Robot Delty
Robot delta to rodzaj robota równoległego , który składa się z trzech ramion połączonych przegubami uniwersalnymi u podstawy. Kluczową cechą konstrukcyjną jest zastosowanie równoległoboków w ramionach, które utrzymują orientację efektora końcowego . Natomiast platforma Stewarta może zmieniać orientację swojego efektora końcowego.
Roboty Delta są często wykorzystywane do kompletacji i pakowania w fabrykach, ponieważ mogą być dość szybkie, niektóre wykonują do 300 pobrań na minutę.
Historia
Robot delta (robot z równoległymi ramionami) został wynaleziony na początku lat 80. przez zespół badawczy kierowany przez profesora Reymonda Clavela z École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL, Szwajcaria ). Po wizycie u producenta czekolady członek zespołu chciał opracować robota, który umieszczałby praliny w ich opakowaniach. Celem tego nowego typu robota było manipulowanie lekkimi i małymi przedmiotami z bardzo dużą prędkością, co było wówczas potrzebą przemysłową.
W 1987 roku szwajcarska firma Demaurex zakupiła licencję na robota delta i rozpoczęła produkcję robotów delta dla przemysłu opakowaniowego . W 1991 r. Reymond Clavel przedstawił swoją pracę doktorską „Conception d'un robot parallèle rapide à 4 degrés de liberté”, aw 1999 r. otrzymał nagrodę złotego robota za pracę i rozwój robota delta. Również w 1999 roku firma ABB Flexible Automation rozpoczęła sprzedaż swojego robota delta, FlexPicker. Do końca 1999 roku roboty delta były również sprzedawane przez firmę Sigpack Systems.
W 2017 roku naukowcy z Harvard 's Microrobotics Lab zminiaturyzowali go za pomocą siłowników piezoelektrycznych do 0,43 grama dla 15 mm x 15 mm x 20 mm, zdolnych do przenoszenia ładunku o masie 1,3 g wokół obszaru roboczego o objętości 7 milimetrów sześciennych z dokładnością do 5 mikrometrów, osiągając 0,45 m /s prędkości z przyspieszeniami 215 m/s² i powtarzającymi się wzorami przy 75 Hz.
Projekt
Robot delta jest robotem równoległym , tzn. składa się z wielu łańcuchów kinematycznych łączących podstawę z efektorem końcowym. Robot może być również postrzegany jako przestrzenne uogólnienie czteroprętowego połączenia .
Kluczową koncepcją robota delta jest wykorzystanie równoległoboków, które ograniczają ruch platformy końcowej do czystego ruchu translacyjnego, tj. wyłącznie ruchu w kierunku X, Y lub Z bez obrotu.
Podstawa robota jest zamontowana nad przestrzenią roboczą i na niej znajdują się wszystkie siłowniki . Od podstawy wystają trzy środkowe ramiona przegubowe. Końce tych ramion są połączone z małą trójkątną platformą. Uruchomienie łączy wejściowych spowoduje przesunięcie trójkątnej platformy wzdłuż kierunku X, Y lub Z. Uruchamianie może odbywać się za pomocą liniowych lub obrotowych, z reduktorami lub bez ( napęd bezpośredni ).
Ponieważ wszystkie siłowniki znajdują się w podstawie, ramiona mogą być wykonane z lekkiego materiału kompozytowego . W rezultacie ruchome części robota delta mają niewielką bezwładność . Pozwala to na uzyskanie bardzo dużej prędkości i dużych przyspieszeń . Połączenie wszystkich ramion razem z efektorem końcowym zwiększa sztywność robota, ale zmniejsza jego objętość roboczą.
Wersja opracowana przez Reymonda Clavela ma cztery stopnie swobody : trzy translacje i jeden obrót. W tym przypadku czwarta noga rozciąga się od podstawy do środka trójkątnej platformy, dając efektorowi końcowemu czwarty, obrotowy stopień swobody wokół osi pionowej.
Obecnie opracowano inne wersje robota delta:
- Delta z 6 stopniami swobody: opracowany przez firmę Fanuc , w tym robocie seryjna kinematyka z 3 obrotowymi stopniami swobody umieszczona jest na efektorze końcowym
- Delta z 4 stopniami swobody: opracowany przez firmę Adept , ten robot ma 4 równoległoboki bezpośrednio połączone z platformą końcową zamiast czwartej nogi znajdującej się w środku efektora końcowego
- Pocket Delta : opracowana przez szwajcarską firmę Asyril SA 3-osiowa wersja robota delta przystosowana do elastycznych systemów podawania części i innych zastosowań wymagających dużej szybkości i precyzji.
- Napęd bezpośredni Delta: robot delta o 3 stopniach swobody z silnikiem bezpośrednio podłączonym do ramion. Przyspieszenia mogą być bardzo duże, od 30 do 100 g .
- Kostka Delta : opracowany przez uniwersyteckie laboratorium EPFL LSRO, robot delta zbudowany w monolitycznej konstrukcji, posiadający połączenia ugięcia z zawiasami. Ten robot jest przystosowany do zastosowań o bardzo wysokiej precyzji.
- Opracowano kilka układów „liniowego trójkąta”, w których silniki napędzają siłowniki liniowe zamiast obracać ramię. Takie liniowe układy trójkąta mogą mieć znacznie większe objętości robocze niż układy obrotowego trójkąta.
Większość robotów delta wykorzystuje siłowniki obrotowe. Ostatnio zastosowano pionowe siłowniki liniowe (wykorzystując liniową konstrukcję delta) do stworzenia nowatorskiego projektu drukarki 3D . Oferują one przewagę nad konwencjonalnymi drukarkami 3D opartymi na śrubie pociągowej, zapewniając szybszy dostęp do większej objętości roboczej przy porównywalnej inwestycji w sprzęt.
Aplikacje
Branże, które wykorzystują dużą prędkość robotów delta, to przemysł opakowaniowy, medyczny i farmaceutyczny. Ze względu na swoją sztywność jest również używany w chirurgii. Inne zastosowania obejmują wysoce precyzyjne operacje montażowe w czystym pomieszczeniu dla elementów elektronicznych. Strukturę robota delta można również wykorzystać do stworzenia kontrolerów dotykowych . Niedawno technologia została dostosowana do drukarek 3D . Te drukarki są szybsze i można je zbudować za około 200 dolarów i dobrze konkurują z tradycyjnymi drukarkami kartezjańskimi i CoreXY .