Декартова система координат — превосходный метод отображения трёхмерного пространства в простой и понятной числовой системе. В декартовой системе координат трёхмерного пространства существуют три оси координат, перпендикулярные друг другу (ортогональные оси), которые пересекаются в начале координат.

Три оси обычно называются осью x, осью y и осью z. Любая точка в трёхмерном пространстве представлена тремя числами (x, y, z). X — расстояние от начала координат по оси x, y — расстояние от начала координат по оси y, а z — расстояние от начала координат по оси z.

Декартовы (портальные) роботы

Мехатронные роботы, использующие линейные оси для перемещения, называются декартовыми роботами, линейными роботами или портальными роботами. Портальные роботы внешне похожи на портальные краны и работают аналогично. Однако портальные роботы не ограничиваются только функциями подъёма и перемещения. В зависимости от требований они могут быть оснащены дополнительными функциями.

Декартовы роботы имеют подвесную конструкцию, управляющую движением в горизонтальной плоскости, и роботизированную руку, которая обеспечивает движение в вертикальной плоскости. Они могут быть спроектированы для перемещения по осям XY или XYZ. Роботизированная рука размещается на строительных лесах и может перемещаться в горизонтальной плоскости. В зависимости от выполняемой функции, на конце руки роботизированной руки закреплен исполнительный орган или станок.

Хотя декартовы роботы и портальные роботы используются взаимозаменяемо, портальные роботы обычно имеют две оси X, тогда как декартовы роботы будут иметь только одну из двух/трех осей (в зависимости от конфигурации).

 

Как они функционируют?

Декартовы роботы перемещаются только линейным способом, как правило, с помощью сервоприводов. Используемые линейные приводы могут быть различных типов в зависимости от конкретной области применения. Привод может быть ременным, тросовым, винтовым, пневматическим, реечным или с линейным двигателем. Некоторые производители предлагают полностью готовые декартовы роботы, которые можно использовать без каких-либо модификаций. Другие производители предлагают различные компоненты в виде модулей, что позволяет пользователю комбинировать эти модули в соответствии с конкретными задачами.

Сами роботизированные руки могут быть оснащены «зрением» или работать «слепо». Их можно прикрепить к датчикам света или камерам для идентификации объектов перед выполнением действия. Например, декартовы роботы могут использоваться в лабораториях для сбора и перемещения образцов. Компьютерное зрение может использоваться для распознавания пробирок, пипеток или предметных стекол, а рука может захватывать объект в соответствии с данными о его положении, полученными с камеры.

Преимущество декартовых роботов перед другими роботизированными системами, например, шестиосевыми, заключается в простоте программирования. Логику движения декартового робота можно реализовать с помощью одного контроллера движения. Роботы способны совершать только линейные движения, что обеспечивает простоту управления. Для управления движением декартовых роботов не требуется сложный набор ПЛК и микросхем. Это же свойство упрощает программирование движения робота.

 

Характеристики и преимущества

Декартовы роботы обладают более высокой грузоподъёмностью по сравнению с аналогичными шестиосевыми роботами. Это, в сочетании с более низкой стоимостью и простотой программирования линейных роботов, делает их пригодными для широкого спектра промышленных применений. Портальные роботы, которые по сути являются декартовыми роботами с опорными лесами, могут переносить ещё более тяжёлые грузы. Диапазон перемещения линейных роботов может быть расширен путём добавления совместимых модулей к существующему механизму. Эта модульность декартовых роботов делает их гораздо более универсальными и увеличивает срок их службы в промышленных условиях.

Декартовы роботы также демонстрируют высокий уровень точности и достоверности по сравнению со своими роторными аналогами. Это обусловлено тем, что они способны совершать только линейное движение и не требуют вращательного движения. Декартовы роботы могут иметь допуски в диапазоне микрометров (мкм), тогда как шестиосевые роботы обычно имеют допуски в диапазоне миллиметров (мм).

 

Приложения для декартовых роботов

Универсальность, низкая стоимость и простота программирования делают декартовых роботов пригодными для множества промышленных применений. Давайте рассмотрим некоторые из них.

• Выберите и разместите:Роботизированная рука оснащена различными вариантами устройств технического зрения для идентификации различных компонентов на карусельном конвейере или ленте. Она может подбирать эти объекты и сортировать их по разным контейнерам. Подбор и сортировка могут выполняться одной роботизированной рукой.
• Передача между процессами:На производственной линии могут возникать ситуации, когда требуется перемещение товаров из одного места в другое. Это можно сделать с помощью двухприводных линейных роботов. Они могут быть оснащены системами технического зрения или синхронизацией по времени в зависимости от особенностей процесса.
• Система сборки:Когда для сборки деталей изделия приходится повторять одни и те же действия снова и снова, для автоматизации задач можно использовать линейных роботов.
• Применение клеев и герметиков:Многие производственные процессы предполагают нанесение клея или герметика между деталями. Это используется как в крупном автомобилестроении, так и в производстве небольших электронных устройств. Клеи и герметики необходимо наносить в очень точных количествах и в правильных местах. Роботизированная рука линейного робота может быть подключена к высокоточному дозатору жидкости, что позволяет наносить клеи и герметики с высокой точностью.
• Паллетирование и депаллетирование:В упаковочных материалах поддоны используются для удобной транспортировки товаров. Декартовы роботы могут использоваться для автоматизации как размещения товаров на поддонах, так и их снятия с поддонов.
• Станки с ЧПУ:Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) используются для создания изделий по чертежам, разработанным в программном обеспечении для проектирования. Станки с ЧПУ широко используют линейных роботов с различными инструментами, закреплёнными на роботизированных манипуляторах.
• Прецизионная точечная сварка:Специализированная сварка требуется в некоторых производственных процессах. Линейные роботы со сварочными манипуляторами позволяют выполнять точную сварку в точно определенных местах рабочей поверхности. Высокий уровень допуска в диапазоне микрометров (мкм) полезен в таких условиях.

Существует множество других промышленных применений линейных роботов. К ним относятся дозаторы, сборочные и испытательные станки, вставные устройства, штабелирующие устройства, автоматизация герметизации, погрузка-разгрузка материалов, хранение и извлечение, резка, разметка и сортировка.