Перегрузочные работы, например, в лабораторных условиях, выгодны благодаря консольной конструкции, поскольку компоненты легко доступны. Портальные роботы — это роботы с декартовой системой координат, горизонтальные элементы которых закреплены на обоих концах; физически они похожи на портальные краны, которые не обязательно являются роботами. Портальные роботы часто имеют гигантские размеры и способны переносить тяжёлые грузы.

Разница между портальными и декартовыми роботами

Декартов робот имеет по одному линейному приводу на каждой оси, тогда как портальный робот имеет две базовые оси (X) и вторую ось (Y), которая их объединяет. Такая конструкция исключает возможность консольного перемещения второй оси (подробнее об этом позже) и обеспечивает ещё большую длину хода портальных роботов и большую грузоподъёмность по сравнению с декартовым роботом.

Наиболее распространённые декартовы роботы используют конструкцию с двумя направляющими, поскольку она обеспечивает лучшую защиту от консольных (моментных) нагрузок. Однако оси с двумя линейными направляющими занимают больше места, чем оси с одной. В сравнении с ними, системы с двумя направляющими, как правило, короткие (в вертикальном направлении) и могут исключать взаимодействие с другими частями машины. Аргумент заключается в том, что выбор осей влияет не только на эффективность декартовой системы, но и на общую площадь.

Декартовы роботизированные приводы

Если декартов механизм является оптимальным выбором, следующим конструктивным фактором обычно является блок управления приводом, который может представлять собой систему с болтовым, винтовым или пневматическим приводом. Линейные приводы обычно доступны с одной или двумя линейными направляющими в зависимости от системы привода.

Контроль и управление кабелями

Кабельное управление — ещё одна важная особенность конструкции этого робота, которую часто игнорируют на ранних стадиях (или просто откладывают на более поздние этапы проектирования). Для управления, подачи воздуха (для пневматических осей), ввода энкодера (для сервоприводов декартовой системы координат), датчиков и других электрических устройств каждая ось использует несколько кабелей.

Когда системы и компоненты соединяются посредством промышленного Интернета вещей (IIoT), методы и инструменты, используемые для их соединения, становятся гораздо более важными, и эти трубки, провода и разъемы должны быть проложены соответствующим образом и обслуживаться, чтобы избежать преждевременной усталости из-за чрезмерного изгиба или сбоев из-за помех со стороны других компонентов устройства.

Тип и количество необходимых кабелей, а также сложность управления кабелями определяются типом системы управления и сетевым протоколом. Обратите внимание, что кабельные лотки, кабельные лотки или корпуса системы управления кабелями влияют на общие габариты системы, поэтому убедитесь, что они не конфликтуют с кабельной системой и остальными компонентами робота.

Декартовы системы управления роботом

Декартовы роботы являются предпочтительным методом для выполнения перемещений из одной точки в другую, но они также могут выполнять сложные интерполированные и контурные движения. Требуемый тип движения определяет оптимальное устройство управления, сетевой протокол, HMI и другие компоненты движения для системы.

Хотя эти компоненты расположены независимо от осей робота, по большей части они будут оказывать влияние на двигатели, провода и другие необходимые осевые электрические компоненты. Эти элементы, расположенные на оси, повлияют на первые два конструктивных решения: позиционирование и управление кабелями.

В результате процесс проектирования замыкается, подчеркивая важность создания декартового робота как взаимосвязанного электромеханического устройства, а не набора механических частей, прикрепленных к электрическому оборудованию и программному обеспечению.

Рабочий диапазон декартового робота

Различные конфигурации робота создают различные формы рабочей зоны. Эта рабочая зона имеет решающее значение при выборе робота для конкретного применения, поскольку она определяет рабочую зону манипулятора и рабочего органа. При изучении рабочей зоны робота следует проявлять осторожность по ряду причин:

1. Рабочая зона — это объём работы, который может быть выполнен точкой на конце манипулятора робота, обычно расположенной в середине узлов крепления рабочих органов. Рабочая зона не содержит инструментов или заготовок, принадлежащих рабочим органам.

2. Иногда внутри рабочей зоны существуют области, куда манипулятор робота не может проникнуть. Эти области называются «мёртвыми зонами».
Указанная максимальная грузоподъемность достижима только при таких длинах стрелы, которые могут достигать или не достигать максимального радиуса действия.

3. Рабочая зона декартовой конфигурации представляет собой прямоугольную призму. Внутри рабочей зоны отсутствуют мёртвые зоны, и робот может манипулировать всей полезной нагрузкой во всём рабочем объёме.