Τι είναι ένα κυλινδρικό ρομπότ; | 10+ Σημαντικές Εφαρμογές | Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Κυλινδρικό ρομπότ

Image Credit: Κοινά Wikipedia

Το θέμα της συζήτησης: Κυλινδρικό ρομπότ και τα χαρακτηριστικά του

Κυλινδρικό ρομπότ

Κυλινδρικός ορισμός ρομπότ

Το κυλινδρικό ρομπότ έχει περιστροφική άρθρωση για περιστροφή και πρισματικό σύνδεσμο για γωνιακή κίνηση γύρω από τον άξονα άρθρωσης. Η περιστροφική άρθρωση κινείται σε περιστροφική κίνηση γύρω από τον κοινό άξονα. Αντίθετα, η πρισματική άρθρωση θα κινηθεί σε γραμμική κίνηση.

Κυλινδρικό ρομπότ
Κυλινδρικό ρομπότ

Ο κύριος βραχίονας των κυλινδρικών ρομπότ ανεβαίνει και κάτω. Ένας κύλινδρος ενσωματωμένος στο ρομποτικό βραχίονα παράγει αυτήν την κίνηση τεντώνοντας και αποσύροντας τον εαυτό του. Τα γρανάζια και ένας κινητήρας οδηγούν την κίνηση πολλών από αυτές τις κυλινδρικές ρομποτικές εκδόσεις, ενώ ένας πνευματικός κύλινδρος οδηγεί την κάθετη κίνηση. Οι διαδικασίες συναρμολόγησης, η διαχείριση εργαλειομηχανών και χυτού εξοπλισμού και η συγκόλληση σημείων γίνονται με κυλινδρικά ρομπότ.

Κυλινδρικό ρομπότ συντεταγμένων | Κυλινδρική πολική συντεταγμένη

Τα κυλινδρικά ρομπότ χρησιμοποιούν ένα σύστημα τρισδιάστατων συντεταγμένων με έναν προτιμώμενο άξονα αναφοράς και σχετική απόσταση από αυτόν για τον προσδιορισμό της θέσης του σημείου. Η απόσταση από μια επιλεγμένη θέση αναφοράς και η σχετική κατεύθυνση των αξόνων και η απόσταση από τον κατακόρυφο άξονα από ένα καθορισμένο επίπεδο αναφοράς χρησιμοποιούνται συχνά για τον καθορισμό της θέσης του σημείου.

Η προέλευση του συστήματος είναι το σημείο στο οποίο και οι τρεις συντεταγμένες μπορούν να γραφτούν ως «0» και αυτό είναι το σημείο όπου συναντώνται το επίπεδο αναφοράς και οι άξονες. Για να τον ξεχωρίσουμε από τον πολικό άξονα, που είναι η ακτίνα που βρίσκεται στο επίπεδο αναφοράς, ξεκινώντας από την αρχή και δείχνει την κατεύθυνση αναφοράς, ο άξονας αναφέρεται ως ο κυλινδρικός ή διαμήκης άξονας.

Η ακτινική απόσταση είναι η απόσταση από τον άξονα. Ταυτόχρονα, η γωνιακή συντεταγμένη αναφέρεται συχνά ως αζιμούθιο. Αυτό ανήκει σε δομή πολικής συντεταγμένης 2D στο επίπεδο γύρω από το σημείο, παράλληλα με το επίπεδο αναφοράς. η ακτίνα και το αζιμούθιο αναφέρονται μερικές φορές ως πολικές συντεταγμένες. Το ύψος ή το ύψος, η διαμήκης γωνία ή η αξονική θέση είναι και οι δύο ετικέτες για το 3rd συντεταγμένη.

Αυτό είναι επίσης γνωστό ως «πολική κυλινδρική συντεταγμένη» και «κυλινδρική πολική συντεταγμένη», χρησιμοποιείται για να περιγράψει τη θέση των άστρων στους γαλαξίες.

Αυτά τα ρομπότ είναι κατάλληλα για αντικείμενα που χρειάζονται περιστροφική συμμετρία κατά μήκος των διαμήκων αξόνων τους.

Κυλινδρικός σχεδιασμός ρομπότ | Κυλινδρικό ρομπότ διαμόρφωσης

Κυλινδρικό ρομπότ που λειτουργεί

Η κίνηση αυτού του ρομπότ είναι βασικά πάνω και κάτω στο κύριο μέρος του σώματος και κυκλική στη βάση και το όνομα «κυλινδρικό ρομπότ» προέρχεται από το φυσικό σχήμα του κυλινδρικού φακέλου εργασίας. Σε αυτήν την κίνηση πάνω-κάτω δημιουργείται από έναν πνευματικό κύλινδρο, και η περιστροφή συνήθως δημιουργείται από ένα συγκρότημα κινητήρα και γραναζιών. Ο ρομποτικός βραχίονας θα ανεβαίνει πάνω από ένα κάθετο μέλος, χάρη στο σχεδιασμό αυτού του είδους του αμαξώματος. Ο βραχίονας θα τεντωθεί και θα συρρικνωθεί καθώς θα περιστραφεί κατά μήκος του κάθετου άξονα. Ο χειριστής θα λειτουργεί τώρα σε κυλινδρικό χώρο χάρη σε αυτόν τον σχεδιασμό.

Το μήκος του άκρου καθορίζει την ακτίνα του κυλινδρικού χώρου και η μετατόπιση κατά μήκος του κάθετου μέλους καθορίζει το ύψος. Ένας περιστρεφόμενος σύνδεσμος στο σταθερό πλαίσιο, ένας κυλινδρικός σύνδεσμος τύπου γύρω από τον άξονα περιστροφής και ένας πρισματικός σύνδεσμος τύπου στο βραχίονα του χειριστή δημιουργεί το κυλινδρικό σώμα βάσης χειριστή και η κατεύθυνση του τελικού τελεστή καθορίζεται από την προέκταση, το ύψος του βραχίονα, και περιστροφή γύρω από τον κύριο άξονα του σώματος και αυτές είναι οι βασικές 3-μεταβλητές που πρέπει να διαχειριστούν προκειμένου να εντοπιστούν οι τελικοί τελεστές ενός κυλινδρικού ρομπότ. Με άλλα λόγια, αυτό το στυλ διαμόρφωσης δημιουργεί ένα κυλινδρικό σύστημα συντεταγμένων που μπορεί να ρυθμιστεί με τον ίδιο τρόπο.

Η ένωση ενός καρπού στο τέλος του κυλίνδρου βραχίονα επιτρέπει περαιτέρω κινητικότητα. Και αυτός ο καρπός είναι αρκετά περίπλοκος για να συμφωνήσει σε πρόσθετους βαθμούς ελευθερίας, και το Pitch (το οποίο μετριέται με κίνηση πάνω-κάτω στον καρπό), ρολό (το οποίο υπολογίζεται από την περιστρεφόμενη κίνηση στον καρπό), και το χασμουρητό είναι τα τρία στυλ. Η κίνηση από πλευρά σε πλευρά συνήθως μετρά το χασμουρητό στον καρπό. Αυτές οι κατηγορίες καρπού με 1 ή 2 ή 3 από αυτές τις κινήσεις υπάρχουν και είναι προσβάσιμες στις αγορές, ανάλογα με το κόστος και τη δυνατότητα εφαρμογής.

Κυλινδρικές προδιαγραφές και χαρακτηριστικά ρομπότ

Παράμετροςχαρακτηριστικά
ΣειράΕυρεία γκάμα διαθέσιμη
Επαναληψιμότητα0.1-0.5 mm (διαφέρει ανάλογα με το σχέδιο)
Φορτίο επί πληρωμήΠοικίλλει από 5 έως 250 κιλά
Αριθμός αξόνωνΕλάχιστο τρία (δύο γραμμικά)
Φάκελος εργασίαςΣυνήθως μεγάλες (κάθετες πινελιές όσο ακτινικές πινελιές)
ΤαχύτηταΜέσος όρος, 1000 mm / s
ΚόστοςΣυγκριτικά σε ακριβά ανάλογα με το μέγεθος και το ωφέλιμο φορτίο τους.
Ευγενική προσφορά: Παρουσίαση του YM Hamad

Έλεγχος κυλινδρικού ρομπότ

Κάτω από τους περιορισμούς που επιβάλλει η αρχιτεκτονική της μηχανικής δομής, τα συστήματα ελέγχου ενός βιομηχανικού ρομπότ αποφασίζουν την ευελιξία και την απόδοσή του. Το σχήμα ελέγχου παρέχει στο ρομπότ μια διαδοχική σειρά εκτέλεσης. Το μηχάνημα υπολογίζει τις πιθανές τιμές θέσης για κάθε βήμα και παρακολουθεί την απόλυτη θέση της κίνησης.

Το σύστημα ελέγχου μετρά τη θεωρητική / πραγματική ασυμφωνία και άλλες υπολογισμένες τιμές και αποθηκευμένα δεδομένα (π.χ. θεωρητικές ταχύτητες) όταν το ρομπότ βρίσκεται σε λειτουργία και δημιουργεί μεταβλητές ενεργοποίησης για να μετακινήσει το ρομπότ. Στις σημερινές βιομηχανικές αγορές, οι χειριστές ρομπότ παίζουν κρίσιμο ρόλο. Τα ρομπότ εκτελούν εργασίες που χρειάζονται υψηλή ακρίβεια και επαναληψιμότητα, όπως συσκευασία, επισήμανση και συναρμολόγηση πακέτων.

Τα τελευταία χρόνια, τα βιομηχανικά ρομπότ έχουν μεγάλη ζήτηση για δραστηριότητες που είναι επαναλαμβανόμενες (όπως συλλογή και τοποθέτηση αντικειμένων), ακατάστατες (όπως καθαρισμός σωλήνων αποχέτευσης), επικίνδυνες (όπως συγκόλληση και βαφή ψεκασμού) και δύσκολες (όπως συναρμολόγηση ή αντικατάσταση ηλεκτρονικών ανταλλακτικών). Οι χειριστές ρομπότ μπορούν να εκτελέσουν μια εργασία με υψηλή ακρίβεια, αυτονομία, ανθεκτικότητα, ανεξαρτησία και υπευθυνότητα.

Επιπλέον, εάν ο χώρος εργασίας περιλαμβάνει σταθερά και κινούμενα εμπόδια, ο έλεγχος κίνησης καθίσταται δυσκολότερος επειδή κάθε σώμα του ρομπότ πρέπει να ξεκαθαρίσει ένα εμπόδιο. Το κινηματικό μοντέλο του χειριστή αναπτύχθηκε χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους από ερευνητές. Λόγω των περιορισμών του μηχανισμού και του χώρου εργασίας, της μη προσβασιμότητας των τελικών τελεστών και των σχετικών μηχανικών ιδιοτήτων, ο αυτόματος έλεγχος κίνησης των βραχιόνων του χειριστή δεν είναι απλή δουλειά.

Η μοντελοποίηση της κίνησης ενός ζεύγους κυλινδρικών χειριστών που λειτουργούν σε περιορισμένο χώρο εργασίας ως μέθοδος μη γραμμικών διαφορικών εξισώσεων πρώτης τάξης είναι ένας τρόπος προγραμματισμού και ρύθμισης της κίνησής τους, τηρώντας ταυτόχρονα τα όρια και τις ιδιαιτερότητες του συστήματος, αφαιρώντας σταθερά και κινούμενα εμπόδια.

Το Σχέδιο Ελέγχου που βασίζεται στο Lyapunov μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για να αντλήσει μια σειρά από μη γραμμικούς, αμετάβλητους, συνεχούς νόμους ελέγχου για τη δημιουργία κινήσεων κυλινδρικού χειριστή χωρίς σύγκρουση. Η ευελιξία και η πολυπλοκότητα αυτού του σχήματος είναι οι βασικοί λόγοι για τη χρήση του. Επιπλέον, η αναλυτική αναπαράσταση των ιδιομορφιών και των ορίων της μηχανής είναι απλή, όπως και η εξαγωγή των κανόνων ελέγχου.

Πηγή εικόνας: ResearchGate

Κυλινδρικός χώρος εργασίας ρομπότ | Φάκελος εργασίας κυλινδρικού ρομπότ | Κυλινδρικό ρομπότ 3 συνδέσμων

Το άκρο του κυλινδρικού ρομπότ είναι ένας κύλινδρος του οποίου η διάσταση έχει μετρηθεί από το όριο κίνησης των διαφόρων εξαρτημάτων του ρομπότ. Ωστόσο, το μέγιστο και το ελάχιστο όριο κίνησης της άρθρωσης σημειώθηκε και στις δύο πλευρές.

Ως αποτέλεσμα, ο χώρος εργασίας, ο οποίος αποτελείται από τα σημεία όπου μπορεί να τοποθετηθεί το τελικό σημείο του ρομποτικού βραχίονα, δεν είναι ένας πλήρης κύλινδρος, αλλά μάλλον μια διασταύρωση δύο ομόκεντρων κυλίνδρων και των εσωτερικών διαστάσεων του κυλίνδρου καθορίζονται από την ελάχιστη κίνηση των εξαρτημάτων ρομπότ όρια.

Οι αρμοί κινούνται γύρω από τους άξονες τους μέσα στα κυλινδρικά πλαίσια εργασίας. Ο κυλινδρικός φάκελος εργασίας φαίνεται οπτικά στο παρακάτω σχήμα:

Κυλινδρικό ρομπότ Παράδειγμα | Κυλινδρικό βιομηχανικό ρομπότ

Κυλινδρικός βραχίονας ρομπότ

Σε τι χρησιμοποιούνται τα κυλινδρικά ρομπότ; | Κυλινδρικές εφαρμογές ρομπότ

Τα κυλινδρικά ρομπότ χρησιμοποιούνται συνήθως σε μικρούς χώρους και είναι ιδανικά για αντικείμενα που απαιτούν κυκλική συμμετρία (π.χ. σύρματα, σωλήνες). Είναι επίσης κατάλληλα για τυπική εργασία επιλογής και τοποθέτησης στις ρυθμίσεις κατασκευής.

Τα κυλινδρικά ρομπότ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για άλλες ποικίλες εργασίες, όπως:

  1. Σημειακή συγκόλληση
  2. Χειρισμός μηχανών χύτευσης
  3. Εξοπλισμός χειρισμού μηχανών γενικά
  4. Διαδικασίες λείανσης
  5. Λειτουργίες συναρμολόγησης
  6. Παλετοποίηση
  7. Φόρτωση και εκφόρτωση μηχανών
  8. Χύτευση επενδύσεων
  9. Εφαρμογές στο χυτήριο και συγκόλληση
  10. Χειρισμός και αποθήκευση μοναδικών ωφέλιμων φορτίων
  11. Συσκευασία κρέατος
  12. Εφαρμογές για επιστρώσεις
  13. Χύτευση με έγχυση
  14. Συναρμολόγηση πακέτων και προϊόντων στη βιομηχανία και τη βιομηχανία συσκευασίας

Χρησιμοποιούνται συχνά σε προϊόντα ηλεκτρονικής, ειδικά για εφαρμογές καθαρών δωματίων και για όλες τις άλλες εφαρμογές που αναφέρονται παραπάνω.

Μπορεί ένα κυλινδρικό ρομπότ να αντικαταστήσει ένα καρτεσιανό ρομπότ;

Δεδομένου ότι και οι δύο Καρτεσιανό και τα κυλινδρικά ρομπότ βάσης μπορούν να συναντήσουν σημεία σε τρεις διαστάσεις, μπορούν να εναλλάσσονται διατηρώντας παράλληλα έναν τυπικό ελάχιστο χώρο εργασίας. Κάθε βάση ρομπότ έχει το δικό της σύνολο κατάλληλων εφαρμογών. Τα καρτεσιανά ρομπότ μπορεί να είναι καλύτερα για ορισμένες χρήσεις, ενώ τα κυλινδρικά βασικά ρομπότ μπορεί να είναι καλύτερα για άλλες. Ακόμα κι έτσι, οι δύο μορφές μπορούν να ανταλλάσσονται για ορισμένα οφέλη και μειονεκτήματα.

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των κυλινδρικών ρομπότ;

Κυλινδρικά πλεονεκτήματα ρομπότ

Τα κυλινδρικά βασικά ρομπότ μπορούν να ταξιδεύουν μεταξύ των απαιτούμενων σημείων γρηγορότερα από τα καρτεσιανά ρομπότ, κάτι που αποτελεί πλεονέκτημα, κυρίως όταν αυτά τα δύο σημεία βρίσκονται σε ίδια ακτίνα. Σε αυτήν την περίπτωση, δύο από τις τρεις κινήσεις είναι παράλληλες μεταξύ τους.

Μειονεκτήματα κυλινδρικού ρομπότ

Υπάρχουν πολλά μειονεκτήματα κυλινδρικών ρομπότ, μερικά από αυτά αναφέρονται παρακάτω:

  • Επειδή τα ρομπότ με περιστροφικό άξονα πρέπει να αντισταθμίζουν την αδράνεια του αντικειμένου ενώ περιστρέφονται, η συνολική μηχανική τους ακαμψία μειώνεται. Η επαναληψιμότητα και η ακρίβειά τους περιορίζονται και προς την κατεύθυνση της περιστροφικής δράσης. Απαιτείται ένα πιο εξελιγμένο σχήμα ελέγχου για κυλινδρικές διαμορφώσεις παρά για καρτεσιανές διαμορφώσεις.
  • Η συνολική μηχανική ακαμψία είναι μικρότερη επειδή ο περιστροφικός άξονας αυτού του ρομπότ πρέπει να υπερνικήσει την αδράνεια του αντικειμένου κατά την περιστροφή του.
  • Η επαναληψιμότητα και η ακρίβεια είναι επίσης λιγότερο προς την κατεύθυνση περιστροφής.
  • Ένα άλλο σημαντικό μειονέκτημα αυτού του συστήματος είναι ότι η αλλαγή κατευθύνσεων από το καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων στο κυλινδρικό σύστημα συντεταγμένων συνήθως απαιτούσε σημαντικό χρονικό διάστημα και ένα πιο εξελιγμένο σύστημα ελέγχου.

Σχετικά με την Esha Chakraborty

Έχω ένα υπόβαθρο στην Αεροδιαστημική Μηχανική, επί του παρόντος εργάζομαι για την εφαρμογή της Ρομποτικής στην Άμυνα και τη Διαστημική Επιστήμη Βιομηχανία. Είμαι συνεχής μαθητής και το πάθος μου για τις δημιουργικές τέχνες με κάνει να τείνω να σχεδιάζω νέες ιδέες μηχανικής.
Με τα ρομπότ να αντικαθιστούν σχεδόν όλες τις ανθρώπινες ενέργειες στο μέλλον, θέλω να φέρω στους αναγνώστες μου τις θεμελιώδεις πτυχές του θέματος με έναν εύκολο αλλά ενημερωτικό τρόπο. Μου αρέσει επίσης να ενημερώνω ταυτόχρονα τις εξελίξεις στον κλάδο της αεροδιαστημικής.

Συνδεθείτε μαζί μου με το LinkedIn - http://linkedin.com/in/eshachakraborty93

Lambda Geeks