Проектирование комплексной автоматизации для высокоскоростных систем захвата и размещения - одна из самых сложных задач, стоящих перед инженерами по перемещению. По мере того, как робототехнические системы становятся все более сложными, а темпы производства растут, проектировщики систем должны идти в ногу с новейшими технологиями, иначе они рискнут выбрать менее оптимальную конструкцию. Давайте рассмотрим некоторые из последних доступных технологий и компонентов, а также внимательно рассмотрим, где они находят применение.

Роботы-манипуляторы подходят для компактной конструкции

Промышленные роботы-манипуляторы обычно не умеют легко стоять на ногах. Скорее, большинство из них имеют прочную конструкцию, которая должна поддерживать тяжелую оснастку на конце руки. Несмотря на преимущества прочной конструкции, эти роботизированные манипуляторы слишком тяжелы и громоздки для сложных задач. Чтобы сделать более гибкие руки более подходящими для легких задач, инженеры из igus Inc., работающие в Кельне, Германия, решили разработать многоосевой шарнир, позволяющий поворачивать небольшие грузы вокруг стрелы. Новый шарнир хорошо подходит для деликатных операций по захвату и установке, когда усилие захвата можно регулировать по мере необходимости.

Гибкость и легкий вес - ключевые параметры конструкции нового шарнира, который состоит из пластика и элементов управления с тросом. Короче говоря, кабели перемещаются от плечевого сустава руки с помощью компактных бесщеточных серводвигателей постоянного тока FAULHABER, которые предотвращают инерцию руки, облегчают динамическое движение и сводят к минимуму конструктивную площадь.

Инженеры основывали большую часть своей конструкции на человеческом локтевом суставе, поэтому две степени свободы - вращение и поворот - объединены в один сустав. Подобно человеческой руке, самая слабая часть руки робота - это не кости (трубка тела руки робота) или мышцы (приводной двигатель), а сухожилия, которые передают энергию. Здесь высоковольтные кабели управления изготовлены из сверхпрочного полиэтилена сверхвысокомолекулярного полиэтилена с пределом прочности на разрыв от 3000 до 4000 Н / мм2. Помимо традиционных функций манипулятора робота, таких как захват и установка, шарнир также хорошо подходит для специальных приспособлений для камер, датчиков или других инструментов, где требуется легкая конструкция. Магнитный датчик углового положения встроен в каждое соединение для обеспечения высокой точности.

Серводвигатели с электронной коммутацией имеют небольшую движущуюся массу, подходящую для динамического использования: рабочее напряжение 24 В постоянного тока рассчитано на питание от батареи, что имеет решающее значение для использования в мобильных приложениях, а крутящий момент двигателя 97 мНм увеличивает диаметр планетарных редукторов, соответствующих диаметру, до значений, необходимых для рука операция. Более того, в этих бесщеточных приводах нет изнашиваемых компонентов, кроме подшипника ротора, что обеспечивает срок службы в десятки тысяч часов.

Система линейного перемещения ускоряет автоматизацию лаборатории

Помимо традиционных операций по упаковке и сборке, в высокоскоростной автоматизации лабораторий все более широкое распространение получает метод «самовывоз». Представьте себе, что ежедневно манипулируют миллионами образцов бактерий, и вы поймете, с чем должны работать современные биотехнологические лаборатории. В одной установке усовершенствованная система линейного движения позволяет биотехнологическому лабораторному роботу RoToR закреплять массивы клеток с рекордной скоростью - более 200 000 образцов в час. RoToR родом из Singer Instruments, Сомерсет, Великобритания, и используется в качестве настольной системы автоматизации для генетических, геномных и онкологических исследований. Один из этих роботов часто обслуживает несколько разных лабораторий, и ученые резервируют короткие промежутки времени для репликации, спаривания, повторного размещения и резервного копирования библиотек бактерий и дрожжей.

Контроллер в реальном времени обрабатывает три оси движения, которые координируют двухточечные перемещения робота, а также ось обработки образцов, а также взаимодействует с графическим интерфейсом робота. Кроме того, контроллер также управляет всеми каналами ввода / вывода.

Помимо контроллера, Baldor также поставил линейный серводвигатель и привод, а также три встроенных шагового двигателя и приводных модуля. Робот выполняет двухточечную передачу от исходных пластин к конечным по оси линейного серводвигателя, которая проходит по ширине машины. Эта ось поддерживает двухкоординатную головку шагового двигателя, которая управляет закрепляющим действием. Фактически, комбинированное движение XYZ может даже перемешивать образцы, используя сложное спиральное движение. Отдельная ось шагового двигателя управляет механизмом нагружения булавочных головок. Пневматические захваты и вращатели управляют другими движениями машины, такими как захват и удаление игольчатых головок в начале и в конце операций.

Первоначально Зингер намеревался использовать пневматический привод для главной поперечной оси, но эта конструкция не могла обеспечить желаемое разрешение или скорость позиционирования и была слишком шумной для лабораторных условий. Именно тогда инженеры начали рассматривать линейные двигатели. Компания Baldor создала собственный бесщеточный линейный серводвигатель с механическими модификациями линейной направляющей, позволяющими поддерживать его только на концах, а не по длине, поэтому силовой механизм двигателя действует как портал оси X, несущий оси Y и Z. Наконец, конструкция магнита линейного двигателя сводит к минимуму зубцы, обеспечивая плавное движение.