Il braccio robotico è il tipo di robot più comune nei moderni robot industriali. Può imitare determinati movimenti e funzioni di mani e braccia umane e può afferrare, trasportare oggetti o utilizzare utensili specifici tramite programmi predefiniti. È il dispositivo di automazione più utilizzato nel campo della robotica. Le sue forme sono diverse, ma tutte hanno una caratteristica comune: possono accettare istruzioni e posizionarsi con precisione in qualsiasi punto dello spazio tridimensionale (bidimensionale) per eseguire operazioni. Le sue caratteristiche sono la possibilità di completare diverse operazioni previste tramite programmazione e la sua struttura e le sue prestazioni combinano i vantaggi sia degli esseri umani che delle macchine meccaniche. Può sostituire il lavoro pesante umano per realizzare la meccanizzazione e l'automazione della produzione e può operare in ambienti pericolosi per proteggere la sicurezza personale. Pertanto, è ampiamente utilizzato nella produzione di macchinari, nell'elettronica, nell'industria leggera e nell'energia atomica.
1. I bracci robotici comuni sono composti principalmente da tre parti: il corpo principale, il meccanismo di azionamento e il sistema di controllo
(I) Struttura meccanica
1. La fusoliera del braccio robotico è la parte di supporto di base dell'intero dispositivo, solitamente realizzata in materiali metallici robusti e durevoli. Non solo deve essere in grado di resistere alle varie forze e coppie generate dal braccio robotico durante il lavoro, ma anche di fornire una posizione di installazione stabile per gli altri componenti. La sua progettazione deve tenere conto di equilibrio, stabilità e adattabilità all'ambiente di lavoro. 2. Braccio Il braccio del robot è la parte chiave per realizzare varie azioni. È costituito da una serie di bielle e giunti. Attraverso la rotazione dei giunti e il movimento delle bielle, il braccio può raggiungere diversi gradi di libertà di movimento nello spazio. I giunti sono solitamente azionati da motori ad alta precisione, riduttori o dispositivi di azionamento idraulico per garantire la precisione e la velocità del movimento del braccio. Allo stesso tempo, il materiale del braccio deve avere le caratteristiche di elevata resistenza e leggerezza per soddisfare le esigenze di movimento rapido e trasporto di oggetti pesanti. 3. Effettore finale Questa è la parte del braccio robotico che entra direttamente in contatto con l'oggetto da lavorare e la sua funzione è simile a quella di una mano umana. Esistono molti tipi di dispositivi di estremità e quelli più comuni sono pinze, ventose, pistole a spruzzo, ecc. La pinza può essere personalizzata in base alla forma e alle dimensioni dell'oggetto e viene utilizzata per afferrare oggetti di varie forme; la ventosa sfrutta il principio della pressione negativa per assorbire l'oggetto ed è adatta per oggetti con superfici piane; la pistola a spruzzo può essere utilizzata per operazioni di spruzzatura, saldatura e altre operazioni.
(II) Sistema di azionamento
1. Azionamento motore Il motore è uno dei metodi di azionamento più comunemente utilizzati nel braccio robotico. Motori CC, motori CA e motori passo-passo possono essere tutti utilizzati per azionare il movimento del giunto del braccio robotico. L'azionamento motore presenta i vantaggi di un'elevata precisione di controllo, una rapida velocità di risposta e un ampio intervallo di regolazione della velocità. Controllando la velocità e la direzione del motore, la traiettoria di movimento del braccio robotico può essere controllata con precisione. Allo stesso tempo, il motore può anche essere utilizzato in combinazione con vari riduttori per aumentare la coppia di uscita e soddisfare le esigenze del braccio robotico durante il trasporto di oggetti pesanti. 2. Azionamento idraulico L'azionamento idraulico è ampiamente utilizzato in alcuni bracci robotici che richiedono una grande potenza in uscita. Il sistema idraulico pressurizza l'olio idraulico attraverso una pompa idraulica per azionare il cilindro idraulico o il motore idraulico, realizzando così il movimento del braccio robotico. L'azionamento idraulico presenta i vantaggi di elevata potenza, rapida velocità di risposta e alta affidabilità. È adatto per alcuni bracci robotici pesanti e per occasioni che richiedono un'azione rapida. Tuttavia, il sistema idraulico presenta anche gli svantaggi di perdite, elevati costi di manutenzione e requisiti elevati per l'ambiente di lavoro. 3. Azionamento pneumatico L'azionamento pneumatico utilizza l'aria compressa come fonte di energia per azionare cilindri e altri attuatori. L'azionamento pneumatico presenta i vantaggi di una struttura semplice, un basso costo e un'elevata velocità. È adatto in alcune occasioni in cui non sono richieste potenza e precisione. Tuttavia, la potenza del sistema pneumatico è relativamente ridotta, anche la precisione di controllo è bassa e deve essere dotato di una fonte di aria compressa e dei relativi componenti pneumatici.
(III) Sistema di controllo
1. Controller Il controller è il cervello del braccio robotico, responsabile della ricezione di varie istruzioni e del controllo delle azioni del sistema di azionamento e della struttura meccanica in base alle istruzioni. Il controller utilizza solitamente un microprocessore, un controllore logico programmabile (PLC) o un chip di controllo del movimento dedicato. Può ottenere un controllo preciso della posizione, della velocità, dell'accelerazione e di altri parametri del braccio robotico e può anche elaborare le informazioni fornite da vari sensori per ottenere un controllo a circuito chiuso. Il controller può essere programmato in vari modi, tra cui la programmazione grafica, la programmazione testuale, ecc., in modo che gli utenti possano programmare e eseguire il debug in base alle diverse esigenze. 2. Sensori Il sensore è una parte importante della percezione del braccio robotico dell'ambiente esterno e del proprio stato. Il sensore di posizione può monitorare la posizione di ciascuna articolazione del braccio robotico in tempo reale per garantire la precisione del movimento del braccio robotico; il sensore di forza può rilevare la forza del braccio robotico quando afferra l'oggetto per evitare che l'oggetto scivoli o venga danneggiato; il sensore visivo può riconoscere e localizzare l'oggetto in lavorazione e migliorare il livello di intelligenza del braccio robotico. Inoltre, sono presenti sensori di temperatura, sensori di pressione, ecc., che vengono utilizzati per monitorare lo stato di funzionamento e i parametri ambientali del braccio robotico.
2. La classificazione del braccio robotico è generalmente classificata in base alla forma strutturale, alla modalità di guida e al campo di applicazione
(I) Classificazione per forma strutturale
1. Braccio robotico a coordinate cartesiane. Il braccio di questo braccio robotico si muove lungo i tre assi coordinati del sistema di coordinate rettangolari, ovvero gli assi X, Y e Z. Presenta i vantaggi di una struttura semplice, un controllo pratico, un'elevata precisione di posizionamento, ecc. ed è adatto per alcune semplici attività di movimentazione, assemblaggio e lavorazione. Tuttavia, lo spazio di lavoro del braccio robotico a coordinate rettangolari è relativamente ridotto e la flessibilità è scarsa.
2. Braccio robotico a coordinate cilindriche. Il braccio del braccio robotico a coordinate cilindriche è costituito da un giunto rotante e due giunti lineari, e il suo spazio di movimento è cilindrico. Presenta i vantaggi di una struttura compatta, un ampio raggio di lavoro, un movimento flessibile, ecc. ed è adatto per compiti di media complessità. Tuttavia, la precisione di posizionamento del braccio robotico a coordinate cilindriche è relativamente bassa e la difficoltà di controllo è relativamente elevata.
3. Braccio robotico a coordinate sferiche. Il braccio del braccio robotico a coordinate sferiche è costituito da due giunti rotanti e un giunto lineare, e il suo spazio di movimento è sferico. Presenta i vantaggi di un movimento flessibile, un ampio raggio di lavoro e la capacità di adattarsi ad ambienti di lavoro complessi. È adatto per alcune attività che richiedono elevata precisione e flessibilità. Tuttavia, la struttura del braccio robotico a coordinate sferiche è complessa, la difficoltà di controllo è elevata e anche il costo è elevato.
4. Braccio robotico articolato. Il braccio robotico articolato imita la struttura del braccio umano, è costituito da molteplici giunti rotanti e può eseguire vari movimenti simili a quelli del braccio umano. Presenta i vantaggi di flessibilità di movimento, ampio raggio d'azione e capacità di adattarsi ad ambienti di lavoro complessi. È attualmente il tipo di braccio robotico più utilizzato.
Tuttavia, il controllo dei bracci robotici articolati è difficile e richiede tecnologie di programmazione e debugging molto avanzate.
(II) Classificazione per modalità di guida
1. Bracci robotici elettrici I bracci robotici elettrici utilizzano motori come dispositivi di azionamento, che presentano i vantaggi di un'elevata precisione di controllo, una rapida velocità di risposta e una bassa rumorosità. Sono adatti ad alcune applicazioni con elevati requisiti di precisione e velocità, come la produzione elettronica, le apparecchiature mediche e altri settori. 2. Bracci robotici idraulici I bracci robotici idraulici utilizzano dispositivi di azionamento idraulico, che presentano i vantaggi di elevata potenza, elevata affidabilità e forte adattabilità. Sono adatti ad alcuni bracci robotici pesanti e ad applicazioni che richiedono una grande potenza in uscita, come l'edilizia, l'industria mineraria e altri settori. 3. Bracci robotici pneumatici I bracci robotici pneumatici utilizzano dispositivi di azionamento pneumatico, che presentano i vantaggi di una struttura semplice, basso costo e alta velocità. Sono adatti ad alcune applicazioni che non richiedono elevata potenza e precisione, come l'imballaggio, la stampa e altri settori.
(III) Classificazione per campo di applicazione
1. Bracci robotici industriali I bracci robotici industriali sono utilizzati principalmente nei settori della produzione industriale, come la produzione automobilistica, la produzione di prodotti elettronici e la lavorazione meccanica. Possono realizzare una produzione automatizzata, migliorare l'efficienza produttiva e la qualità del prodotto. 2. Braccio robotico di servizio Il braccio robotico di servizio è utilizzato principalmente nei settori dei servizi, come quello medico, della ristorazione, dei servizi a domicilio, ecc. Può fornire alle persone vari servizi, come assistenza infermieristica, consegna di pasti, pulizie, ecc. 3. Braccio robotico speciale Il braccio robotico speciale è utilizzato principalmente in alcuni settori speciali, come quello aerospaziale, militare, dell'esplorazione subacquea, ecc. Deve avere prestazioni e funzioni speciali per adattarsi ad ambienti di lavoro complessi e requisiti di attività.
I cambiamenti apportati dai bracci robotici alla produzione industriale non riguardano solo l'automazione e l'efficienza delle operazioni, ma anche il modello di gestione moderno che li accompagna, che ha profondamente modificato i metodi di produzione e la competitività sul mercato delle imprese. L'applicazione dei bracci robotici rappresenta un'ottima opportunità per le imprese di adeguare la propria struttura industriale, aggiornandosi e trasformandosi.
Data di pubblicazione: 24 settembre 2024
