Roboty przemysłowe - część 1 z 4 - kinematyka równoległa

Jak wynika z definicji robotów przemysłowych, różnią się one od innych maszyn stosowanych w fabrykach tym, że są z założenia wielozadaniowe i dosyć uniwersalne, a do tego programowalne i umożliwiające automatyczne wykonywanie określonych operacji. W przypadku robotów stosowanych w zakładach przemysłowych mówi się najczęściej o maszynach stacjonarnych, wyposażonych zazwyczaj w jedno ramię wraz z odpowiednią głowicą, umożliwiającą manipulowanie różnymi przedmiotami.

Różne kinematyki

Trzeba jednak zaznaczyć, że choć robot ma być z założenia uniwersalny, to w zależności od jego budowy, będzie miał różne ograniczenia. Wynikają one w pierwszej kolejności od rodzaju kinematyki robota, czyli rodzaju i liczby osi oraz powiązanych z nimi stopni swobody ruchu urządzenia. Najbardziej typowymi maszynami będą roboty antropomorficzne, wyposażone w przeguby, dzięki którym mogą poruszać końcówką roboczą we wszystkich trzech wymiarach, dodatkowo nią obracając i ustawiając ją pod odpowiednim kątem względem zadanego obiektu. Roboty te świetnie sprawdzają się w zadaniach spawania, malowania, czy np. montażu i często wykonywane są w wersjach o bardzo dużym udźwigu.

Kolejnym rodzajem są roboty z kartezjańskim układem osi. Ta prosta struktura jest bardzo użyteczna w przypadku, gdy konieczne jest posługiwanie się przedmiotami ułożonymi na płaszczyźnie, przestawianie ich i układanie. Podobne zadania można realizować za pomocą robotów pracujących w układzie współrzędnych cylindrycznych, pomimo że ich budowa jest z założenia zupełnie inna. Mogą one pracować w określonym promieniu, z wyłączeniem obszaru w środku koła zarysowanego przez ramię takiego robota.

Bardzo podobne są roboty typu SCARA, przy czym dwie osie obrotowe i jedna liniowa, zamiast dwóch liniowych i jednej obrotowej, zmieniają nieco charakterystykę pracy tych maszyn. Są one często stosowane w przemyśle elektronicznym, np. do układania elementów na płytkach PCB, przeznaczonych do lutowania.

Roboty przemysłowe o kinematyce równoległej

W końcu dochodzimy do podgrupy, na której się skoncentrujemy, a mianowicie do robotów o kinematyce równoległej, określanej też mianem zamkniętej. Zestaw połączonych ze sobą ramion robota tego typu pozwala bardzo szybko i precyzyjnie przemieszczać końcówkę roboczą w pewnej, ograniczonej przestrzeni. Jej kształt jest dosyć specyficzny – roboty tego typu mogą operować w przestrzeni o kształcie półkuli i najczęściej są montowane poziomo, nad obszarem roboczym. Dodatkowo, w niektórych sytuacjach, mogą też obracać końcówkę roboczą wokół pionowej osi.

Dzięki połączeniu kilku ramion, które wspólnie przenoszą głowicę maszyny, roboty o kinematyce równoległej są sztywne i mogą precyzyjnie unosić duże ciężary, uzyskując przy tym bardzo duże przyspieszenia. W praktyce jednak ich duża szybkość i precyzja wykorzystywane są najczęściej do błyskawicznego przemieszczania mnóstwa małych elementów – czy to podawanych na taśmie produkcyjnej, czy też np. podzespołów elektronicznych układanych na statycznej płytce drukowanej.

Roboty o kinematyce równoległej są dostępne najczęściej w wersjach z trzema, czterema lub sześcioma ramionami. Dzięki temu, że wszystkie ramiona są zaprogramowane tak, by ustawić głowicę w zadanym położeniu, niedokładności związane z jej pozycjonowaniem, wynikające z ograniczonej precyzji każdego z ramion są uśredniane, co skutecznie je minimalizuje. Maszyny te stosuje się często w powiązaniu z szybkimi systemami wizyjnymi, co pozwala sprawnie reagować na przedmioty pojawiające się w zasięgu omawianych robotów.

Do producentów robotów o kinematyce równoległej zaliczają się takie firmy, jak: ABB, Adept, Codian Robotics, Delta Robots, Fanuc Robotics i Tosy. Oferowane modele różnią się przede wszystkim udźwigiem, ale także innymi parametrami, jakimi jak: maksymalne przyspieszenie, zasięg i precyzja ruchu.