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Classificazione dei robot industriali in base alla struttura meccanica

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Vantaggi e svantaggi per le vostre applicazioni.

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Vediamo nel dettaglio la classificazione dei robot:

1) Robot cartesiano:

Conosciuti anche come: Robot lineari/robot XYZ/robot a cavalletto

Un robot cartesiano può essere definito come un robot industriale i cui tre assi principali di controllo sono lineari e perpendicolari tra loro.

Grazie alla loro struttura rigida, possono trasportare carichi elevati. Possono svolgere alcune funzioni come il pick and place, il carico e lo scarico, la movimentazione di materiali e così via. I robot cartesiani sono chiamati anche robot Gantry, poiché il loro elemento orizzontale sostiene entrambe le estremità.

I robot cartesiani sono noti anche come robot lineari o robot XYZ, poiché sono dotati di tre giunti rotanti per l'assemblaggio degli assi XYZ.

Applicazioni:

I robot cartesiani possono essere utilizzati per la sigillatura, la movimentazione per lo stampaggio di materie plastiche, la stampa 3D e in una macchina a controllo numerico computerizzato (CNC). Le macchine pick and place e i plotter funzionano secondo il principio dei robot cartesiani. Possono gestire carichi pesanti con un'elevata precisione di posizionamento.

Vantaggi:

- Elevata precisione e velocità

- Costo ridotto

- Procedure operative semplici

- Elevati carichi utili

- Lavoro molto versatile

- Semplifica i sistemi di controllo del robot e del master

Svantaggi:

Richiedono un grande volume di spazio per funzionare

2) Robot SCARA

L'acronimo SCARA sta per Selective Compliance Assembly Robot Arm o Selective Compliance Articulated Robot Arm.

Il robot è stato sviluppato sotto la guida di Hiroshi Makino, professore dell'Università di Yamanashi. I bracci di SCARA sono flessibili sugli assi XY e rigidi sull'asse Z, il che consente di familiarizzare con i fori sugli assi XY.

Nella direzione X-Y, il braccio del robot SCARA sarà conforme e forte nella direzione 'Z' grazie alla disposizione dei giunti ad assi paralleli dello SCARA. Da qui il termine "Selective Compliant".

Questo robot viene utilizzato per vari tipi di operazioni di assemblaggio, ad esempio per inserire un perno rotondo in un foro rotondo senza che questo si leghi. Questi robot sono più veloci e puliti rispetto a sistemi robotici analoghi e si basano su architetture seriali, il che significa che il primo motore deve trasportare tutti gli altri motori.

Applicazioni:

I robot SCARA sono utilizzati per l'assemblaggio, l'imballaggio, la pallettizzazione e il caricamento di macchine.

Vantaggi:

- Capacità di alta velocità

- Ottime prestazioni nelle applicazioni di assemblaggio rapido e pick-and-place a corsa breve

- Contiene un involucro di lavoro a forma di ciambella

Svantaggi

Il robot SCARA richiede in genere un controllore robot dedicato, oltre a un controllore master di linea come il PLC/PC.

3) Robot articolato

Un robot articolato può essere definito come un robot con giunto rotante e questi robot possono variare da semplici strutture a due giunti a sistemi con 10 o più giunti interagenti.

Questi robot possono raggiungere qualsiasi punto poiché lavorano in spazi tridimensionali. D'altra parte, i giunti dei robot articolati possono essere paralleli o ortogonali tra loro, con alcune coppie di giunti paralleli e altre ortogonali tra loro. Poiché i robot articolati hanno tre giunti rotanti, la loro struttura è molto simile a quella del braccio umano.

Applicazioni:

I robot articolati possono essere utilizzati per la pallettizzazione degli alimenti (panificio), la produzione di ponti in acciaio, il taglio dell'acciaio, la manipolazione del vetro piano, i robot per impieghi gravosi con un carico utile di 500 kg, l'automazione nell'industria delle fonderie, i robot resistenti al calore, la fusione dei metalli e la saldatura a punti.

Vantaggi

- Alta velocità

- Ampio spazio di lavoro

- Ottimo in applicazioni di controllo, saldatura e verniciatura uniche nel loro genere

Svantaggi:

In genere richiede un controllore robot dedicato in aggiunta al controllore master della linea, come il PLC/PC

4) Robot in parallelo

I robot paralleli sono noti anche come manipolatori paralleli o piattaforme Stewart generalizzate.

Un robot parallelo è un sistema meccanico che utilizza diverse catene seriali controllate dal computer per supportare una singola piattaforma, o un singolo effettore finale.

Inoltre, un robot parallelo può essere formato da sei attuatori lineari che mantengono una base mobile per dispositivi come i simulatori di volo. Questi robot impediscono movimenti ridondanti e, per realizzare questo meccanismo, la loro catena è progettata per essere corta e semplice.

Sono noti come:

- Fresatrici ad alta velocità e precisione

- Micro manipolatori montati sull'effettore finale di manipolatori seriali più grandi, ma più lenti

- Esempi di robot paralleli

Applicazioni

- I robot paralleli sono utilizzati in diverse applicazioni industriali, come ad esempio:

- Simulatori di volo

- Simulatori di automobili

- Nei processi di lavoro

- Fotonica / allineamento di fibre ottiche

Sono utilizzati in modo limitato negli spazi di lavoro. Per eseguire una manipolazione desiderata, sarebbe molto difficile e può portare a soluzioni multiple. Due esempi di robot paralleli molto diffusi sono la piattaforma Stewart e il robot Delta.

Vantaggi

- Velocità molto elevata

- Involucro di lavoro a forma di lente a contatto

- Eccelle nelle applicazioni pick and place ad alta velocità e leggere (confezionamento di caramelle)

Svantaggi

Richiede un controllore del robot dedicato, oltre al controllore principale della linea, come i PLC/PC

Programmazione dei robot per eseguire una posizione richiesta:

I robot sono programmati dall'uomo per eseguire compiti complicati e richiesti. Vediamo come i robot vengono programmati per eseguire la posizione richiesta:

Comandi posizionali: Un robot può eseguire la posizione richiesta utilizzando un'interfaccia grafica o comandi testuali in cui è possibile specificare e modificare la posizione X-Y-Z essenziale.

Ciondolo di autoapprendimento: Utilizzando il metodo del pendente di autoapprendimento, è possibile insegnare le posizioni al robot.

Il pendente di autoapprendimento è un'unità di controllo e programmazione portatile che contiene la capacità di inviare manualmente il robot alla posizione desiderata.

Un teach pendent può essere scollegato al termine della programmazione. Tuttavia, il robot esegue il programma che è stato fissato nel controllore.

Lead-by-the-nose: La tecnica "Lead-by-the-nose" è una tecnica che verrà adottata da molti produttori di robot. In questo metodo, un utente tiene il manipolatore del robot, mentre un'altra persona immette un comando che aiuta a diseccitare il robot, facendolo zoppicare.

Quindi, l'utente può spostare il robot nella posizione desiderata (a mano) mentre il software registra queste posizioni nella memoria. Diversi produttori di robot utilizzano questa tecnica per eseguire la verniciatura a spruzzo.

Simulatore robotico: Un simulatore robotico aiuta a non dipendere dal funzionamento fisico del braccio robotico. Questo metodo consente di risparmiare tempo nella progettazione di applicazioni robotiche e aumenta il livello di sicurezza. D'altra parte, i programmi (scritti in vari linguaggi di programmazione) possono essere testati, eseguiti, insegnati e sottoposti a debug utilizzando il software di simulazione robotica.