodrecht op elkaar staan en alleen lineaire schuifbewegingen bieden. Als gevolg hiervan wordt een cartesiaanse robot geclassificeerd als een 3-assige robot en heeft een geometrische werkomvang.
Polar Robot - de arm en het lichaam van een polaire robot zijn verbonden met behulp van een revolute joint. Dit type joint maakt cirkelvormige bewegingen mogelijk waardoor de polaire robotarm binnen 3 assen in een polaire geometriesysteem kan bewegen.
Cilindrische robot - een cilindrische robotarm werkt met een draaigewricht aan de basis en een lineair gewricht dat het mogelijk maakt om langs de verticale as te bewegen. De opstelling van deze gewrichten zorgt ervoor dat de manipulator kan verlengen en intrekken, maar het werkbereik is nog steeds beperkt tot een kleine cilindrische vorm.
SCARA-robot – de gewrichten in een SCARA-robot zijn roterend en vergemakkelijken de bewegingen langs de XY-assen, terwijl ze stijf blijven in de Z-as. Omdat de gewrichten een horizontaal vlak zijn, hebben SCARA-robots brede werkgebieden in een halfronde vorm.
Gelede robot– een gelede robot heeft de meest flexibele manipulatoren van alle andere robots. De robotmanipulatorarm is verbonden met het robotlichaam door een draaigewricht, terwijl de elleboog en andere delen in de arm verbonden zijn door middel van draaigewrichten. De draaigewrichten laten de arm rollen, stampen en gieren, waardoor een 6-assige robot ontstaat.
Toepassingen van robotmanipulatoren
De flexibiliteit van verschillende robotmanipulatoren kan worden benut om processen in verschillende industrieën te automatiseren. Voorbeelden van een dergelijke toepassing zijn onder meer:
Robotchirurgie - in deze toepassing wordt een gearticuleerde robotmanipulator uitgerust met chirurgische instrumenten als eind-effectoren. Deze wordt op afstand bestuurd door een chirurg om chirurgische manoeuvres uit te voeren.
Kies en plaats – dit is een veelvoorkomende industriële toepassing waarbij robotmanipulatoren worden ingezet voor repetitieve pick-and-place-taken, zoals het inpakken van goederen.
PCB Vergadering – in dit geval vervangt een robotmanipulator de handen van een menselijke werknemer om micro-onderdelen met hoge precisie en snelheid op een printplaat te monteren.
Conclusie
Het is veilig om te zeggen dat de betekenis van robotmanipulatoren in de robotica verder gaat dan alleen de functie. Het gaat verder om de structuur te definiëren en hoe een robot kan worden toegepast. Kwaliteitsmanipulatoren van een gerenommeerd bedrijf fabrikant van robotarmen zou daarom een waardevolle investering zijn voor iedereen die zich in robotica waagt.