Una robusteza industrial es definida oficialmente por ISO como controlado automáticamente, reprogramable, manipulante multiusos programable en tres o más hachas . El campo de la robótica se puede definir más prácticamente como el estudio, diseñar y uso de los sistemas de la robusteza para la fabricación (una definición a nivel superior que confía en la definición anterior de la robusteza del ).
Los usos típicos de robustezas incluyen la soldadura, pintura, que plancha, asamblea, selección y lugar, que empaqueta y empaletando, inspección del producto, y prueba, todo realizada con altas resistencia, velocidad, y precisión.
Tipos de la robusteza, características
Las configuraciones más de uso general de la robusteza son las robustezas articuladas SCARA de las robustezas y las robustezas (robustezas coordinadas cartesianas del aka, o robustezas del pórtico del x-y-z). En el contexto de la robótica general, la mayoría de los tipos de robustezas entrarían en la categoría de los brazos de la robusteza (inherentes en el uso del manipulante del de la palabra en el estándar de ISO antedicho). Diversos grados del objeto expuesto de las robustezas de la autonomía :Algunas robustezas se programan realizar fiel acciones específicas una y otra vez (las acciones repetidores) sin la variación y con un alto nivel de exactitud. Estas acciones son determinadas por las rutinas programadas que especifican la dirección, la aceleración, la velocidad, la desaceleración, y la distancia de una serie de movimientos coordinados.
Otras robustezas son mucho más flexibles en cuanto a la orientación del objeto en el cual son funcionamiento o aún la tarea que tiene que ser realizada en el objeto sí mismo, que la robusteza puede incluso necesitar para identificar. Por ejemplo, para una dirección más exacta, las robustezas contienen a menudo los subsistemas de la visión por ordenador que actúan como su " eyes", ligado a las computadoras o a los reguladores de gran alcance. Inteligencia artificial, o qué pasos para ella, se están convirtiendo en un factor cada vez más importante en la robusteza industrial moderna.
Historia de la robótica industrial
El George Devol solicitó las primeras patentes de la robótica en 1954 (concedido en 1961). La primera compañía para producir una robusteza era Unimation, fundó por el George Devol y el José F. Engelberger en el 1956, y fue basada en las patentes originales de Devol. Las robustezas de Unimation también fueron llamadas el las máquinas de transferencia programables puesto que su uso principal al principio era transferir objetos a partir de un punto a otro, menos que docena pies o tan aparte. Utilizaron los actuadores hidráulicos y fueron programadas en los coordenadas del empalme ', es decir los ángulos de los varios empalmes fueron almacenados durante una fase de enseñanza y jugaron de nuevo en funcionamiento. Eran exactos a dentro 1/10. Unimation autorizó más adelante su tecnología al Kawasaki Heavy Industries y a la Huésped-Nettlefolds, fabricando Unimates en Japón e Inglaterra respectivamente. El único competidor de Unimation era por algún tiempo Cincinnati Milacron inc. Esto cambió radical en los últimos años 70 cuando varios conglomerados japoneses grandes comenzaron a producir las robustezas industriales similares.En el vencedor Scheinman 1969 en la Universidad de Stanford inventó el brazo, un todo-eléctrico, robusteza articulada de Stanford de 6 ejes diseñada para permitir una solución del brazo. Esto permitió que siguiera exactamente las trayectorias arbitrarias en espacio y ensanchó el uso potencial de la robusteza a usos más sofisticados tales como montaje y soldadura al arco . Scheinman entonces diseñó un segundo brazo para el laboratorio del AI del MIT, llamado el " MIT arm." Scheinman, después de recibir una beca de Unimation para desarrollar sus diseños, vendió esos diseños a Unimation que más futuro desarrollado les con la ayuda General Motors y más adelante puesto le como la máquina universal programable para la asamblea (PUMA).
En robótica KUKA 1973 construyó su primera robusteza, conocida como FAMULUS, esto es la primera robusteza articulada para tener seis hachas electromecánico conducidas .
El interés en robótica hinchado en los últimos años 70 y muchas compañías incorporó el campo, incluyendo las firmas grandes como el General Electric, y el General Motors (que formó la robótica conjunta FANUC con FANUC LTD de Japón). Los arranques de los E. incluyeron el Automatix y la tecnología perita, inc. En la altura del auge de la robusteza en el 1984, Unimation fue adquirido por el Westinghouse Electric Corporation para 107 millones de dólares de los E. Westinghouse vendió Unimation al Stäubli Faverges SCA Francia en el 1988 . Stäubli todavía está haciendo las robustezas articuladas para los usos industriales y generales del sitio limpio e incluso comprado la división robótica Bosch en finales de 2004.
Solamente algunas compañías no-Japonesas manejaron en última instancia sobrevivir en este mercado, incluyendo la tecnología perita, Stäubli-Unimation, el sueco - suizo ABB (ASEA Brown-Boveri), Robotersysteme austríaco AG del igm del fabricante y la robótica alemana de la compañía KUKA de la compañía .
Descripción técnica
Definición de parámetros
Número del de las hachas - dos hachas se requieren para alcanzar cualquier punto en un plano; tres hachas se requieren para alcanzar cualquier punto en espacio. Para controlar completamente la orientación del extremo del brazo (es decir la muñeca del ) tres más hachas (rodillo, echada y desvío ) se requieren. la robusteza SCARA) las limitaciones comerciales en las posibilidades del movimiento del coste, de la velocidad, y de la exactitud.grados de libertad que es generalmente igual que el número de hachas.
sobre de trabajo - la región de espacio que una robusteza puede alcanzar.
cinemática - el arreglo real de miembros y rígidos articula en la robusteza, que determina los movimientos posibles de la robusteza. Las clases de cinemática de la robusteza incluyen articulado el, cartesiano, el paralelo y el SCARA .
Carga útil de la capacidad o de carga del - cuánto peso una robusteza puede levantar.
Velocidad del - cómo rápidamente la robusteza puede colocar el extremo de su brazo. Esto se puede definir en términos de velocidad angular o linear de cada eje o como velocidad compuesta es decir la velocidad del extremo del brazo cuando todas las hachas se están moviendo.
Aceleración del - cómo un eje puede acelerar rápidamente. Puesto que esto es un factor de limitación una robusteza puede no poder alcanzarlo ha especificado la velocidad máxima para los movimientos sobre un corto se distancia o una trayectoria compleja que requiere cambios de la dirección frecuentes.
Exactitud del - cómo una robusteza puede alcanzar de cerca una posición ordenada. La exactitud puede variar con velocidad y la posición dentro del sobre de trabajo y con la carga útil (véase la conformidad). Puede ser mejorada por la calibración de la robusteza.
Capacidad de repetición del - como de bien la robusteza volverá a una posición programada. Éste no es igual que exactitud. Pueda ser que cuando está dicho ir a cierta posición de X-Y-Z que consigue solamente dentro de 1 milímetro de esa posición. Esto sería él es la exactitud que se puede mejorar por la calibración. Pero si esa posición se enseña en memoria de regulador y cada vez se envía allí le vuelve dentro de 0.1 el milímetro de la posición enseñada entonces la capacidad de repetición estará dentro de 0.
Control de movimiento del - para algunos usos, tales como asamblea pick-and-place simple, la vuelta de la necesidad de la robusteza simplemente repeatably a un número limitado de posiciones pre-enseñadas. Para usos más sofisticados, tales como soldadura al arco y pintura a pistola, el movimiento se debe controlar continuamente para seguir una trayectoria en espacio, con la orientación y la velocidad controladas.
Fuente de energía del - los motores eléctricos del uso de algunas robustezas otros utilizan los actuadores hidráulicos . El anteriores son más rápidos, estes 3ultimo son más fuertes y ventajosos en usos tales como pintura a pistola, donde una chispa podría fijar de una explosión ; sin embargo, la aire-presurización interna baja del brazo puede prevenir el ingreso de vapores inflamables así como otros contaminantes.
Impulsión del - algunas robustezas conectan los motores eléctricos con los empalmes vía los engranajes que otras conectan el motor con el empalme directo (la impulsión directa del ). Usar los engranajes da lugar al “contragolpe mensurable” que es libre circulación en un eje. En una robusteza más pequeña arma con los motores eléctricos de la C., porque los motores de la C. son motores de esfuerzo de torsión bajos de alta velocidad que requieren con frecuencia altos cocientes de modo que el contragolpe sea un problema. En tales casos la impulsión armónica es de uso frecuente.
Conformidad del - ésta es una medida de la cantidad en el ángulo o la distancia que un eje de la robusteza moverá cuando una fuerza se aplica a ella. Debido a conformidad cuando una robusteza va a una posición que lleva es carga útil máxima que estará en una posición baja levemente que cuando no está llevando ninguna carga útil. La conformidad puede también ser responsable de overshoot al llevar las altas cargas útiles en este caso la aceleración necesitaría ser reducida.
Programación e interfaces de la robusteza
considera también:
la habitación de la robótica
La disposición o el que programa de movimientos y las secuencias para una robusteza industrial es enseñada típicamente ligando el regulador de la robusteza a un ordenador portátil, a la computadora de escritorio o (interno o Internet) a la red .
Software del : la computadora está instalado con el software correspondiente del interfaz . El uso de una computadora simplifica grandemente el proceso programado. El software especializado de la robusteza se funciona con en el regulador de la robusteza o en la computadora o ambos dependiendo del diseño de sistema.
El enseña al colgante: Las robustezas de se pueden también enseñar vía un enseñan al colgante ; una unidad handheld del control y de programación. Las características comunes de tales unidades son la capacidad de enviar manualmente la robusteza a una posición deseada, o " inch" o " jog" para ajustar una posición. También tienen medios de cambiar la velocidad puesto que un de poca velocidad se requiere generalmente para la colocación cuidadosa, o mientras que prueba-funciona con una nueva o modificada rutina. Un botón grande de la parada Emergency se incluye generalmente también. Típicamente una vez que se ha programado la robusteza no hay uso para el colgante de la enseñanza.
la Llevar-por--nariz del es una técnica ofrecida por la mayoría de los fabricantes de la robusteza pero está de valor dudoso. Mientras que el usuario sostiene el efector final de la robusteza otra persona incorpora un comando que desenergice la robusteza y va blando. El usuario entonces mueve la robusteza a mano a las posiciones required o a lo largo de una trayectoria required mientras que el software registra estas posiciones en memoria. El programa puede funcionar con más adelante la robusteza a estas posiciones o a lo largo de la trayectoria enseñada. Esta técnica es popular para las tareas tales como pintado con pistola .
El otros además, los maquinistas utiliza a menudo los dispositivos del interfaz de máquina humano, típicamente las unidades de la pantalla táctil, que sirven como el panel de control del operador. El operador puede cambiar de programa al programa, hace ajustes dentro de un programa y también funciona un anfitrión de los dispositivos periféricos que pueden ser integrados dentro del mismo sistema robótico. Éstos incluyen los alimentadores de los efectores finales que los componentes de fuente a la robusteza, parada emergency de las bandas transportadoras controlan, los sistemas de la visión por ordenador, los sistemas del dispositivo de seguridad de la seguridad, las impresoras de la clave de barras y un arsenal casi infinito de otros dispositivos industriales que estén alcanzados y controlados vía el panel de control del operador.
El colgante o la PC de la enseñanza es generalmente disconnected después de programar y la robusteza después funciona en el programa que ha estado instalado en su regulador . Sin embargo una computadora es de uso frecuente “supervisa” la robusteza y cualquier periférico, o proporcionar el almacenaje adicional para el acceso a las trayectorias complejas numerosas y a las rutinas.
Una robusteza y una colección de máquinas o de periférico se refiere como un Workcell, o célula. Una célula típica pudo contener un alimentador de las piezas, una máquina de moldear y una robusteza. Las varias máquinas son “integradas” y controladas por una sola computadora o PLC .
Efectores finales
El periférico más esencial de la robusteza es el efector final, o fin-de-brazo-útiles. Los ejemplos comunes de efectores finales incluyen los dispositivos de la soldadura (tales como armas de la MIG-soldadura, los punto-soldadores, etc.), los armas de aerosol, moliendo y quitando las rebabas de los dispositivos (tales como amoladoras neumáticas del disco o de la correa, rebabas, etc.), y de los agarradores (los dispositivos que pueden el asimiento un objeto, generalmente electromecánico o neumático). Otros medios comunes de coger un objeto están por el vacío . Los efectores finales son con frecuencia alto complejo, hecho para emparejar el producto manejado y a menudo capaz de coger un arsenal de productos contemporáneamente. Pueden utilizar los varios sensores para ayudar al sistema de la robusteza en la localización, la manipulación, y la colocación de productos.
Movimiento y singularidades
La mayoría de las robustezas articuladas se realizan almacenando una serie de posiciones en memoria, y moviéndose a ellos en las varias horas en su secuencia programada. Por ejemplo, una robusteza que está moviendo artículos a partir de un lugar a otro pudo tener una “selección simple y poner” el programa similar al siguiente:El define los puntos P1-P5:
con seguridad sobre
El define programa: Movimiento del
al
Para una robusteza dada los únicos parámetros necesarios localizar totalmente el efector final (agarrador, soplete, etc.) de la robusteza son los ángulos de cada uno de los empalmes o de las dislocaciones de las hachas lineares (o combinaciones de los dos para los formatos de la robusteza tales como SCARA). Al menos hay muchas maneras diferentes de definir los puntos. Más el campo común y la mayoría de la manera conveniente de definir un punto es especificar un coordenada cartesiano para él, es decir la posición del “efector final” en el milímetro en las direcciones de X, de Y y de Z concerniente al origen de la robusteza. Además, dependiendo de los tipos de empalmes una robusteza particular puede tener, la orientación del efector final en el desvío, echada, y el rodillo y la localización del punto de la herramienta concerniente a la placa frontal de la robusteza deben también ser especificados. Para un articulado el brazo estos coordenadas se debe convertir a los ángulos comunes por el regulador de la robusteza y tales conversiones se conocen como transformaciones cartesianas que puedan necesitar para ser realizado iterativo o recurrentemente para una robusteza múltiple del eje. Las matemáticas de la relación entre los ángulos comunes y los coordenadas espaciales reales se llaman cinemática. Ver la robusteza controlar
La colocación por coordenadas cartesianos puede ser hecha incorporando los coordenadas en el sistema o usando un colgante de la enseñanza cuál mueve la robusteza en direcciones de X-Y-Z. Es mucho más fácil que un operador humano visualice los movimientos up/down, a la izquierda/derecho, el etc. que mover cada empalme uno a la vez. Cuando se alcanza la posición deseada entonces es de cierta manera detalle definido al software de la robusteza funcionando, e.
La American National Standard para las robustezas industriales y sistemas de la robusteza - los requisitos de seguridad (ANSI/RIA R15.06-1999) definen una singularidad como “condición causada por la alineación colineal de dos o más hachas de la robusteza dando por resultado el movimiento y velocidades imprevisibles de la robusteza.” Es la más común de los brazos de la robusteza que utilizan “triple-ruedan la muñeca”. Ésta es una muñeca sobre la cual las tres hachas de la muñeca, del desvío que controla, de la echada, y del rodillo, todo pasan a través de un punto común. Un ejemplo de una singularidad de la muñeca es cuando la trayectoria a través de la cual la robusteza es causas que viajan las primeras y terceras hachas de la muñeca de la robusteza a alinearse. El segundo eje de la muñeca entonces intenta hacer girar 360° en la hora cero de mantener la orientación del efector final. Otro término común para esta singularidad es un “tirón de la muñeca”. El resultado de una singularidad puede ser absolutamente dramático y puede tener efectos nocivos en el brazo de la robusteza, el efector final, y el proceso. Algunos fabricantes de la robusteza industrial han intentado eludir la situación levemente alterando la trayectoria de la robusteza para prevenir esta condición. Otro método es retardar la velocidad de recorrido de la robusteza, así reduciendo la velocidad requerida para que la muñeca haga la transición. El ANSI/RIA ha asignado que por mandato los fabricantes de la robusteza harán a usuario enterado de singularidades si ocurren mientras que el sistema se está manipulando manualmente.
Progresos recientes y futuros
considera también: Futuro la robótica
En fecha el 2005, el negocio robótico del brazo se está acercando a un estado maduro, donde pueden proporcionar bastante velocidad, exactitud y facilidad de empleo para la mayor parte de los usos. La dirección de la visión (visión por ordenador del aka) está trayendo mucha flexibilidad a las células robóticas. Tenemos tan el brazo y el ojo, pero la pieza que todavía tiene flexibilidad pobre es la mano: el efector final atado a una robusteza es a menudo un neumático simple, llave de 2 posiciones. Esto no permite que la célula robótica maneje fácilmente diversas partes, en diversas orientaciones.
De común acuerdo con el aumento de usos programados fuera de línea, la calibración de la robusteza está llegando a ser cada vez más importante para garantizar una buena exactitud de colocación.
Otros progresos incluyen los brazos industriales de la reducción de la talla para los usos del consumidor (brazos micro-robóticos), la fabricación de robustezas domésticas y usar los brazos industriales conjuntamente con los vehículos dirigidos automatizados un más inteligente (AGVs) para hacer la cadena de la automatización más flexible entre la recolección y la bajada.
Los precios de robustezas variarán con las características, pero son generalmente a partir de 12.000 USD para un modelo de inserción, y tanto como 100.000 o más para un resistente, largo-alcanzan la robusteza.
Fabricantes de la robusteza
border="Tecnología perita
Tecnologías de Asyst
Automatización de los arroyos
Cloos GmbH
Comau
Robótica DENSO
Robustezas de Epson
Robótica FANUC
Robótica de Fuji Yusoki
Robótica de HYUNDAI
igm Robotersysteme
LLC de la robótica de Intellibot
Actuador inteligente
Janome
Kawasaki Heavy Industries
Robótica KUKA
Nachi
Nidec Sankyo
OTC
Panasonic
Reis
Robótica de Stäubli
Robótica del ST
Máquina de Toshiba
Yamaha Motor Company
Yaskawa-Motoman
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