Для задач, требующих захвата и перемещения, например, в лабораторных условиях, выгодно использовать консольные конструкции, поскольку компоненты легкодоступны. Портальные роботы — это роботы с декартовой системой координат, имеющие горизонтальные элементы, поддерживаемые с обоих концов; физически они похожи на портальные краны, которые не обязательно являются роботами. Портальные роботы часто бывают гигантскими и способны перемещать тяжелые грузы.

Разница между портальными и декартовыми роботами.

У декартова робота на каждой оси установлен один линейный актуатор, тогда как у портального робота две базовые (X) оси и вторая (Y) ось, которая их соединяет. Такая конструкция предотвращает консольное расположение второй оси (подробнее об этом позже) и обеспечивает еще большую длину хода в портальных роботах и ​​большую полезную нагрузку по сравнению с декартовым роботом.

В большинстве декартовых роботов используется конструкция с двойными направляющими, поскольку она обеспечивает более надежную защиту от консольных (моментных) нагрузок; однако оси с двойными линейными направляющими занимают больше места, чем оси с одной направляющей, в то время как системы с двойными направляющими, как правило, короткие (в вертикальном направлении) и могут исключать взаимодействие с другими областями машины. Аргумент заключается в том, что тип выбранных осей влияет не только на эффективность декартовой системы, но и на общую занимаемую площадь.

Декартовы роботизированные исполнительные механизмы

Если наилучшим выбором является декартов механизм, следующим конструктивным фактором обычно является блок управления приводом, который может представлять собой болтовую, винтовую или пневматическую систему. Линейные приводы, как правило, выпускаются с одной или двумя линейными направляющими в зависимости от системы привода.

Контроль и организация кабельной инфраструктуры.

Управление кабелями — еще одна важная особенность конструкции этого робота, которую часто игнорируют на ранних этапах (или просто откладывают на более поздние этапы планирования). Для управления, подачи воздуха (для пневматических осей), ввода данных с энкодера (для сервоприводных декартовых осей), датчиков и других электрических устройств каждая ось включает в себя несколько кабелей.

Когда системы и компоненты соединяются посредством промышленного интернета вещей (IIoT), методы и инструменты, используемые для их связи, становятся гораздо более важными, и как трубки, так и провода и разъемы должны быть правильно проложены и обслуживаться, чтобы избежать преждевременного износа из-за чрезмерного изгиба или сбоев из-за помех со стороны других компонентов устройства.

Тип и количество необходимых кабелей, а также сложность организации кабельной системы определяются типом управления и сетевым протоколом. Следует отметить, что кабельные каналы, лотки или корпуса системы управления кабелями влияют на общие габариты системы, поэтому убедитесь в отсутствии конфликтов между кабельной системой и остальными компонентами робота.

Декартово управление роботом

Декартовы роботы являются предпочтительным методом для выполнения перемещений от точки к точке, но они также могут выполнять сложные интерполированные и контурные движения. Тип необходимого движения определит оптимальное устройство управления, сетевой протокол, человеко-машинный интерфейс и другие компоненты системы управления движением.

Хотя эти компоненты расположены независимо от осей робота, в большинстве случаев они будут влиять на двигатели, провода и другие необходимые электрические компоненты, расположенные вдоль осей. Эти элементы, расположенные вдоль осей, повлияют на первые два аспекта проектирования: позиционирование и управление кабелями.

В результате процесс проектирования замыкается, подчеркивая важность создания декартова робота как взаимосвязанного электромеханического устройства, а не как набора механических частей, соединенных с электрическим оборудованием и программным обеспечением.

Декартова рабочая зона робота

Различные конфигурации роботов создают различные формы рабочей зоны. Эта рабочая зона имеет решающее значение при выборе робота для конкретного применения, поскольку она определяет рабочую область манипулятора и концевого захвата. При изучении рабочей зоны робота следует проявлять осторожность в самых разных целях:

1. Рабочая зона — это объем работы, который может быть выполнен в точке на конце роботизированной руки, обычно это середина монтажного узла концевого захвата. В этой зоне не находятся никакие инструменты или заготовки, принадлежащие концевому захвату.

2. Иногда внутри рабочей зоны встречаются участки, куда роботизированная рука не может попасть. Мертвые зоны — это названия определенных областей.
Указанная максимальная грузоподъемность достижима только при такой длине рычагов, которая может достигать или не достигать максимальной дальности полета.

3. Рабочая зона декартовой конфигурации представляет собой прямоугольную призму. Внутри рабочей зоны отсутствуют мертвые зоны, и робот может перемещать всю полезную нагрузку по всему рабочему объему.