A robotikai ipar rohamos fejlődésével az ipari robotokat széles körben alkalmazzák a különböző iparágakban, az anyagmozgatástól a gépkarbantartásig, a hegesztéstől a vágásig, az összeszereléstől a permetezésig. Azt találtuk, hogy ezek az ipari robotok különböző formájúak és funkcionális teljesítményt nyújtanak. Mi határozza meg tehát az ipari robotok rugalmasságát és tevékenységi körét? Ez a probléma meglehetősen összetett, De van egy kulcstényező, amely nagymértékben meghatározza a robotok rugalmasságát és mozgási tartományát, ez az ipari robotok szabadságfoka, közismert nevén a tengelyek száma.
Mekkora az ipari robotok szabadsági foka?
Általában a robotok műszaki mutatójaként használják, tükrözi a robot cselekvéseinek rugalmasságát, és a tengely lineáris mozgásainak, kilengésének vagy elfordulásának számával ábrázolható. A robotmechanizmus által önállóan mozgatható ízületek számát a robotmechanizmus szabadsági fokának nevezzük, rövidítve Degree of Freedom, aminek rövidítése DOF. Az ipari robotok által használt jelenlegi vezérlési módszer szerint a robotkar minden ízületét külön szervo mechanizmusként kezelik, azaz minden tengely egy szervernek felel meg, és minden szervert egy buszon keresztül vezérelnek, amit a vezérlő irányít és koordinál. .
Az IS08373 a következőképpen magyarázza az ipari robotokat: "A robotok automatikus vezérléssel, újraprogramozhatósággal és többcélú funkcióval rendelkeznek. A robotkezelőnek három vagy több programozható tengelye van. Az ipari automatizálási alkalmazásoknál a robot alapja lehet rögzített vagy mozgatható. Látható, hogy az ipari robotok tengelyeinek száma fontos műszaki mutató.
Különböző szabadságfokú robotok alkalmazása az iparban
A robottengelyek száma határozza meg a szabadságfokát. Jobb, ha több szabadságfok van? Minél több szabadsági fok, annál közelebb áll az emberi kéz cselekvési funkciójához, és annál jobb a sokoldalúsága; Azonban minél több a szabadságfok, annál bonyolultabb a szerkezet, és annál magasabbak a robotokkal szemben támasztott általános követelmények, ami ellentmondás a robottervezésben. A tengelyek számának növekedésével a robot rugalmassága is nő. A jelenlegi ipari alkalmazásokban azonban a leggyakrabban háromtengelyes, négytengelyes, öttengelyes kétkarú és hattengelyes ipari robotokat használnak, és a tengelyek számának kiválasztása általában az adott alkalmazástól függ. Ennek az az oka, hogy egyes alkalmazásokban nincs szükség nagy rugalmasságra, miközben a három- és négytengelyes robotok költséghatékonysága magasabb, a három- és négytengelyes robotok pedig sebességben is jelentős előnyökkel járnak. Ha csak néhány egyszerű alkalmazásra, mint például a komissiózásra és a szállítószalagok közötti alkatrészek elhelyezésére, akkor elegendő egy négytengelyes robot. Ha a robotnak szűk helyen kell dolgoznia, és a robotkarnak csavarnia és hátrafelé kell fordulnia, a hattengelyes vagy héttengelyes robot a legjobb választás.
Jelenleg a hattengelyes robotokat használják a legszélesebb körben az ipari területen. A hat ízülettel rendelkező ipari robot nagyon hasonlít egy emberi karra, a vállnak, könyöknek és csuklónak megfelelő részei vannak. "Vállai" általában rögzített alapszerkezetre vannak felszerelve. Az emberi kar funkciója a kéz különböző pozíciókba mozgatása, míg a hattengelyes robot feladata a véghatás mozgatása, és különféle, az adott alkalmazási forgatókönyvekhez megfelelő működtetőelemek felszerelése a robotkar végére, például megfogók, szórólámpák, fúrószárak és permetezők a különböző munkafeladatok elvégzéséhez.
A közelmúltban különféle robotgyártók kiadták a legújabb ember-gép kollaboratív robotokat, amelyek szinte mindegyike héttengelyes redundáns szabadságfokú ipari robotokat használ. A nemzetközileg elismert robotgyártók erőfeszítéseket tettek új termékek bevezetésére héttengelyes robotokhoz, hogy megragadják a csúcskategóriás új piacot. A hagyományos négy- és hattengelyes ipari robotokhoz képest azonban jelenleg igen jelentős a különbség a terméktípusok és az értékesítési arányok között.
A Redundant Degree of Freedom Robots fejlesztési trendje
Hat szabadságfok a minimális számú szabadsági fok, amely képes a térbeli pozicionálás végrehajtására. A hatnál több tengellyel rendelkező robotokat összefoglalóan redundáns szabadságfokú robotoknak nevezzük. A robotkinematika kutatásának célja az egyes ízületek mozgásának vagy forgásának megoldása, amikor a robotmanipulátor végeffektorja elér egy bizonyos pozíciót a térben, ami az egész robotika alapköve és kulcsa. Az emberi civilizáció rohamos fejlődésével a robotoknak számos ipari, magaslati, mélytengeri, nukleáris hulladékkal és veszélyes munkakörnyezetben kell feladatokat ellátniuk. Ez magasabb követelményeket támaszt a robot mozgásvezérlésének megbízhatóságával, működőképességével és intelligenciájával szemben. A jövőben, ahogy pontossága folyamatosan növekszik, a redundáns szabadságfokú robotoknak több előnye lesz az akadálykerülésben, az egyedi pontok leküzdésében, a rugalmasságban és a hibatűrésben. A bonyolult munkakörnyezetek és az állandóan változó munkaigények mellett a redundáns szabadságfokú ipari robotoknak több helyük lesz. Úgy gondolom, hogy a közeljövőben felváltja a kézi munkát a pontosabb műveletek érdekében.