Με την ταχεία ανάπτυξη της βιομηχανίας της ρομποτικής, τα βιομηχανικά ρομπότ έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες, από το χειρισμό υλικών έως τη συντήρηση μηχανών, από τη συγκόλληση έως την κοπή, από τη συναρμολόγηση έως τον ψεκασμό. Βρήκαμε ότι αυτά τα βιομηχανικά ρομπότ έχουν διαφορετικά σχήματα και λειτουργικές επιδόσεις. Τι καθορίζει λοιπόν την ευελιξία και το εύρος δραστηριότητας των βιομηχανικών ρομπότ; Αυτό το πρόβλημα είναι αρκετά περίπλοκο, αλλά υπάρχει ένας βασικός παράγοντας που καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την ευελιξία και το εύρος κίνησης των ρομπότ, που είναι ο βαθμός ελευθερίας των βιομηχανικών ρομπότ, κοινώς γνωστός ως αριθμός αξόνων.
Ποιοι είναι οι βαθμοί ελευθερίας των βιομηχανικών ρομπότ;
Συνήθως χρησιμοποιείται ως τεχνικός δείκτης για ρομπότ, αντικατοπτρίζει την ευελιξία των ενεργειών του ρομπότ και μπορεί να αναπαρασταθεί από τον αριθμό των γραμμικών κινήσεων, των ταλαντώσεων ή των περιστροφών του άξονα. Ο αριθμός των αρθρώσεων που μπορεί να κινήσει ανεξάρτητα ένας μηχανισμός ρομπότ ονομάζεται βαθμός ελευθερίας του μηχανισμού ρομπότ, που συντομεύεται ως Βαθμός Ελευθερίας, που συντομεύεται ως DOF. Η τρέχουσα μέθοδος ελέγχου που χρησιμοποιείται από τα βιομηχανικά ρομπότ είναι να αντιμετωπίζουν κάθε άρθρωση στο ρομποτικό βραχίονα ως ξεχωριστό μηχανισμό σερβομηχανισμού, δηλαδή κάθε άξονας αντιστοιχεί σε έναν διακομιστή και κάθε διακομιστής ελέγχεται μέσω ενός διαύλου, ο οποίος ελέγχεται και συντονίζεται από τον ελεγκτή. .
Το IS08373 εξηγεί τα βιομηχανικά ρομπότ ως εξής: "Τα ρομπότ έχουν αυτόματο έλεγχο, επαναπρογραμματισμό και λειτουργίες πολλαπλών χρήσεων. Ο χειριστής ρομπότ έχει τρεις ή περισσότερους προγραμματιζόμενους άξονες. Σε εφαρμογές βιομηχανικού αυτοματισμού, η βάση του ρομπότ μπορεί να είναι σταθερή ή κινητή. Μπορεί να φανεί ότι ο αριθμός των αξόνων των βιομηχανικών ρομπότ είναι ένας σημαντικός τεχνικός δείκτης.
Η εφαρμογή των ρομπότ με διαφορετικούς βαθμούς ελευθερίας στη βιομηχανία
Ο αριθμός των αξόνων ρομπότ καθορίζει τον βαθμό ελευθερίας του. Είναι καλύτερο να έχουμε περισσότερους βαθμούς ελευθερίας; Όσο περισσότεροι βαθμοί ελευθερίας, τόσο πιο κοντά είναι η λειτουργία δράσης του ανθρώπινου χεριού και τόσο καλύτερη είναι η ευελιξία του. Ωστόσο, όσο περισσότεροι βαθμοί ελευθερίας, τόσο πιο περίπλοκη είναι η δομή και τόσο υψηλότερες είναι οι συνολικές απαιτήσεις για τα ρομπότ, κάτι που αποτελεί αντίφαση στον σχεδιασμό του ρομπότ. Καθώς αυξάνεται ο αριθμός των αξόνων, αυξάνεται και η ευελιξία του ρομπότ. Ωστόσο, στις τρέχουσες βιομηχανικές εφαρμογές, τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα είναι τα βιομηχανικά ρομπότ τριών αξόνων, τεσσάρων αξόνων, διπλού βραχίονα πέντε αξόνων και έξι αξόνων, και η επιλογή του αριθμού των αξόνων εξαρτάται συνήθως από τη συγκεκριμένη εφαρμογή. Αυτό συμβαίνει επειδή σε ορισμένες εφαρμογές δεν απαιτείται υψηλή ευελιξία, ενώ τα ρομπότ τριών και τεσσάρων αξόνων έχουν υψηλότερη σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας και τα ρομπότ τριών αξόνων και τεσσάρων αξόνων έχουν επίσης σημαντικά πλεονεκτήματα στην ταχύτητα. Εάν είναι μόνο για μερικές απλές εφαρμογές, όπως το μάζεμα και η τοποθέτηση εξαρτημάτων μεταξύ μεταφορικών ταινιών, τότε αρκεί ένα ρομπότ τεσσάρων αξόνων. Εάν το ρομπότ χρειάζεται να εργαστεί σε στενό χώρο και ο ρομποτικός βραχίονας πρέπει να στρίψει και να αντιστρέψει, ένα ρομπότ έξι ή επτά αξόνων είναι η καλύτερη επιλογή.
Επί του παρόντος, τα ρομπότ έξι αξόνων είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα στον βιομηχανικό τομέα. Ένα βιομηχανικό ρομπότ με έξι αρθρώσεις μοιάζει πολύ με ένα ανθρώπινο χέρι, με μέρη ισοδύναμα με τους ώμους, τους αγκώνες και τους καρπούς. Οι "ώμοι" του συνήθως εγκαθίστανται σε μια σταθερή δομή βάσης. Η λειτουργία ενός ανθρώπινου βραχίονα είναι να μετακινεί το χέρι σε διαφορετικές θέσεις, ενώ η λειτουργία ενός ρομπότ έξι αξόνων είναι να μετακινεί τον τελικό τελεστή και να εγκαθιστά διάφορους ενεργοποιητές κατάλληλους για συγκεκριμένα σενάρια εφαρμογής στο άκρο του ρομποτικού βραχίονα, όπως λαβές, λαμπτήρες ψεκασμού, τρυπάνια και ψεκαστήρες, για την ολοκλήρωση διαφορετικών εργασιών.
Πρόσφατα, διάφοροι κατασκευαστές ρομπότ κυκλοφόρησαν τα πιο πρόσφατα ρομπότ συνεργασίας ανθρώπου-μηχανής, τα οποία σχεδόν όλα χρησιμοποιούν βιομηχανικά ρομπότ περιττής ελευθερίας επτά αξόνων. Οι διεθνούς φήμης κατασκευαστές ρομπότ έχουν κάνει προσπάθειες να λανσάρουν νέα προϊόντα για ρομπότ επτά αξόνων για να κατακτήσουν τη νέα αγορά υψηλής ποιότητας. Ωστόσο, σε σύγκριση με τα παραδοσιακά βιομηχανικά ρομπότ τεσσάρων αξόνων και έξι αξόνων, το χάσμα στους τύπους προϊόντων και το ποσοστό πωλήσεων είναι επί του παρόντος πολύ σημαντικό.
The Development Trend of Redundant Degree of Freedom Robots
Έξι βαθμοί ελευθερίας είναι ο ελάχιστος αριθμός βαθμών ελευθερίας που έχουν τη δυνατότητα να ολοκληρώσουν χωρική τοποθέτηση. Τα ρομπότ με περισσότερους από έξι άξονες αναφέρονται συλλογικά ως ρομπότ περιττών βαθμών ελευθερίας. Η έρευνα της κινηματικής των ρομπότ στοχεύει να λύσει την κίνηση ή την περιστροφή κάθε άρθρωσης όταν ο τελικός τελεστής του χειριστή ρομπότ φτάσει σε μια συγκεκριμένη θέση στο διάστημα, που είναι ο ακρογωνιαίος λίθος και το κλειδί ολόκληρης της ρομποτικής. Με την ταχεία ανάπτυξη του ανθρώπινου πολιτισμού, τα ρομπότ απαιτούνται για την ολοκλήρωση εργασιών σε πολλά βιομηχανικά, μεγάλα υψόμετρα, βαθιά θαλάσσια, πυρηνικά απόβλητα και επικίνδυνα εργασιακά περιβάλλοντα. Αυτό δημιουργεί υψηλότερες απαιτήσεις για την αξιοπιστία, τη λειτουργικότητα και την ευφυΐα του ελέγχου κίνησης του ρομπότ. Στο μέλλον, καθώς η ακρίβειά του συνεχίζει να αυξάνεται, τα ρομπότ πλεονάζοντος βαθμού ελευθερίας θα έχουν περισσότερα πλεονεκτήματα στην αποφυγή εμποδίων, την υπέρβαση μεμονωμένων σημείων, την ευελιξία και την ανοχή σφαλμάτων. Ενόψει των πολύπλοκων εργασιακών περιβαλλόντων και των συνεχώς μεταβαλλόμενων απαιτήσεων εργασίας, τα βιομηχανικά ρομπότ περιττής ελευθερίας θα έχουν περισσότερα μέρη για χρήση. Πιστεύω ότι στο εγγύς μέλλον, θα αντικαταστήσει τη χειρωνακτική εργασία για πιο ακριβείς λειτουργίες.