Руководство по деталям и компонентам роботов и способам их получения

Откройте для себя руководство №1 по деталям и компонентам промышленных роботов. Узнайте больше об их использовании, характеристиках и ограничениях, а также об источниках их получения.

У вас может быть робот (или несколько), и вы хотите узнать больше о заменяемых пользователем компонентах и ​​деталях. Или вы можете узнать больше о том, как работают основные сборки роботов. В любом случае вы попали в нужное место!

К заменяемым пользователем компонентам большинства роботов относятся рабочие органы, датчики и контроллер робота. У мобильных роботов батареи нужно будет периодически заменять. Важными аксессуарами для роботов являются крепление манипулятора робота и системы крепления датчиков. Система технического зрения робота также может быть заменена. Есть, конечно, много других более мелких деталей, таких как светодиодные дисплеи и клавиатуры. Полный их список выходит за рамки наших возможностей. В этой статье мы рассмотрим некоторые основные сборки и их функции сверху вниз.

Вы можете использовать HowToRobot, чтобы получать расценки на компоненты роботов. HowToRobot имеет каталог, содержащий более 15 000 поставщиков робототехники. Это означает, что вы можете получить обзор доступных продуктов. Вы можете выбрать точные компоненты, которые идеально подходят для вашего робота. И вы можете сравнить рентабельность конкурирующих продуктов.

Содержание статьи

• Концевые эффекторы роботов
• Датчики роботов
• Контроллеры роботов
• Батареи для роботов
• Основание робота / Системы крепления
• Компоненты безопасности роботов
• Конвейерные ленты
• Вибрационные питатели
• Как найти идеальную деталь или компонент робота для вашей организации.

Концевые эффекторы роботов

Конечный эффектор роботизированной руки - это то место, где происходит работа. Здесь происходит контакт между роботом и заготовкой. Как и в случае с людьми, которые используют очень широкий набор инструментов для выполнения задач, так и с роботами.

Роботизированные конечные эффекторы также называют «инструментами на конце руки» или EoAT. EoAT - это фактически запястье, рука и инструмент робота. Концевые эффекторы могут быть чем угодно, от сварочного инструмента до пылесоса.

EoAT может быть отверткой или вращающейся дрелью. Некоторые компании специализируются на производстве только роботизированных конечных эффекторов. Многие поставщики сосредотачиваются только на определенных типах EoAT.

Часто бывает полезно иметь возможность автоматически менять инструменты. Инструменты удерживаются в специальном приспособлении. Обычно он устанавливается на поверхности вне робота. Это приспособление может содержать различные инструменты, которые робот-манипулятор может вставлять и вынимать. Таким образом, робот может выполнять различные задачи с заготовкой. Вот пример того, как можно использовать эту функцию:рука робота может просверлить отверстие в куске металла. Затем он меняет местами инструменты и обрабатывает только что проделанное отверстие. Робот снова меняет инструменты. Для нарезания резьбы в отверстии используется инструмент для нарезания резьбы.

Захваты для роботов

Для роботизированного манипулятора доступно множество различных захватов. Универсального захвата еще предстоит найти. Сначала дизайнеры подумали, что лучшим подходом будет создание робота-захвата, похожего на человеческую руку. Позже они начали менять свое мышление.

Если робот должен весь день поднимать ящики, нужно ли ему держать пальцы в руке? Возможно нет. Для коробок меньшего размера лучше использовать присоску. Для больших ящиков может быть лучше иметь робота с двумя руками. «Руки» или захваты могут иметь форму сферы с выступами на них. Для больших и тяжелых коробок лучше всего иметь выступы, которые могут скользить под коробку и поддерживать ее снизу.

Как и во многих вещах в жизни, «форма следует за функцией». Тип необходимого захвата или набор захватов будет зависеть от вашего приложения.

Датчики роботов

Датчики роботов похожи на человеческие чувства. Роботы могут видеть, слышать и осязать. Их даже можно снабдить обонянием и вкусом. Промышленные роботы могут использовать «обоняние» для проверки качества воздуха в шахте. Они могли обнаруживать ядовитые газы или протекающие загрязнения. Также есть дегустационные роботы. Они могут проверять качество еды и обнаруживать наличие вредных химикатов.

Но наиболее распространенный роботизированный сенсор, который в настоящее время используется в промышленных приложениях, - это зрение. Ниже мы рассмотрим некоторые из основных типов датчиков для роботизированного зрения.

Оптические датчики

Разнообразие оптических датчиков, доступных сейчас для роботов, действительно впечатляет. Некоторые датчики используют оптические методы для определения шероховатости поверхности. Другие могут измерить толщину пленки. Третьи открывают точный цвет предметов. Робота можно оснастить микроскопом. Это открывает мир возможностей. Многие измерения можно выполнить с помощью микроскопа.

Оптические датчики могут измерять скорость потока жидкости. Поток также можно измерить другими способами, например, с помощью электромагнитных датчиков. Также можно использовать что-то вроде лопастного колеса, которое посылает импульсы. Импульсы возникают быстрее, когда колесо вращается быстрее.

Положение и скорость также можно измерить с помощью оптических датчиков. Датчики не обязательно должны быть камерами.

Лазерные сканеры

Внедрение лазерной технологии в промышленное применение изменило многие методы работы. Лазеры используются в портативных сканерах штрих-кода. Они могут производить точные измерения обрабатываемых деталей. Лазеры также используются для измерения больших расстояний. В сложных системах технического зрения используются лазеры. Компьютерное зрение означает, что мобильные роботы могут двигаться автономно, избегая препятствий на своем пути.

Лазерные сканеры для считывания этикеток со штрих-кодами быстрые, точные и недорогие. Некоторые сканеры переносные и используются людьми, занимающимися управлением запасами. Ручные лазерные сканеры также используются при транспортировке материалов и производственных задачах. Лазерные сканеры штрих-кода можно установить на автономных мобильных роботов (AMR) на складах, чтобы помочь в процессе комплектования заказов. Сканеры можно устанавливать на беспилотные летательные аппараты, которые летают в проходах складов. Дроны считывают штрих-коды и используют компьютерное зрение для подсчета предметов в коробках. Воздушные дроны могут проводить инвентаризацию за гораздо меньшее время, чем это требуется людям.

Лазерные сканеры штрих-кода - не единственный способ отслеживать товары. Можно использовать сканеры на базе RFID. RFID (Radio Frequency IDentification) имеет то преимущество, что этикетка не должна быть видимой, и ее все еще можно прочитать. Это потому, что RFID использует радиоволны вместо света. Но RFID-этикетки дороже штрих-кодов.

Одно из наиболее распространенных применений лазерных сканеров - промышленное зрение роботов. Эти сканеры используют LiDAR, что означает Light Detection And Ranging. ЛИДАР похож на РАДАР. Радар был изобретен во время Второй мировой войны и является сокращением от RAdio Detection And Ranging. В обоих случаях принцип схож. Датчик LiDAR излучает импульс электромагнитной энергии, а затем обнаруживает отражение, которое отражается от ближайшего объекта. Время, необходимое для возвращения отражений, измеряется. Если для возвращения отражения требуется больше времени, значит, объект находится дальше. Чем короче время, тем объект ближе. Время пропорционально расстоянию от датчика до объекта. Таким образом, лазеры можно использовать для точного измерения расстояния до одной точки.

Интересный факт:ученые НАСА изобрели LiDAR в 1960-х годах в рамках программы космических снимков Аполлона. Одним из первых его применений было измерение расстояния между Землей и Луной.

LiDAR можно использовать в одномерном, 2-х и 3-х мерном измерении. Примером LiDAR в одном измерении является лазерная рулетка. Вы можете быстро и точно измерить размеры комнаты или здания. В промышленности лазеры используются для точного измерения глубины реза, выполненного станком или роботизированным фрезерным станком. Роботизированные манипуляторы с LiDAR могут измерять размер детали для контроля качества.

В двухмерной конфигурации лазерный луч сканируется вперед и назад. Сканирование может проходить по полному кругу или может проходить только через часть круга. Лазерный луч остается в двухмерной плоскости. Для автономного мобильного робота (AMR) эта плоскость является горизонтальной. Часто он находится на высоте нескольких сантиметров над землей. Таким образом, AMR может использовать свой LiDAR для обнаружения объектов на своем пути. Робот использует эту осведомленность, чтобы определить, безопасно ли двигаться по запланированному маршруту. Если что-то преграждает его путь, робот может свернуть или остановиться.

Но у 2-D LiDAR есть ограничение, заключающееся в том, что он не может обнаруживать объекты выше или ниже плоскости лазерного сканирования. По сути, робот «слеп» ко всему, что не находится в плоскости 2-D LiDAR. Использование 3-D LiDAR может преодолеть это ограничение.

При использовании 3-D LiDAR система сканирует лазерный луч в плоскости (например, 2-D LiDAR), а затем плоскость наклоняется вверх и вниз. Добавление действия наклона означает, что система покрывает трехмерное пространство. Недостатком трехмерного сканирования является то, что оно требует большей вычислительной мощности. Система собирает гораздо больше информации, поэтому сложно обрабатывать всю эту информацию и делать это в режиме реального времени. Для этого нужны более мощные компьютеры. Кроме того, механические компоненты 3-D LiDAR более сложны. Следовательно, трехмерные сканеры дороже двухмерных. Все зависит от приложения, какое сканирование подходит - 2-D или 3-D.

Конечно, у LiDAR есть ограничения. Прямой солнечный свет может ослепить датчик LiDAR. Однако LiDAR может обрабатывать более интенсивный солнечный свет, чем многие виды датчиков. Объект, отражающий лазерный луч, может повлиять на вещи. Тип материала и цвет отражающих объектов могут повлиять на точность LiDAR. Пыль, грязь и мусор могут забить линзу датчика LiDAR. Это снизит чувствительность и точность датчика.

Системы технического зрения

Зрение роботов претерпевает революционные изменения. Не так давно зрение роботов было очень ограниченным. Фактически, настолько ограничен, что, если робот обнаруживал что-то на его пути, все, что он мог сделать, это остановиться и позвать на помощь. Сегодня автономные мобильные роботы могут объезжать препятствия на своем пути. Они могут отличить людей от неодушевленных предметов.

Увеличились разрешение и чувствительность камер. Также улучшилось программное обеспечение, обрабатывающее визуальные данные. Системы компьютерного зрения теперь распознают человеческие лица.

Аппаратное обеспечение камеры - важная часть решения технического зрения. Но записи необработанных данных недостаточно. Система технического зрения должна уметь превращать эти данные в полезную информацию. Система технического зрения должна уметь определять расстояние, скорость и направление объекта. Еще более полезно, если система технического зрения может распознать, что объект - это человек или вилочный погрузчик. Способность понимать, что один объект - это человек, а другой - средство передвижения, называется семантикой. Семантическое понимание окружающей среды имеет решающее значение для повышения интеллекта роботов.

Еще одно применение компьютерного зрения - сбор заказов. Робот должен уметь выделять один объект, даже если он находится в кучу других вещей. Это называется избавлением от беспорядка. Роботу необходимо идентифицировать не только предмет, но и то, находится ли предмет на краю или вверх ногами. Как только это будет определено, робот может решить, как поднять объект. Это оказалось сложной задачей, но теперь есть системы, которые могут это сделать.

Скорее всего, существуют роботизированные системы технического зрения, которые будут соответствовать вашим требованиям.

Роботизированное зрение с помощью Sensor Fusion

Все больше и больше робототехнические системы полагаются на комбинацию датчиков. У каждого типа датчиков есть свои сильные и слабые стороны. Даже один датчик может обеспечить своего рода «зрение» для роботизированной системы. Но лучше всего сочетание датчиков. Объединение данных от многих датчиков называется объединением датчиков. Sensor Fusion делает робота более прочным, надежным и безопасным. Поскольку вычислительная мощность микрочипов продолжает расти, мы можем ожидать увеличения количества используемых датчиков. Это сделает роботов более умными.

Контроллеры роботов

Контроллеры роботов бывают самых разных форм и размеров. Некоторые из них представляют собой небольшие портативные планшеты. Они используются для управления простой рабочей ячейкой. Другие контроллеры роботов могут управлять сложными производственными и логистическими процессами. Контроллер робота имеет решающее значение для определения того, насколько легко заставить роботизированную систему делать то, что вы хотите. Контроллер робота - важная часть того, насколько хорошо робот выполняет свою работу.

Контроллеры роботов несут ответственность за безопасность, логику и управление движением. Скорость реакции робота на внешнее событие часто является критическим показателем для контроллера робота. Некоторым приложениям требуется более быстрое время отклика, чем другим. Это может определить тип необходимого контроллера робота. Человеко-машинный интерфейс (HMI) контроллера робота - еще один важный аспект. Одним из популярных человеко-машинных интерфейсов является «обучающая подвеска», которая представляет собой портативное устройство в стиле планшета. Кулон для обучения используется при обучении робота действиям. Когда робот будет готов к производству, подвесной пульт обучения можно будет снять.

На заводе чаще всего обнаруживается проводное соединение между контроллером робота и роботом. Проводное соединение обеспечивает надежный и безопасный интерфейс. Правила техники безопасности иногда требуют проводного подключения. Это не относится к автономным мобильным роботам (AMR). AMR не принес бы много пользы, если бы к контроллеру был подключен провод! Также доступны беспроводные контроллеры промышленных роботов. В зависимости от области применения они могут иметь преимущества перед проводными системами.

Есть три широкие категории контроллеров роботов:

• ПЛК (Программируемый логический контроллер),
• PAC (Программируемый контроллер автоматизации),
• IPC (Промышленный персональный компьютер).

ПЛК - это самая старая технология и самый дешевый тип контроллера робота. Он используется для простых приложений, не требующих сложного управления движением. Возможность регистрации данных у ПЛК также меньше возможностей, чем у других типов контроллеров роботов. В ПЛК будет меньше устройств ввода / вывода.

PAC представляет собой обновленную версию PLC. PAC обладает большей вычислительной мощностью и большими возможностями. Существует очень широкий спектр приложений, для которых хорошо подходят PAC.

IPC обладает наибольшей вычислительной мощностью, а также является самым дорогим типом контроллера робота. Он может обрабатывать сложные движения и обмениваться данными через множество интерфейсов. IPC может обрабатывать и хранить очень большие объемы данных.

Различия между этими тремя типами контроллеров со временем становятся все более размытыми. Сегодня действительно не существует трех отдельных категорий контроллеров роботов. Это больше похоже на континуум.

При выборе между разными контроллерами роботов одним из важных факторов является программное обеспечение. Ищите пакеты программного обеспечения для конкретных приложений. Пакет приложения определит, насколько легко его запустить. Это также повлияет на то, сколько поддержки вы можете рассчитывать на свои конкретные потребности.

Батареи для роботов

Развитие аккумуляторных технологий повлияло на широкий спектр электрических и электронных устройств. Лучшие батареи означают более длительное время работы и более короткие интервалы зарядки. Усовершенствования сделали автономных мобильных роботов (AMR) практичными и экономичными.

При выборе подходящего аккумулятора для робота необходимо учитывать химический состав . , емкость и зарядка .

Химический состав батареи робота обычно бывает следующих типов.

• NiMh :Никель-металлогидридные батареи по-прежнему являются наиболее распространенным типом батарей, используемых для роботов. Они имеют хорошую стоимость из-за соотношения веса к емкости и очень небольшого «эффекта памяти». Эффект памяти - это ограничение некоторых типов батарей. Это означает, что вы должны полностью разрядить аккумулятор перед его зарядкой. В противном случае вы теряете часть емкости аккумулятора с каждой зарядкой.
• NiCd (Никель-кадмиевые) батареи страдают от эффекта памяти и заменяются батареями других типов.
• Свинцово-кислотный аккумуляторы обладают большой емкостью и низкой стоимостью.
• LiPo (Литий-ионные полимерные) батареи часто называют просто «литиевыми батареями». Они быстро становятся предпочтительными батареями для роботов из-за их большого отношения емкости к весу. Они не страдают эффектом памяти.

Вопросы, которые следует задать при выборе различных аккумуляторов, включают:сколько времени требуется для зарядки аккумулятора? Есть ли у зарядного устройства защита от чрезмерной зарядки? Беспроводная зарядка также может быть весьма полезной для роботов. Это облегчает зарядку, потому что роботу не нужно находиться в точном положении, когда он достигает зарядной станции.

Основание робота / система крепления

Стационарные роботы с роботизированными руками должны быть надежно закреплены для выполнения своей работы. Есть много вариантов на выбор.

Крепление на пьедестале полезно, когда вам нужно поднять руку робота. Возможно, потребуется поднять рычаг для доступа к конвейерным системам и рабочим поверхностям. Крепления можно прикрепить к полу. Крепления также могут иметь колесики, чтобы их можно было легко перемещать.

Есть приложения, для которых идеально установить робота в перевернутом положении. Для этого есть специальные крепления. Перевернутая ориентация часто позволяет максимально увеличить досягаемость руки. В других приложениях робот может быть установлен вертикально. Он может быть прикреплен к боковой стороне машины. После определения положения потребуется настроить программное обеспечение, поставляемое с манипулятором робота.

Доступны модульные системы крепления датчиков. Примеры включают камеры, кабели и шланги. Некоторые системы крепления датчиков являются лучшими из-за их прочности и долговечности. Другие подчеркивают гибкость и легкий вес для портативности. Регулируемые рычаги позволяют правильно расположить датчики и кабели.

Компоненты безопасности роботов

Роботы могут избавить людей от грязной, унылой и опасной работы. И они могут повысить безопасность условий труда. Тем не менее, при неправильном использовании роботы могут стать опасной угрозой. Обеспечение безопасности вашего решения по автоматизации имеет первостепенное значение.

ПЛК для обеспечения безопасности роботов

Обычный программируемый логический контроллер (ПЛК) обычно имеет один микропроцессор. Он также будет иметь память и схемы ввода / вывода. ПЛК безопасности имеет встроенное резервирование. ПЛК безопасности может иметь два, три или четыре процессора. Цепи сторожевого таймера проверяют работоспособность каждого из процессоров. Если что-то пойдет не так, сторожевые схемы подадут сигнал тревоги.

Некоторые ПЛК имеют выход без соответствующего входа. Напротив, ПЛК безопасности имеет соответствующие входы и выходы. Это означает, что можно постоянно проводить тесты для проверки правильности подключения и работоспособности цепи.

В некоторых приложениях может подойти обычный ПЛК. ПЛК будет иметь функции аварийной остановки (e-Stop). Это могут быть световые завесы или датчики приближения. Этого может быть достаточно для обеспечения безопасности ваших сотрудников. Но есть много приложений, для которых ПЛК безопасности - лучший выбор. Одна дорогостоящая ошибка или несчастный случай может намного перевесить дополнительные затраты на ПЛК безопасности.

Датчики безопасности роботов / лазерные сканеры / световые ограждения

Как можно одновременно повысить производительность и безопасность? Есть множество способов.

Лазерные сканеры области могут обнаруживать присутствие людей рядом с промышленным роботом. Лазерный сканер может сообщить роботу, чтобы он замедлился, если кто-то войдет в крайнюю зону. Более низкая скорость может составлять 50% от обычной скорости. Если кто-то войдет во вторую зону, ближе к роботу, скорость может быть снижена до 25%. Если человек обнаружен в ближайшей зоне, робот остановится. Пользователь может определить размер этих зон. Пользователь может настроить реакцию робота.

С роботами можно и нужно использовать различные устройства безопасности. Более крупные и тяжелые роботы нуждаются в более высоком уровне безопасности, чем более мелкие. Один из популярных способов безопасности - использование легкого забора или легкой занавески. «Забор» состоит из лучей света вокруг промышленного робота. Если что-то нарушит световые лучи, робот может, например, аварийно остановиться.

Робот-фехтование

Иногда самый безопасный способ сохранить продуктивность и безопасность - это отгородить робота от его собственного участка. Доступны самые разные такие заборы. Различные характеристики включают высоту забора и размер проемов в материале ограждения. Иногда желательны заборные столбы со встроенными самовыравнивающимися ножками. Также следует учитывать прочность забора. Следует ли изготавливать ограждение из металлической проволоки, перфорированных металлических листов или оргстекла? Вашему приложению может потребоваться ограждающий материал, защищающий от тепла или электричества.

Конвейерные ленты

Роботы и конвейерные системы - частые спутники. Робот может снимать предметы с конвейера, чтобы начать свой цикл, или он может помещать части на конвейер в конце своего цикла. И, конечно же, может быть и то, и другое.

Есть много различных типов конвейерных систем, из которых можно выбирать. Некоторые конвейерные системы легко дезинфицировать. Это делает их хорошим выбором для предприятий пищевой промышленности. Также следует учитывать скорость и ширину конвейерной системы. Его высота, угол наибольшего наклона и вес, который он может выдержать, являются важными факторами.

Вибрационные питатели

Роботы хорошо сочетаются с вибропитателями. Это особенно актуально при подборе и сборке. Мелкие детали подаются в вибропитатель. Затем питатель перемещает детали к роботу. Устройство подачи может размещать детали так, чтобы они все находились в одном положении. Так роботу будет легче их поднять.

Как найти идеальную деталь или компонент робота для вашей организации

HowToRobot - это глобальная платформа, помогающая компаниям добиться успеха с помощью автоматизации. HowToRobot имеет всемирный каталог, содержащий более 15 000 компаний, занимающихся робототехникой. Это означает, что вы можете найти нужный вам тип роботизированного компонента, идеально подходящий для вашего приложения.

Возможно, вы уже знаете, какую деталь или компонент вы хотите. В таком случае вы можете получать расценки и информацию о продуктах и ​​ценах от многих поставщиков.

Обратите внимание, что есть беспристрастные эксперты HowToRobot, которые могут помочь вам сориентироваться в этом процессе. Щелкните здесь, чтобы назначить консультацию с экспертом-консультантом.