Què és un braç robòtic?
Enllaços, juntes i una eina al final
A braç robòticés un conjunt de segments motoritzats-anomenats enllaços-connectats per juntes motoritzades, amb una eina muntada a l'extrem més llunyà. Aquestes tres parts són tota la història: els enllaços proporcionen abast, les articulacions proporcionen moviment i l'efector final-una pinça, un soldador o el que demana la feina-fa el treball real. Imagineu el vostre propi braç: ossos, articulacions i una mà. Però "braç robòtic" és només un dels diversos noms d'aquesta màquina, i s'utilitzen indistintament molt més sovint del que haurien de ser.
Braç robòtic vs robot industrial vs Cobot vs manipulador
Aquí teniu la part que salten la majoria de llocs: aquests quatre termes no es troben al mateix nivell i un d'ells significa quelcom molt específic un cop esteu a l'emmotllament per injecció.
Braç robòticés el nom habitual del mateix maquinari articulat-els enllaços, les articulacions i l'efector final que acabem de descriure.
A manipulador, a l'emmotllament per injecció, no és un sinònim d'aquest braç-és el robot-treure: la unitat muntada a la màquina d'emmotllament que entra dins del motlle, agafa la peça o el corredor acabat i l'aixeca cada cicle. Normalment és un disseny lineal i cartesià, no el braç articulat que la majoria de la gent imagina. Així que aquí "manipulador" anomena un robot de desmoldeig específic, no el maquinari general.
Anrobot industrialés la màquina completa d'una fàbrica: el braç més el seu controlador i sistema d'accionament, construït per a la producció. Cada robot industrial conté un braç robòtic, però la frase apunta a tota la unitat de treball-per tant, la distinció real entre el braç robòtic i el robot industrial és part del producte envasat.
A cobot(robot col·laboratiu) és un subtipus definit per la intenció, no per la forma. Es tracta d'un braç robòtic dissenyat per treballar de manera segura al costat de persones-més lent, amb força-, sovint no requereix cap gàbia. La pregunta del braç robòtic vs del cobot no és "Quin és quin", sinó "Aquest braç està construït per compartir espai amb humans?"
Tres coses que la gent s'equivoca sobre els braços robòtics
1. Comprar un robot no automatitza res.Un braç per si sol no pot fer un treball útil fins que hi hagi un sistema al seu voltant. L'automatització real necessita una cel·la completa-accessoris, sensors, seguretat, alimentació de peces i un controlador que l'uneixi. El braç és un component d'aquest sistema, no el sistema en si.
2. La repetibilitat no és exactitud.Un full de dades que presumeix d'uns ±0,02 mm gairebé sempre significa repetibilitat-con quina força torna el braç a un punt que s'ha ensenyat-no amb quina precisió arriba a una coordenada que mai s'ha ensenyat. Per a qualsevol cosa que s'assembli al mecanitzat, aquest buit és molt important.
3. Més eixos no és automàticament millor.Un braç de 6 eixos és més flexible, però la flexibilitat que no necessiteu és només un cost afegit, complexitat i més llocs per introduir errors. Molts treballs funcionen de manera més ràpida i fiable en un braç de 4 eixos.
Com funciona un braç robòtic?
La cadena de moviment
Llavors, com funciona un braç robòtic, moment a moment? Cada moviment transcorre per la mateixa cadena. El controlador calcula la trajectòria-on ha d'estar cada articulació i quan. Envia aquests objectius als servomotors, que subministren la unitat. Cada servo alimenta un engranatge reductor que canvia la velocitat per el parell, de manera que un motor petit i ràpid pot moure un braç pesat de manera lenta i precisa. Això converteix el l'articulació i les articulacions juntes col·loquen l'efector final, que fa la feina real d'-agafar, soldar i dispensar. I és un bucle tancat: els codificadors de cada articulació informen de la seva posició real al controlador, que corregeix sobre la marxa.
Eixos i Graus de Llibertat
Tot en aquesta cadena té un objectiu: posar l'eina allà on la necessiteu, a l'angle que necessiteu. Això és el queeixosigraus de llibertatdescriure-i és on moltes decisions de compra van malament.
Cada eix és una articulació que es mou independentment; el nombre de moviments independents són els graus de llibertat del braç. En un braç estàndard de 6 eixos, el treball es divideix netament en dues meitats.Posició del mànec dels eixos 1-3-porten l'eina a un punt de l'espai (esquerra/dreta, endavant/enrere, amunt/avall).Orientació del mànec dels eixos 4-6-defineixen l'angle de l'eina un cop hi és (el gir, el pas i la guiada del canell).
Aquesta divisió és tota la regla de selecció. Pregunteu què demana realment el vostre procés:
Soldaduranecessita la torxa per trobar la costura en un angle específic i subjectar-la mentre segueix la junta. La posició sola no pot fer això-necessiteu orientació del canell. És per això que la soldadura és gairebé sempre6 eixos.
Paletitzacióprincipalment significa triar una caixa, aixecar-la, girar-la, posar-la plana. Amunt-avall més un gir el cobreix, així que a4 eixosbraç fa la feina més ràpid i més barat, amb menys per equivocar-se.
Una regla general ràpida: cal inclinar o girar l'eina per fer la feina? Pensa en 6 eixos. Només et mous cap amunt-avall i gira? 4 potser n'hi ha prou.
Què fan realment els sensors
Un braç és tan bo com el seu sentit d'on està-i què està tocant. Tres tipus de sensor porten aquesta càrrega, però no importen igual.
Codificadorsinforme de la posició conjunta-la columna vertebral del bucle tancat. La distinció que realment et mossega és els codificadors absoluts i incrementals. Un codificador incremental compta el moviment des d'on s'asseu a l'encesa-, de manera que després d'un tall d'alimentació o d'un canvi de torn, el braç sovint ha d'executar una rutina de re-homing abans que pugui funcionar. Un codificador absolut emmagatzema la seva posició real tant si està alimentat com si no. Imagineu un dilluns al matí: un braç amb codificadors absoluts s'encén ja sabent on se situa cada articulació; un dels codificadors incrementals pot haver de tornar a rastrejar fins a una referència inicial. A cada canvi de torn i interrupció, això deixa de ser una nota al peu.
Sensors de -parell de forçadonar al braç una sensació de tacte. Sentir la força de contacte-en lloc de conduir cegament cap a una posició-és el que fa possible la inserció (assentament d'una peça sense encallar) i el poliment o el poliment (conducció d'una superfície a pressió constant).
Visiógestiona el desconegut: quan les peces arriben sense fixar-soltes en un contenidor, o en diferents punts d'un cinturó-les localitza perquè el braç s'adapti en lloc d'esperar la peça en un lloc ensenyat.
Referències sobre sensors de força-parell: [https://arxiv.org/pdf/2103.11123]
Cinemàtica en anglès senzill
Escriu una coordenada i el braç només hi va. Darrere d'això hi ha la cinemàtica inversa, i la manera més neta de sentir-la és el teu propi braç.
Aconsegueix una tassa a la taula. No has calculat res-però el teu cervell ha descobert a l'instant fins a quin punt cal flexionar l'espatlla, el colze i el canell per posar la mà exactament allà. Això és cinemàtica inversa: comença des d'on ha d'estar l'eina i resol cap enrere els angles d'articulació que l'hi posen.
La cinemàtica cap endavant és el viatge de tornada-tenint en compte els angles de les articulacions, on acaba la mà? Més fàcil de calcular, però amb menys freqüència el que realment necessiteu.
Cada moviment que fa el teu braç, el controlador està solucionant en silenci la cinemàtica cap endavant i inversa: nomenes la destinació, troba els angles. Aquest és tot el truc-no cal un mur de fórmules.
Referències sobre cinemàtica del braç robot: [https://arxiv.org/pdf/2303.09645]
D'on ve realment la precisió
Una solució cinemàtica perfecta encara falla si el maquinari no la pot aguantar. La precisió real prové de tres coses físiques que es componen.
Engranatges reductors-tipus adequat, lloc correcte. Reductors de RVseure a la base i els eixos inferiors: rígid, construït per encongir de càrregues pesades a l'abast.Reductors harmònics (-ona de tensió).seure al canell: compacte, lleuger, gairebé -zero, per a on la càrrega útil és petita però la precisió és fonamental. Col·loqueu una unitat harmònica on pertany un RV i el braç es flexioni sota càrrega-no es tracta de què és "millor", sinó d'on encaixa cadascun.
Rigidesa.Qualsevol donació de l'estructura apareix ampliada a la punta de l'eina: una petita deflexió angular en una articulació es converteix en un gran error a un metre de distància. Un braç rígid subjecta el punt ensenyat sota càrrega; un de flexible s'allunya tan aviat com canvia la càrrega útil o el moviment. És una de les principals raons per les quals dos braços amb fulls d'especificacions gairebé-idèntics no funcionen de la mateixa manera.
Deriva tèrmica.Quan els motors i els engranatges funcionen, s'escalfen, el metall s'expandeix i la posició de l'eina canvia-normalment durant la primera hora des d'un arrencada en fred. És per això que el treball d'alta-precisió comença amb un escalfament-: córrer el braç fins que arribi a l'estat estacionari tèrmic i després confiar en els seus números. Hem vist com el fred-començar a la deriva destrossa en silenci els primers-revisions d'articles que tothom ha atribuït a la programació.
La versió pràctica: necessiteu ±0,02 mm-repetibilitat de classe per a la inspecció del primer-article? No mesureu en una màquina freda-deixeu que s'escalfi primer.
Els principals tipus de braços robòtics
Articulat (6 eixos)
Elrobot articulat-normalment a6 eixos braç-és l'opció predeterminada per un motiu: és la forma més flexible, amb l'abast d'orientació per treballar en gairebé qualsevol angle. Cobreix la més àmplia gamma de treballs: soldadura, muntatge, manteniment de màquines, càrrega i descàrrega. La compensació-és el cost i la complexitat de la programació-tota aquesta llibertat s'ha de pagar i ensenyar.
Quan no utilitzar-lo:per a una recollida-i-lleugera i d'alta-velocitat pura i lleugera (un Delta és més ràpid), o una transferència senzilla i plana, de dalt-avall (un SCARA ho fa més barat).
SCARA
A Robot SCARAposseeix un treball ràpid de dalt-avall en un pla-alta-recollida-i-col·locació, muntatge i dispensació. És ràpid, assequible i rígid en el pla horitzontal, que és exactament on es produeixen aquestes feines. Els límits són l'altra cara: poca llibertat vertical i control de l'orientació feble, de manera que, en el moment en què una tasca necessita l'eina en un angle o una destresa real-amunt, SCARA no és el vostre braç.
Cartesià / Gantry
Quan necessiteu un sobre de treball gran però el moviment és senzill i en línia recta-, aCartesiàorobot de pòrticencaixa. Els seus traços són fàcils d'entendre i es poden personalitzar a gairebé qualsevol mida, cosa que fa que sigui natural per moure peces grans o carregar-estil d'armadura. Els inconvenients-: ocupa molt d'espai, ofereix poca capacitat d'orientació i no guanyarà la velocitat. A l'altre extrem hi ha una petita càrrega útil que demana una velocitat extrema.
Enllaç-delta/paral·lel
A Delta, orobot d'enllaç-paral·lel, està dissenyat per a una cosa: velocitat ampolla amb càrrega útil molt baixa. La seva estructura paral·lela el converteix en el braç més ràpid del terra per a la classificació d'alta-velocitat d'aliments, productes farmacèutics i electrònics-i es combina de manera natural amb la visió per a la selecció aleatòria . Però aquesta velocitat es compra amb càrrega útil: els delta porten molt poc, funcionen dins d'un sobre amb forma de bol-poc profund i són l'eina equivocada per a qualsevol cosa pesada. Tots són braços industrials convencionals. Es construeix una classe més específicament per compartir espai amb la gent.
Braços col·laboratius (Cobots)
A robot col·laboratiuestà dissenyat per treballar a prop de persones sense una gàbia-la qual cosa fa que sigui ràpid de desplegar, fàcil de moure entre tasques i s'adapta bé a línies de robots-humans mixtes i treballs de gran-mescla i baix-volum.
Però aquesta seguretat té un preu i val la pena anomenar-la. En vigor-mode limitat-el mode que li permet funcionar en gàbia-lliure-, un cobot és més lent i, en general, els cobots porten menys càrrega útil que les armes industrials. I "col·laboratiu" no vol dir "avaluació del risc opcional": una eina afilada o una peça pesada al final encara en necessita. Així que l'enquadrament honest decobot vs robot industrialno és més segur-que-perillós; és un ofici diferent.
La crida de judici: interacció humana freqüent + takt de baix-a-moderat + espai reduït → un cobot es guanya. Takt elevat, càrrega útil pesada o una -zona d'automatització tancada → un braç convencional amb una protecció adequada la superarà. L'error comú és comprar un cobot per aconseguir un temps de takt agressiu, després executar-lo a la força-velocitat limitada i, de totes maneres, perdre l'objectiu. I gairebé totes les guies salten una classe-que resulta ser el nostre territori.
Robots per treure-emmotllament per injecció
Anrobot d'emmotllament per injecció{0}}extraure(sovint anomenat anRobot IMM-un servomanipulador de tres-eixos, o un més senzillselector de becsper a portes i corredors) entra al motlle en l'instant que s'obre, treu la peça acabada, separa el corredor i pot col·locar insercions per al següent tir.
El que fa que sigui el seu propi tipus-no només un braç cartesià estacionat en una màquina de modelar-és el temps. Està sincronitzat amb el cicle d'emmotllament: cada moviment es coreografia al voltant del motlle obert i tancat, de manera que estar una fracció de segon fora de lloc alenteix el cicle o posa en risc l'eina. Aquest acoblament profund és el motiu pel qual un braç-general rarament fa aquesta feina bé.
Les 6 especificacions que decideixen si un braç pot fer la vostra feina
Càrrega útil
Elcàrrega útil del robotL'especificació és on la selecció va malament primer, perquè la gent mesura el pes de la peça i oblida el maquinari que la subjecta. Una peça de 8 kg en una pinça de 4 kg és una càrrega de 12 kg-per tant, necessiteu almenys un braç de 12 kg-, no un de 8 kg. I el pes no és tota la història: com més lluny s'asseu la càrrega de la brida del canell, més moment genera, de manera que una part-descentrada o estesa es comporta com una altra encara més pesada. Mida a peça + pinça + compensació d'abast, mai la peça sola.
Abast vs sobre de treball
Fitxa de dadesarribarés la distància més llarga que el braç pot estendre-però no és l'espai que realment podeu utilitzar. El realsobre de treball del robotés un volum irregular i grumos, i a la seva vora exterior el braç pot tocar un punt però sovint no pot arribar-hi en l'orientació que necessita la vostra feina. A prop de la base i a l'extrem de l'anell es troben efectivament zones mortes. Per tant, llegiu l'abast versus el sobre de treball com a "extensió màxima" versus "espai de treball-complet i utilitzable"-i dissenyeu aquest últim.
Repetibilitat vs Precisió
Aquesta és l'especificació que gairebé tothom llegeix malament.
Repetibilitatés la capacitat de tornar al mateix punt una i altra vegada-encara que aquest punt estigui desactivat. La repetibilitat de ±0,05 mm significa que el braç colpeja el mateix punt fins a 0,05 mm cada vegada; no diu res sobre si aquest lloc és el que realment volies.
Precisióés la capacitat diferent i més difícil d'arribar al punt correcte de l'espai. Gairebé tots els números de full de dades són repetibilitat.
Per soldar o paletitzar-ensenya el punt una vegada, repeteix-ho per sempre-la repetibilitat és tot el que necessites. La precisió només esdevé crítica amb el posicionament absolut: programació fora de línia o deixant un camí ensenyat a una part nova sense tornar a-ensenyar. Dit sense embuts: ±0,05 mm és la capacitat de tornar precisament al mateix punt equivocat.
Velocitat i temps de cicle
La velocitat del full de dades és una velocitat màxima-de l'articulació, descarregada, en una ràfega recta. La teva líniatemps de ciclees construeix a partir de tot el que esclata deixa fora. El moviment real passa el temps accelerant i desaccelerant en cada moviment; en la planificació de camins a les cantonades i obstacles; a l'estada a cada pinya i lloc mentre la pinça s'obre o es tanca; i enEncaixades de mans d'E/S, on el braç espera un senyal d'un transportador, PLC o màquina. Afegiu una càrrega útil real i la velocitat màxima baixa encara més. És per això que el número de catàleg mai és igualtemps takt.
Si en necessiteu un de real, simuleu-lo-o feu que el vostre integrador estimi el temps del cicle segons el vostre camí i càrrega útil reals, no el full d'especificacions.
Destrals
Aquí només està la decisió. Pregunta:
L'eina s'ha d'inclinar, girar o acostar-se en un angle? →6 eixos.
Necessita arribar al voltant d'un obstacle o mantenir una postura complexa? →6 eixos.
La feina és plana-amunt/avall més una rotació per col·locar-la? →4 eixosés suficient.
Més eixos no és una actualització gratuïta: cada eix addicional afegeix cost, més programació i una articulació més per mantenir. Així que el4 eixos vs 6 eixosLa pregunta és realment "quina és la destresa mínima que fa la meva feina?"-Compreu això, no més.
Medi ambient
L'última especificació es salta fins que mossega: l'entorn mida el braç tant com ho fa la tasca. La soldadura llança esquitxades i calor, de manera que voleu una estructura -resistent a les esquitxades i tolerant a la calor-. La mòlta i el desbarbat llencen pols fina, la qual cosa requereix una alta qualificació IP i un bon segellat. L'emmotllament per injecció funciona calent, de manera que la classificació de la temperatura és important. Imuntatge del robot-sòl, invertit, paret o rail-canvia tant el que pot arribar al braç com la seva rigidesa.
Envieu-nos el pes de la peça, el temps de cicle i la disposició - us especificarem el braç →
Com triar un braç robòtic per aplicació
Soldadura
La soldadura és unarobot de soldadurala signatura de la feina, i necessita 6 eixos-la torxa ha de trobar la costura en un angle i subjectar-la. Més enllà d'això, mireu tres coses que un full d'especificacions no marcarà: un canell prim que pot submergir-se dins de la peça de treball sense xocar; Encaminament intern del cable i de la mànega (vestit-a fora) perquè els cables no s'enganxin ni es desgastin contra la peça; i un posicionador en moviment coordinat per fer girar la peça a l'abast. Afegiu protecció contra esquitxades i calor i teniu uncèl·lula robot de soldadura, no només un braç. [Línia de soldadura →]
Paletització
A robot paletitzadornormalment vol 4 eixos-la feina és aixecar, girar, col·locar-lo i dos eixos addicionals no compren res aquí. El que necessita és una càrrega útil alta combinada amb un llarg abast, de manera que pot construir una pila completa sense reposicionar-se. Dues coses decideixen si funciona bé: la planificació de patrons (com s'encadenen les caixes, capa per capa, en un palet estable) i la pinça. Aquesta última és la trampa silenciosa-que els productes corbats, flexibles o irregulars són difícils d'agafar de manera fiable, i l'extrem--de les eines del braç, no el robot, sol ser on els projectes de paletització s'aturan. [Línia de paletització →]
CNC / Tendència de màquines
A robot de manteniment de màquinescarrega l'estoc en brut i descarrega peces acabades-simple en teoria, integració-pesada a la pràctica. La veritable feina és el temps. Una pinça doble (peça acabada en una mandíbula, en brut a l'altra) talla el cicle canviant ambdues en una sola visita. I el robot viu o morCàrrega CNCencaixades de mans: parla amb la màquina a través d'E/S, espera al senyal de la porta-oberta i seqüencia la seva entrada perquè mai no entri abans que la porta s'aclareixi o s'alliberi el mandril. Equivoqueu el temps i bloquegeu l'eina. [Línia d'atenció a la màquina →]
Pick & Place / Press Feeding
Alta{0}}velocitatescollir i col·locar el robottreballar i premsa alimentar en viu i morir en takt i el temps. Les pinces pneumàtiques ràpides i lleugeres mantenen el ritme, però el que no es-negociable és el temps de seguretat: en l'alimentació de la premsa, el braç entra i neteja una zona de seguretat definida sincronitzada amb la matriu, i ha d'estar completament fora abans que l'ariet baixi. Aquí no hi ha marge per a una sortida tardana. Quan les peces també necessiten una col·locació ajustada, la repetibilitat impulsa l'elecció. [Premeu la línia d'alimentació →]
Emmotllament per injecció per treure-
Perextreu-emmotllament per injecció, la selecció activa la força que el manipulador s'acobla a la premsa. S'ha de mantenir al mateix pas del cicle d'emmotllament, entrant al motlle en la fracció-de segon que s'obre i esborrant abans que tanqui. Així que la sincronització del cicle, no la velocitat bruta, és l'especificació que importa.
Tres detalls de l'aplicació decideixen la resta: -treure la precisió per aixecar les peces delicades de forma neta de la cavitat, una separació fiable del corredor i, perautomatització d'emmotllament d'inserts, la precisió de col·locació per posar insercions al motlle abans del tret. Aquesta és la nostra línia bàsica-adaptada a la vostra màquina i motlle, no venuda d'un prestatge. [Línia d'emmotllament per injecció-treure →]
Conclusió
Escollir un braç robòtic no és realment escollir una màquina. Es tracta de traduir la teva part, el teu takt i la teva disposició a un sistema que funcioni realment-per això el braç només és la meitat de la decisió i rarament la meitat difícil.
Per tant, abans de seleccionar un únic model, feu tres coses:
Pesar la càrrega real- la vostra part més la pinça més qualsevol desplaçament d'abast, no només la peça.
Defineix el teu veritable takt- el cicle complet amb acceleració, aturada i encaixades de mans d'E/S, no la velocitat màxima del full de dades .
Decidiu què esteu comprant realment -el braç sol, o el braç més la pinça i els controls que necessita per fer la feina.
Fes aquests tres bé i ja estàs per davant de la majoria dels compradors, perquè estàs especificant un resultat en lloc d'un robot.
Quan estigueu preparat, envieu-nos el pes de la peça (amb pinça), el temps de cicle objectiu i el disseny-i tornarem amb una especificació que s'adapti a la feina, no un número de catàleg genèric.
Envia'ns les teves especificacions i t'ajudarem a triar →
Preguntes freqüents
Quina diferència hi ha entre un braç robòtic, un robot industrial, un cobot i un manipulador?
Un braç robòtic és el mateix maquinari. Un robot industrial afegeix el controlador i acciona. Un cobot treballa amb seguretat a prop de la gent. En l'emmotllament per injecció, "manipulador" significa el robot-treure.
La repetibilitat és el mateix que la precisió?
No. La repetibilitat significa tornar al mateix punt ensenyat cada vegada, encara que sigui incorrecte. Precisió significa arribar al punt correcte. La majoria de fulls de dades indiquen repetibilitat.
Necessito un braç de 6 eixos o n'hi ha prou amb 4?
Si l'eina s'ha d'inclinar o inclinar - com la soldadura -, aneu a 6-eix. Si el treball és pla, amunt avall més rotació, 4 eixos és més econòmic i suficient.
Per què una peça de 8 kg necessita més que un braç-de 8 kg?
La càrrega útil ha d'incloure la pinça. Una peça de 8 kg en una pinça de 4 kg és una càrrega de 12 kg, de manera que el braç necessita almenys 12 kg.
Quina diferència hi ha entre l'abast d'un braç i el seu sobre de treball real?
L'abast és l'extensió màxima d'un full de dades. L'embolcall de treball és l'espai útil real - més petit, irregular, amb zones mortes prop de la base i en plena extensió.
