Рабочие зоны промышленных роботов: определение, типы и преимущества в производстве

Промышленный робот состоит из множества частей. Манипулятор — самая заметная часть, которую видят люди, и она выполняет основную работу. Но есть другая, редко замечаемая часть, которая делает большую работу за кулисами — это рабочая зона (work envelope).

Мы рассмотрим, что такое рабочая зона, почему она важна, какие типы рабочих зон используются в производстве сегодня и какие преимущества они дают. Читайте до конца, чтобы получить больше знаний о робототехнических приложениях.

Что такое рабочая зона?

Источник: Pinterest

Рабочая зона — это диапазон движений робота. Промышленные роботы не имеют ног или колес для перемещения. Они закреплены в одной точке, и база, которая их держит и обеспечивает стабильность, называется рабочей зоной. Это форма, создаваемая, когда робот-манипулятор движется во всех направлениях для выполнения задачи. Максимальное расстояние, которое может достичь робот, определяется размером рабочей зоны.

Простыми словами: робот может выполнять работу только в пределах своей рабочей зоны. Вы можете дать манипулятору всю гибкость мира, но максимум, что он может сделать, зависит от рабочей зоны. Единственный робот, способный противостоять правилам рабочей зоны — портальный (гантровый) робот. Рабочие зоны должны быть тщательно спроектированы, чтобы манипулятор мог функционировать как ожидается.

Почему рабочие зоны важны?

Источник: Pinterest

Рабочая зона выступает в роли поводка для манипулятора. Она определяет область, которую манипулятор может достичь. Это полезно, когда люди работают рядом с роботами, так как создает зону безопасности, снижающую риск травм на заводе. При выборе промышленного робота для завода необходимо внимательно относиться к типу и размеру рабочей зоны, потому что все, что вы планируете делать с роботом, будет зависеть от зоны.

Если вы хотите робота, покрывающего максимальную площадь, выбирайте тот, у которого больше рабочая зона. Но это снова поднимает вопрос пространства. Большие рабочие зоны обычно означают более крупные машины, и если у вас нет места, вещи не сработают так, как вы хотите.

Типы рабочих зон роботов

Источник: Pinterest

Существует около 7 стандартных типов рабочих зон, используемых в производственной отрасли. У каждого своя определенная форма и дизайн, подходящие для конкретного типа работы. Они включают следующее.

Портальная (Картезианская) рабочая зона:

Это зона конфигурации Картезиуса, имеющая форму прямоугольной призмы. В ней нет мертвых зон внутри и вокруг рабочей зоны, и робот, использующий эту зону, имеет свободу манипулирования максимальной полезной нагрузкой без напряжения. Такую зону можно найти в картезианских или портальных роботах.

Цилиндрическая рабочая зона:

Как следует из названия, это цилиндрическая конфигурация с полым центром, который сильно ограничивает манипулятор, который может выдвигаться и втягиваться. Эта структура создает значительную мертвую зону внутри и вокруг робота. Роботы с такой зоной подходят для быстрых небольших задач, не требующих большого перемещения.

Полярная рабочая зона:

Это конфигурация, охватывающая объем между двумя частичными сферами. Этот дизайн ограничивает максимальные угловые движения манипулятора по вертикальной и горизонтальной плоскостям. Эти физические ограничения к сожалению создают огромные мертвые зоны ниже и выше робота. Такую зону можно встретить в полярных роботах.

Револютная рабочая зона:

Это уникальная конфигурация, обычно имеющая зону, большую, чем доступное площадь пола. Вкратце: манипулятор стоит на очень большой и широкой рабочей зоне, которая может быть полной сферой или частично открытой. Это одна из самых сложных конфигураций насколько касается рабочих зон.

SCARA рабочая зона:

Это конфигурация, уникальная для SCARA-роботов, обычно имеющая форму сердца или почки. Она имеет заметное полое кольцо, проходящее прямо через середину, что позволяет очень большую горизонтальную плоскость операций, облегчая боковые движения. Однако очень мало места остается вверх, что ограничивает вертикальные движения.

Рабочая зона «Сpine» (Spine):

Это самая простая рабочая зона, с которой вы можете столкнуться. Она просто состоит из робота-«хребта» внутри полусферической рабочей зоны, обеспечивающей достаточно места для манипулятора для работы в любом направлении. Размер всей структуры зависит от количества шарниров в «хребте».

Маятниковая конфигурация (Pendulum Configuration):

Это конфигурация, напоминающая подкову с сегментированным поперечным сечением. Рабочая зона немного ограничена, но преимущество этого дизайна в том, что робот может быть смонтирован на рабочей зоне в любом удобном для задачи положении. Это дает зоне свободу позиционироваться в наиболее удобном месте для лучшей эффективности.

Интерпретация рабочей зоны

Как мы четко установили, каждая рабочая зона имеет сложный дизайн, порождающий различные характеристики, определяющие точную функцию, для которой она подходит. Однако это не означает, что можно выбирать первую попавшуюся рабочую зону. Необходимо проявлять осторожность при интерпретации рабочей зоны робота, и вот почему это жизненно важно.

1. Точка достижения

Необходимо знать, что зона в данном случае представляет рабочий объем, достижимый манипулятором робота. Нужно знать, где находится эта точка — в большинстве случаев она в центре монтажной пластины конечного эффектора. Это эффективно исключает все инструменты, которые может держать конечный эффектор.

2. Мертвые зоны

Необходимо знать, что внутри рабочей зоны есть области, которые вообще не могут быть достигнуты манипулятором. Это мертвые зоны, и ничего нельзя сделать, чтобы изменить ситуацию.

3. Максимальная полезная нагрузка

Указанная максимальная грузоподъемность достижима только в пределах определенных размахов рук, которые не следует путать с максимальным достижением.

Заключение

Рабочие зоны необходимы для функционирования манипулятора и любой другой машины. Они играют огромную роль в определении формы и дизайна манипулятора. Эти семь типов широко используются во всем мире, но, вероятно, существуют и другие новые вариации, еще не ставшие мейнстримом. Для получения дополнительной информации о рабочих зонах и том, как их можно настроить для лучшей производительности, посетите наш сайт и получите ответы на все ваши вопросы.