Роботы широко используются в промышленности для выполнения определенных задач на сборочных линиях и в других важных областях, имитируя ручные движения человеческих рук. Эти роботы известны как роботы-манипуляторы.
Роботы-манипуляторы могут выполнять задачи в опасных условиях, работать с опасными биологическими и радиоактивными материалами, но их все чаще используют в повседневной жизни – от заводов до космоса.
Ряд подвижных или соединяемых сегментов образуют роботизированный манипулятор, способный автоматически перемещать объекты в пределах заданного числа областей действия. Каждый промышленный робот-манипулятор включает в себя контроллер и манипулятор.
Производительность роботизированного манипулятора зависит от его скорости, грузоподъемности и точности. Однако досягаемость его конечностей, общее рабочее пространство и направление работы определяются конструкцией манипулятора.
Роботы-манипуляторы – не новая идея, и уже несколько лет они используются во многих областях производства. По мере развития искусственного интеллекта повышение точности и функциональности робототехники позволит решать более широкий круг задач по сравнению с их предшественниками.
Кинематика робота-манипулятора
Робот-манипулятор построен с использованием жестких звеньев, соединенных шарнирами с одним фиксированным и одним свободным концом для выполнения поставленной задачи, например, перемещения коробки из одного места в другое.
Шарниры манипулятора – это подвижные элементы, обеспечивающие относительное движение между соседними звеньями. Также имеются два прямых шарнира, которые обеспечивают неподвижность между звеньями, и три вращательных шарнира, обеспечивающие движение между соседними звеньями.
Рука и тело робота-манипулятора состоят из трех шарниров, соединенных звеньями. С их помощью можно перемещать и размещать инструменты или предметы в рабочем пространстве. Функция руки заключается в размещении предметов или инструментов, его структура состоит из двух или трех суставов.
Конфигурация робота-манипулятора
Манипуляторы подразделяются на несколько типов в зависимости от сочетания составляющих суставов, которые заключаются в следующем:
Манипулятор с декартовой геометрией руки
Эта рука данного манипулятора использует призматические шарниры для достижения любого положения в прямоугольном рабочем пространстве с помощью декартовых движений звеньев.
Цилиндрический геометрический манипулятор
Эта рука формируется путем замены поясного шарнира декартовой руки на вращающийся шарнир. Он может быть вытянут в любую точку цилиндрического рабочего пространства с помощью комбинации перевода и вращения.
Манипулятор с рукой полярной/сферической геометрией
Когда плечевой шарнир декартового манипулятора заменяется на вращающийся шарнир, формируется манипулятор с полярной геометрией. Положения концевых элементов этого механизма задаются с помощью полярных координат.
Шарнирный/сочлененный геометрический манипулятор
Замена локтевого сустава декартовой руки на вращающийся шарнир позволяет создать подвижный манипулятор, работающий в сложной толстостенной сферической оболочке.
Автоматический роботизированный манипулятор с избирательным соответствием Selective Compliance Automatic Robot Arm (SCARA).
Он имеет два револьверных шарнира в горизонтальной плоскости, что позволяет манипулятору выдвигаться в пределах горизонтального плоского рабочего пространства. Робот TH650A SCARA от TM Robotics является отличным примером функциональности роботов-манипуляторов.
Конфигурация запястья манипулятора
Два основных типа конструкции запястья включают в себя:
- Двух векторное или сферическое запястье
- Трех векторное
Сферическое запястье более распространено из-за своей механически простой конструкции. Он имеет 6 степеней подвижности и состоит из плечевого сустава Гука и вращающегося локтевого сустава.
Области применения
Ниже представлены некоторые из основных областей применения роботов-манипуляторов:
- Проектирование движения.
- Дистанционное управление.
- Теле-операция.
- Микро-роботы.
- Гуманоидные роботы.
- Станки.
- Космические операции (например, на борту МКС).
- Военное саперное дело.
- Медицинские приложения, например, хирургия.
Теле-операция – одно из направлений, способных произвести революцию во взаимодействии человека и робототехники. Такие возможности позволяют оператору-человеку взять на себя управление роботом-манипулятором для выполнения опасных задач, например, в телемедицине или даже в сфере ухода за больными.
Роботы-манипуляторы для телемедицины могут выполнять такие деликатные операции, как хирургия через очень маленькие отверстия, и снижать вероятность человеческой ошибки. Роботы-манипуляторы могут заменить сборщиков и упаковщиков, освобождая работников для выполнения более важных задач в цепочке поставок. Кроме того, роботы-манипуляторы могут использоваться для высокоточной сборки печатных плат.
Заключение
Робототехника – это развитая область, которая приносит пользу многим отраслям промышленности, создавая устройства, способные выполнять задачи с большей точностью и быстрее, чем люди. Кроме того, роботы повышают безопасность работников, заменяя их в опасных или труднодоступных условиях.
Роботы-манипуляторы все чаще используются в таких отраслях, как космонавтика, биомедицина и доставка. С ростом внедрения искусственного интеллекта и связанных с ним технологий в области робототехники использование роботов-манипуляторов продолжает приносить огромные выгоды компаниям.
Вахрамеева Анастасия Александровна
группа 2122176-ДБ
Leave a Reply