De robotarm is het meest voorkomende type robot in moderne industriële robots. Hij kan bepaalde bewegingen en functies van menselijke handen en armen imiteren, en kan objecten grijpen, dragen of specifieke gereedschappen bedienen via vaste programma's. Het is het meest gebruikte automatiseringsapparaat in de robotica. De vormen verschillen, maar ze hebben allemaal één ding gemeen: ze kunnen instructies accepteren en nauwkeurig elk punt in de driedimensionale (tweedimensionale) ruimte lokaliseren om bewerkingen uit te voeren. De kenmerken zijn dat hij verschillende verwachte bewerkingen kan uitvoeren door middel van programmering, en zijn structuur en prestaties combineren de voordelen van zowel mensen als mechanische machines. Hij kan zware menselijke arbeid vervangen om de mechanisatie en automatisering van de productie te realiseren, en kan in gevaarlijke omgevingen werken om de persoonlijke veiligheid te beschermen. Daarom wordt hij veel gebruikt in de machinebouw, elektronica, lichte industrie en kernenergie.
1. Veelvoorkomende robotarmen bestaan hoofdzakelijk uit drie delen: het hoofdlichaam, het aandrijfmechanisme en het besturingssysteem
(I) Mechanische structuur
1. De romp van de robotarm is het basisonderdeel van de gehele constructie en is meestal gemaakt van stevig en duurzaam metaal. Deze moet niet alleen bestand zijn tegen de verschillende krachten en koppels die de robotarm tijdens het werk genereert, maar ook een stabiele installatiepositie bieden voor andere componenten. Bij het ontwerp moet rekening worden gehouden met balans, stabiliteit en aanpasbaarheid aan de werkomgeving. 2. Arm: De arm van de robot is het belangrijkste onderdeel voor verschillende handelingen. Hij bestaat uit een reeks drijfstangen en gewrichten. Door de rotatie van de gewrichten en de beweging van de drijfstangen kan de arm meerdere vrijheidsgraden in de ruimte bereiken. De gewrichten worden meestal aangedreven door zeer nauwkeurige motoren, reductoren of hydraulische aandrijvingen om de bewegingsnauwkeurigheid en snelheid van de arm te garanderen. Tegelijkertijd moet het materiaal van de arm zeer sterk en licht zijn om te voldoen aan de behoeften van snelle bewegingen en het dragen van zware objecten. 3. Eindeffector: Dit is het onderdeel van de robotarm dat direct contact maakt met het te bewerken object. De werking ervan is vergelijkbaar met die van een menselijke hand. Er zijn veel soorten eindeffectoren, waaronder grijpers, zuignappen en spuitpistolen. De grijper kan worden aangepast aan de vorm en grootte van het object en wordt gebruikt om objecten van verschillende vormen vast te pakken. De zuignap maakt gebruik van het negatieve drukprincipe om het object te absorberen en is geschikt voor objecten met een plat oppervlak. Het spuitpistool kan worden gebruikt voor spuiten, lassen en andere bewerkingen.
(II) Aandrijfsysteem
1. Motoraandrijving De motor is een van de meest gebruikte aandrijfmethoden in de robotarm. DC-motoren, AC-motoren en stappenmotoren kunnen allemaal worden gebruikt om de gewrichtsbeweging van de robotarm aan te drijven. Motoraandrijving heeft als voordelen een hoge regelnauwkeurigheid, een snelle reactiesnelheid en een breed snelheidsregelbereik. Door de snelheid en richting van de motor te regelen, kan het bewegingstraject van de robotarm nauwkeurig worden bestuurd. Tegelijkertijd kan de motor ook worden gebruikt in combinatie met diverse reductoren om het uitgangskoppel te verhogen en zo te voldoen aan de behoeften van de robotarm bij het dragen van zware objecten. 2. Hydraulische aandrijving Hydraulische aandrijving wordt veel gebruikt in sommige robotarmen die een groot vermogen vereisen. Het hydraulische systeem brengt de hydraulische olie onder druk via een hydraulische pomp om de hydraulische cilinder of hydraulische motor aan te drijven en zo de beweging van de robotarm te realiseren. Hydraulische aandrijving heeft als voordelen een hoog vermogen, een snelle reactiesnelheid en een hoge betrouwbaarheid. Het is geschikt voor sommige zware robotarmen en situaties die snelle actie vereisen. Het hydraulische systeem heeft echter ook nadelen zoals lekkage, hoge onderhoudskosten en hoge eisen aan de werkomgeving. 3. Pneumatische aandrijving: Een pneumatische aandrijving gebruikt perslucht als energiebron om cilinders en andere actuatoren aan te drijven. Pneumatische aandrijving heeft de voordelen van een eenvoudige constructie, lage kosten en hoge snelheid. Het is geschikt voor situaties waar kracht en precisie niet vereist zijn. Het vermogen van het pneumatische systeem is echter relatief klein, de regelnauwkeurigheid is ook laag en het systeem moet worden uitgerust met een persluchtbron en bijbehorende pneumatische componenten.
(III) Controlesysteem
1. Controller: De controller is het brein van de robotarm. Deze is verantwoordelijk voor het ontvangen van verschillende instructies en het aansturen van de bewegingen van het aandrijfsysteem en de mechanische structuur volgens deze instructies. De controller maakt meestal gebruik van een microprocessor, een programmeerbare logische controller (PLC) of een speciale bewegingsbesturingschip. Deze kan de positie, snelheid, versnelling en andere parameters van de robotarm nauwkeurig regelen en kan ook de informatie verwerken die door verschillende sensoren wordt teruggekoppeld om een gesloten lus te bereiken. De controller kan op verschillende manieren worden geprogrammeerd, waaronder grafisch programmeren, tekstprogrammeren, enz., zodat gebruikers kunnen programmeren en debuggen op basis van hun eigen behoeften. 2. Sensoren: De sensor is een belangrijk onderdeel van de perceptie van de robotarm van de externe omgeving en de eigen toestand. De positiesensor kan de positie van elk gewricht van de robotarm in realtime bewaken om de bewegingsnauwkeurigheid van de robotarm te garanderen; de krachtsensor kan de kracht van de robotarm detecteren bij het vastpakken van een object om te voorkomen dat het object wegglijdt of beschadigd raakt; de visuele sensor kan het werkobject herkennen en lokaliseren en het intelligentieniveau van de robotarm verbeteren. Daarnaast zijn er temperatuursensoren, druksensoren e.d. aanwezig, waarmee de werkstatus en de omgevingsparameters van de robotarm worden bewaakt.
2. De classificatie van de robotarm wordt over het algemeen ingedeeld volgens de structurele vorm, de aandrijfmodus en het toepassingsgebied
(I) Classificatie op basis van structurele vorm
1. Robotarm met cartesische coördinaten. De arm van deze robotarm beweegt langs de drie coördinatenassen van het rechthoekige coördinatensysteem, namelijk de X-, Y- en Z-as. De voordelen zijn een eenvoudige constructie, handige bediening, hoge positioneringsnauwkeurigheid, enz., en hij is geschikt voor eenvoudige hanterings-, assemblage- en verwerkingstaken. De werkruimte van de robotarm met rechthoekige coördinaten is echter relatief klein en de flexibiliteit is beperkt.
2. Cilindrische coördinatenrobotarm. De arm van de cilindrische coördinatenrobotarm bestaat uit een draaigewricht en twee lineaire gewrichten en heeft een cilindrische bewegingsruimte. De voordelen zijn een compacte constructie, een groot werkbereik, flexibele beweging, enz., en hij is geschikt voor taken van gemiddelde complexiteit. De positioneringsnauwkeurigheid van de cilindrische coördinatenrobotarm is echter relatief laag en de besturingsmoeilijkheid relatief hoog.
3. Sferische coördinatenrobotarm. De arm van de sferische coördinatenrobotarm bestaat uit twee roterende gewrichten en één lineair gewricht en heeft een sferische bewegingsruimte. De arm biedt de voordelen van flexibele beweging, een groot werkbereik en aanpassingsvermogen aan complexe werkomgevingen. Hij is geschikt voor taken die hoge precisie en flexibiliteit vereisen. De structuur van de sferische coördinatenrobotarm is echter complex, de besturingsmoeilijkheid is groot en de kosten zijn hoog.
4. Gelede robotarm: De gelede robotarm imiteert de structuur van de menselijke arm, bestaat uit meerdere roterende gewrichten en kan verschillende bewegingen uitvoeren die vergelijkbaar zijn met die van de menselijke arm. De voordelen zijn flexibele bewegingen, een groot werkbereik en aanpassingsvermogen aan complexe werkomgevingen. Het is momenteel het meest gebruikte type robotarm.
De besturing van bewegende robotarmen is echter lastig en vereist een hoge mate van programmeer- en debugtechnologie.
(II) Classificatie per aandrijfmodus
1. Elektrische robotarmen Elektrische robotarmen gebruiken motoren als aandrijfapparaten, die de voordelen hebben van een hoge regelnauwkeurigheid, snelle reactiesnelheid en een laag geluidsniveau. Het is geschikt voor sommige gelegenheden met hoge eisen aan nauwkeurigheid en snelheid, zoals elektronische productie, medische apparatuur en andere industrieën. 2. Hydraulische robotarmen Hydraulische robotarmen gebruiken hydraulische aandrijfapparaten, die de voordelen hebben van een hoog vermogen, hoge betrouwbaarheid en sterke aanpasbaarheid. Het is geschikt voor sommige zware robotarmen en gelegenheden die een groot vermogen vereisen, zoals de bouw, mijnbouw en andere industrieën. 3. Pneumatische robotarmen Pneumatische robotarmen gebruiken pneumatische aandrijfapparaten, die de voordelen hebben van een eenvoudige structuur, lage kosten en hoge snelheid. Het is geschikt voor sommige gelegenheden die geen hoog vermogen en nauwkeurigheid vereisen, zoals de verpakkings-, druk- en andere industrieën.
(III) Classificatie per toepassingsgebied
1. Industriële robotarmen Industriële robotarmen worden voornamelijk gebruikt in industriële productiesectoren, zoals de automobielindustrie, de productie van elektronische producten en mechanische verwerking. Ze kunnen geautomatiseerde productie realiseren en de productie-efficiëntie en productkwaliteit verbeteren. 2. Servicerobotarmen Servicerobotarmen worden voornamelijk gebruikt in dienstverlenende sectoren, zoals de gezondheidszorg, catering, huishoudelijke diensten, enz. Ze kunnen mensen diverse diensten aanbieden, zoals verpleging, maaltijdbezorging, schoonmaak, enz. 3. Speciale robotarmen Speciale robotarmen worden voornamelijk gebruikt in bepaalde specifieke sectoren, zoals de lucht- en ruimtevaart, defensie, diepzee-exploratie, enz. Ze moeten speciale prestaties en functies hebben om zich aan te passen aan complexe werkomgevingen en taakvereisten.
De veranderingen die robotarmen teweegbrengen in de industriële productie, omvatten niet alleen de automatisering en efficiëntie van de processen, maar ook het bijbehorende moderne managementmodel dat de productiemethoden en het concurrentievermogen van bedrijven sterk heeft veranderd. De toepassing van robotarmen biedt bedrijven een goede kans om hun industriële structuur aan te passen, te upgraden en te transformeren.
Plaatsingstijd: 24-09-2024
