Декартова координатна геометрія — це чудовий метод відображення тривимірного простору в простій, зрозумілій числовій системі. У декартовій системі для тривимірного простору є три координатні осі, перпендикулярні одна одній (ортогональні осі) та перетинаються в початку координат.

Три осі зазвичай називають віссю x, віссю y та віссю z. Будь-яка точка в тривимірному просторі представлена ​​трьома числами (x, y, z). X представляє відстань точки від початку координат вздовж осі x, y – відстань від початку координат вздовж осі y, а z – відстань від початку координат вздовж осі z.

Декартові (портальні) роботи

Мехатронні роботи, що використовують лінійні осі для руху, називаються декартовими роботами, лінійними роботами або козловими роботами. Козлові роботи схожі на козлові крани та працюють аналогічно. Але козлові роботи не обмежуються функціями підйому та переміщення. Вони можуть мати налаштовуваний функціонал відповідно до вимог.

Декартові роботи мають верхню конструкцію, яка керує рухом у горизонтальній площині, та роботизовану руку, яка здійснює рух по вертикалі. Вони можуть бути розроблені для руху по осях xy або xyz. Роботизована рука розміщується на риштуванні та може рухатися в горизонтальній площині. Роботизована рука має ефектор або верстат, прикріплений до кінця руки, залежно від функції, де вона використовується.

Хоча декартові та портальні роботи використовуються як взаємозамінні, портальні роботи зазвичай мають дві осі x, тоді як декартові роботи матимуть лише по одній з двох/трьох осей (залежно від конфігурації).

 

Як вони функціонують?

Декартові роботи рухаються лише лінійно, зазвичай за допомогою сервомоторних приводів. Лінійні актуатори можуть бути різних форм залежно від конкретного застосування. Система приводу може бути ремінною, тросовою, гвинтовою, пневматичною, рейково-шестеренною або лінійно-двигунною. Деякі виробники пропонують повністю готові декартові роботи, яких можна реалізувати без будь-яких модифікацій. Інші виробники пропонують різні компоненти як модулі, що дозволяє користувачеві реалізувати комбінацію цих модулів відповідно до його конкретного випадку використання.

Самі роботизовані маніпулятори можуть бути оснащені «зором» або можуть бути «сліпими» під час роботи. Їх можна прикріпити до датчиків світла або камер для ідентифікації об’єктів перед виконанням дії. Наприклад, декартові роботи можна використовувати в лабораторіях для забирання та переміщення зразків. Комп’ютерний зір можна використовувати для розпізнавання пробірки, піпеток або предметних стекол, і маніпулятор може захоплювати об’єкт відповідно до даних про положення, що передаються з камери.

Перевага декартових роботів над іншими роботизованими системами, такими як шестиосьові роботи, полягає в тому, що їх дуже легко програмувати. Один контролер руху може обробляти логіку руху декартового робота. Роботи мають лише лінійний рух, що забезпечує легкість керування. Немає потреби в складному масиві ПЛК та мікрочіпів для керування рухом декартових роботів. Ця ж властивість допомагає спростити програмування руху робота.

 

Характеристики та переваги

Декартові роботи мають вищу вантажопідйомність порівняно з їхніми еквівалентними шестиосьовими роботами. Це, у поєднанні з нижчою вартістю та простотою програмування лінійних роботів, робить їх придатними для широкого спектру промислових застосувань. Портальні роботи, які по суті є декартовими роботами з опорними риштуваннями, можуть перевозити ще більше корисного навантаження. Діапазон руху лінійних роботів можна розширити, додавши сумісні модулі до існуючого механізму. Така модульність декартових роботів робить їх набагато універсальнішими та мають довший термін служби в промислових умовах.

Декартові роботи також демонструють високий рівень точності та прецизійності порівняно зі своїми роторними аналогами. Це пов'язано з тим, що вони мають лише лінійний рух і не потребують врахування обертального руху. Декартові роботи можуть мати допуски в діапазоні мікрометрів (мкм), тоді як шестиосьові роботи зазвичай мають допуски в діапазоні міліметрів (мм).

 

Застосування для декартових роботів

Універсальність, нижча вартість та простота програмування роблять декартових роботів придатними для багатьох застосувань у промислових умовах. Давайте розглянемо деякі з них.

• Вибрати та розмістити:Роботизована рука оснащена деякими варіаціями пристроїв зору для ідентифікації різних компонентів на каруселі або конвеєрній стрічці. Мана може збирати ці об'єкти та сортувати їх у різні контейнери. Збирання та сортування може виконуватися однією роботизованою рукою.
• Передача між процесами:На виробничій лінії бувають випадки, коли товари в процесі потрібно переміщувати з одного місця в інше. Це можна зробити за допомогою лінійних роботів з двома приводами. Вони можуть використовуватися з системами машинного зору або синхронізації часу залежно від решти процесу.
• Система складання:Коли для складання частин виробу доводиться повторювати одні й ті ж кроки знову і знову, для автоматизації завдань можна використовувати лінійних роботів.
• Застосування клеїв та герметиків:Багато виробничих процесів передбачають нанесення клеїв або герметиків між деталями. Це використовується від великого автомобілебудування до виробництва невеликих електронних гаджетів. Клеї та герметики необхідно наносити в дуже точних кількостях та в правильному місці. Роботизовану руку лінійного робота можна підключити до високоточного дозатора рідини, і клеї та герметики можна наносити з високою точністю.
• Палетування та депалетування:Для пакування використовуються піддони для легкого транспортування товарів. Декартових роботів можна використовувати для автоматизації як розміщення продуктів на піддонах, так і їх зняття з піддонів.
• Верстати з ЧПК:Верстати на основі числового програмного забезпечення для комп'ютерного керування використовуються для створення виробів за кресленнями, розробленими в програмному забезпеченні для інженерного проектування. Верстати з ЧПК широко використовують лінійних роботів з різними інструментами, прикріпленими до роботизованих рук.
• Точне точкове зварювання:У певних виробничих процесах потрібне спеціалізоване зварювання. Лінійні роботи зі зварювальними маніпуляторами можуть досягати точних зварних швів у точних місцях на робочій поверхні. Високий рівень допуску в діапазоні мікрометрів (мкм) є корисним у таких застосуваннях.

Існує багато інших промислових застосувань для лінійних роботів. До них належать дозувальні агенти, базові машини для складальників та тестувальників, вузли вставки, пристрої для штабелювання, автоматизація герметизації, обробка матеріалів, зберігання та вилучення, різання, нанесення надписів та сортування.