Cánh tay robot là loại robot phổ biến nhất trong các robot công nghiệp hiện đại. Nó có thể bắt chước một số chuyển động và chức năng của bàn tay và cánh tay con người, và có thể cầm nắm, mang vác đồ vật hoặc vận hành các công cụ cụ thể thông qua các chương trình cố định. Đây là thiết bị tự động hóa được sử dụng rộng rãi nhất trong lĩnh vực robot. Hình dạng của nó khác nhau, nhưng tất cả đều có một đặc điểm chung, đó là chúng có thể chấp nhận các hướng dẫn và định vị chính xác đến bất kỳ điểm nào trong không gian ba chiều (hai chiều) để thực hiện các thao tác. Đặc điểm của nó là có thể hoàn thành nhiều thao tác dự kiến khác nhau thông qua lập trình, và cấu trúc và hiệu suất của nó kết hợp các ưu điểm của cả con người và máy móc cơ học. Nó có thể thay thế sức lao động nặng nhọc của con người để hiện thực hóa cơ giới hóa và tự động hóa sản xuất, và có thể hoạt động trong môi trường có hại để bảo vệ an toàn cá nhân. Do đó, nó được sử dụng rộng rãi trong sản xuất máy móc, điện tử, công nghiệp nhẹ và năng lượng nguyên tử.
1. Cánh tay robot thông thường chủ yếu bao gồm ba phần: thân chính, cơ cấu truyền động và hệ thống điều khiển
(I) Cấu trúc cơ học
1. Thân máy bay của cánh tay robot là bộ phận hỗ trợ cơ bản của toàn bộ thiết bị, thường được làm bằng vật liệu kim loại chắc chắn và bền. Nó không chỉ có thể chịu được các lực và mô-men xoắn khác nhau do cánh tay robot tạo ra trong quá trình làm việc mà còn cung cấp vị trí lắp đặt ổn định cho các thành phần khác. Thiết kế của nó cần tính đến sự cân bằng, ổn định và khả năng thích ứng với môi trường làm việc. 2. Cánh tay Cánh tay của robot là bộ phận chính để thực hiện các hành động khác nhau. Nó bao gồm một loạt các thanh kết nối và khớp nối. Thông qua sự quay của các khớp nối và chuyển động của các thanh kết nối, cánh tay có thể đạt được chuyển động nhiều bậc tự do trong không gian. Các khớp nối thường được dẫn động bằng động cơ có độ chính xác cao, bộ giảm tốc hoặc thiết bị truyền động thủy lực để đảm bảo độ chính xác và tốc độ chuyển động của cánh tay. Đồng thời, vật liệu của cánh tay cần có đặc điểm là độ bền cao và trọng lượng nhẹ để đáp ứng nhu cầu di chuyển nhanh và mang vác vật nặng. 3. Bộ phận tác động cuối Đây là bộ phận của cánh tay robot tiếp xúc trực tiếp với đối tượng làm việc và chức năng của nó tương tự như bàn tay con người. Có nhiều loại đầu tác động, phổ biến nhất là kẹp, cốc hút, súng phun, v.v. Kẹp có thể tùy chỉnh theo hình dạng và kích thước của vật thể và được sử dụng để kẹp các vật thể có nhiều hình dạng khác nhau; cốc hút sử dụng nguyên lý áp suất âm để hấp thụ vật thể và phù hợp với các vật thể có bề mặt phẳng; súng phun có thể được sử dụng để phun, hàn và các hoạt động khác.
(II) Hệ thống truyền động
1. Truyền động động cơ Động cơ là một trong những phương pháp truyền động được sử dụng phổ biến nhất trong cánh tay robot. Động cơ DC, động cơ AC và động cơ bước đều có thể được sử dụng để truyền động chuyển động khớp của cánh tay robot. Truyền động động cơ có ưu điểm là độ chính xác điều khiển cao, tốc độ phản hồi nhanh và phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng. Bằng cách kiểm soát tốc độ và hướng của động cơ, quỹ đạo chuyển động của cánh tay robot có thể được kiểm soát chính xác. Đồng thời, động cơ cũng có thể được sử dụng kết hợp với các bộ giảm tốc khác nhau để tăng mô-men xoắn đầu ra để đáp ứng nhu cầu của cánh tay robot khi mang vật nặng. 2. Truyền động thủy lực Truyền động thủy lực được sử dụng rộng rãi trong một số cánh tay robot yêu cầu công suất đầu ra lớn. Hệ thống thủy lực tạo áp suất dầu thủy lực thông qua bơm thủy lực để truyền động xi lanh thủy lực hoặc động cơ thủy lực hoạt động, do đó thực hiện chuyển động của cánh tay robot. Truyền động thủy lực có ưu điểm là công suất cao, tốc độ phản hồi nhanh và độ tin cậy cao. Nó phù hợp với một số cánh tay robot nặng và những dịp đòi hỏi hành động nhanh. Tuy nhiên, hệ thống thủy lực cũng có nhược điểm là rò rỉ, chi phí bảo trì cao và yêu cầu cao đối với môi trường làm việc. 3. Truyền động khí nén Truyền động khí nén sử dụng khí nén làm nguồn năng lượng để truyền động cho xi lanh và các bộ truyền động khác hoạt động. Truyền động khí nén có ưu điểm là cấu trúc đơn giản, chi phí thấp và tốc độ cao. Nó phù hợp cho một số trường hợp không yêu cầu công suất và độ chính xác. Tuy nhiên, công suất của hệ thống khí nén tương đối nhỏ, độ chính xác điều khiển cũng thấp và cần được trang bị nguồn khí nén và các thành phần khí nén liên quan.
(III) Hệ thống điều khiển
1. Bộ điều khiển Bộ điều khiển là bộ não của cánh tay robot, chịu trách nhiệm tiếp nhận các hướng dẫn khác nhau và điều khiển các hành động của hệ thống truyền động và cấu trúc cơ khí theo các hướng dẫn. Bộ điều khiển thường sử dụng bộ vi xử lý, bộ điều khiển logic lập trình (PLC) hoặc chip điều khiển chuyển động chuyên dụng. Nó có thể đạt được khả năng điều khiển chính xác vị trí, tốc độ, gia tốc và các thông số khác của cánh tay robot và cũng có thể xử lý thông tin được phản hồi bởi các cảm biến khác nhau để đạt được khả năng điều khiển vòng kín. Bộ điều khiển có thể được lập trình theo nhiều cách khác nhau, bao gồm lập trình đồ họa, lập trình văn bản, v.v., để người dùng có thể lập trình và gỡ lỗi theo các nhu cầu khác nhau. 2. Cảm biến Cảm biến là một phần quan trọng trong nhận thức của cánh tay robot về môi trường bên ngoài và trạng thái của chính nó. Cảm biến vị trí có thể theo dõi vị trí của từng khớp của cánh tay robot theo thời gian thực để đảm bảo độ chính xác chuyển động của cánh tay robot; cảm biến lực có thể phát hiện lực của cánh tay robot khi nắm lấy vật thể để ngăn vật thể bị trượt hoặc bị hư hỏng; cảm biến thị giác có thể nhận dạng và định vị vật thể đang làm việc và cải thiện mức độ thông minh của cánh tay robot. Ngoài ra, còn có các cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, v.v., được sử dụng để theo dõi trạng thái làm việc và các thông số môi trường của cánh tay robot.
2. Phân loại cánh tay robot thường được phân loại theo hình thức cấu trúc, chế độ lái và lĩnh vực ứng dụng
(I) Phân loại theo hình thức cấu trúc
1. Cánh tay robot tọa độ Descartes Cánh tay của cánh tay robot này di chuyển theo ba trục tọa độ của hệ tọa độ hình chữ nhật, cụ thể là trục X, Y và Z. Nó có ưu điểm là cấu trúc đơn giản, điều khiển thuận tiện, độ chính xác định vị cao, v.v., và phù hợp với một số nhiệm vụ xử lý, lắp ráp và gia công đơn giản. Tuy nhiên, không gian làm việc của cánh tay robot tọa độ hình chữ nhật tương đối nhỏ và tính linh hoạt kém.
2. Cánh tay robot tọa độ trụ Cánh tay của cánh tay robot tọa độ trụ bao gồm một khớp quay và hai khớp tuyến tính, và không gian chuyển động của nó là hình trụ. Nó có ưu điểm là cấu trúc nhỏ gọn, phạm vi làm việc lớn, chuyển động linh hoạt, v.v., và phù hợp với một số nhiệm vụ phức tạp trung bình. Tuy nhiên, độ chính xác định vị của cánh tay robot tọa độ trụ tương đối thấp và độ khó điều khiển tương đối cao.
3. Cánh tay robot tọa độ cầu Cánh tay của cánh tay robot tọa độ cầu bao gồm hai khớp quay và một khớp tuyến tính, và không gian chuyển động của nó là hình cầu. Nó có ưu điểm là chuyển động linh hoạt, phạm vi làm việc lớn và khả năng thích ứng với môi trường làm việc phức tạp. Nó phù hợp với một số nhiệm vụ đòi hỏi độ chính xác cao và tính linh hoạt cao. Tuy nhiên, cấu trúc của cánh tay robot tọa độ cầu phức tạp, độ khó điều khiển lớn và chi phí cũng cao.
4. Cánh tay robot khớp nối Cánh tay robot khớp nối mô phỏng cấu trúc cánh tay người, bao gồm nhiều khớp quay và có thể thực hiện nhiều chuyển động tương tự như cánh tay người. Nó có ưu điểm là chuyển động linh hoạt, phạm vi làm việc lớn và khả năng thích ứng với môi trường làm việc phức tạp. Hiện tại, đây là loại cánh tay robot được sử dụng rộng rãi nhất.
Tuy nhiên, việc điều khiển cánh tay robot khớp nối rất khó khăn và đòi hỏi công nghệ lập trình và gỡ lỗi cao.
(II) Phân loại theo chế độ lái
1. Cánh tay robot điện Cánh tay robot điện sử dụng động cơ làm thiết bị truyền động, có ưu điểm là độ chính xác điều khiển cao, tốc độ phản hồi nhanh và tiếng ồn thấp. Phù hợp với một số trường hợp có yêu cầu cao về độ chính xác và tốc độ, chẳng hạn như sản xuất điện tử, thiết bị y tế và các ngành công nghiệp khác. 2. Cánh tay robot thủy lực Cánh tay robot thủy lực sử dụng thiết bị truyền động thủy lực, có ưu điểm là công suất cao, độ tin cậy cao và khả năng thích ứng mạnh. Phù hợp với một số cánh tay robot hạng nặng và những trường hợp đòi hỏi công suất đầu ra lớn, chẳng hạn như xây dựng, khai thác mỏ và các ngành công nghiệp khác. 3. Cánh tay robot khí nén Cánh tay robot khí nén sử dụng thiết bị truyền động khí nén, có ưu điểm là cấu trúc đơn giản, chi phí thấp và tốc độ cao. Phù hợp với một số trường hợp không yêu cầu công suất và độ chính xác cao, chẳng hạn như đóng gói, in ấn và các ngành công nghiệp khác.
(III) Phân loại theo lĩnh vực ứng dụng
1. Cánh tay robot công nghiệp Cánh tay robot công nghiệp chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực sản xuất công nghiệp, chẳng hạn như sản xuất ô tô, sản xuất sản phẩm điện tử và gia công cơ khí. Nó có thể thực hiện sản xuất tự động, cải thiện hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm. 2. Cánh tay robot dịch vụ Cánh tay robot dịch vụ chủ yếu được sử dụng trong các ngành dịch vụ, chẳng hạn như y tế, phục vụ ăn uống, dịch vụ gia đình, v.v. Nó có thể cung cấp cho mọi người nhiều dịch vụ khác nhau, chẳng hạn như điều dưỡng, giao đồ ăn, dọn dẹp, v.v. 3. Cánh tay robot đặc biệt Cánh tay robot đặc biệt chủ yếu được sử dụng trong một số lĩnh vực đặc biệt, chẳng hạn như hàng không vũ trụ, quân sự, thám hiểm biển sâu, v.v. Nó cần có hiệu suất và chức năng đặc biệt để thích ứng với môi trường làm việc phức tạp và các yêu cầu nhiệm vụ.
Những thay đổi mà cánh tay robot mang lại cho sản xuất chế tạo công nghiệp không chỉ là tự động hóa và hiệu quả hoạt động mà còn đi kèm với mô hình quản lý hiện đại đã làm thay đổi đáng kể phương thức sản xuất và khả năng cạnh tranh trên thị trường của doanh nghiệp. Việc ứng dụng cánh tay robot là cơ hội tốt để doanh nghiệp điều chỉnh cơ cấu công nghiệp và nâng cấp, chuyển đổi.
Thời gian đăng: 24-09-2024
