ロボットポジショニングシステムは、1つのロボットが複数のタスクを実行できるようにするための倉庫、航空宇宙、および自動車施設の長いトラックです。ロボット転移ユニットまたはRTU、または7番目の軸システムとも呼ばれ、これらのモーションデザインは、アセンブリ、大規模溶接、倉庫にますます一般的になっています。

ロボットが床にボルトでボルトを張る典型的なセットアップとは対照的に、RTUSはワークセルや工場を介してロボットを移動し、ステーション間でそれらをシャトルします。 RTUに最適なセットアップは、構築されているだけのセットアップ、またはプロセスと関連マシンをまっすぐに配置できるものです。 RTUSが6軸ロボットを移動する場合、線形トラックは7番目の軸とも呼ばれることもあります（または、ロボット自体が7軸である8軸を持つ場合）。これらのトラックがロボットが吊るすフレームを含むフレームの一部である場合、それらはガントリーです。

ロボットやトラックの形態に関係なく、余分な軸のポイントは翻訳運動を追加することです。これにより、作業エンベロープが拡張されるか、ロボットトランスポートワークピースまたはツールが可能になります。いくつかのアレンジメントでは、前者はロボットが複数のマシンを手入れしたり、列からパレットを選んだり、非常に大きなコンポーネントを機械にしたりすることができます。後者の場合、一般的なアプリケーションは、梱包、溶接、プラズマARC切断、およびその他の機械的タスクです。

ここでは、RTUのドライブオプションに焦点を当てます。ただし、エンジニアは、ガイドとベアリングの配列（通常はCAMフォロワーまたはプロフィールガイドの形式）を決定する必要があることに注意してください。

RTUの設計および駆動オプションがたくさんあります
一部のガントリーには、ロボットを反転させ、上からマシンへのアクセスを改善するためのフレーミングが含まれていますが、床にボルトでボルトを張り、ロボットを直立させるRTUが最も一般的です。これらのRTUは平均して高いペイロードを持ち、ロボットアームを運び、数千ポンドの重量の荷物をつかんでいます。

エンジニアは、モーションシステムの専門知識を使用して、事前に設計されたRTUを購入したり、社内でRTUを構築したりできます。最も単純なのは、ロボットがボルトをボルトするプラットフォームを担う線形トラックペアです。ただし、多くのOEMは、RTUのロボットが高精度のジョブを実行する状況に専用のインテグレーターを参加させます。たとえば、切断タスク（設計が複数の軸の明確化を同期する必要がある場合）または処理のためにさまざまな工作機械を介して鋳物を移動します。

エンジニアリングロボットトランスファーユニットの最大の課題は、それらが運ぶロボットアームの明確化と同期するようにプログラミングすることです。 2番目に大きな課題は、RTUに何メートルで正確な線形動作を維持することです。

長いストロークの物理的要件を満たす
時には、速度が最優先のRTU設計目標であることがあります。 RTUが専門セットアップで数百フィート以上のロボットを摂取する場合、これは特に当てはまります。移動ロボットのコンテキストでの高速 - 時には数千ポンドとペイロードの重量の腕が比較的 - は相対的です。ただし、一部のRTUは、加速度で10フィート/秒以上で1 gに移動できます。

しかし、多くの場合、精度は最優先のRTU設計目標です。たとえば、ロボットが協同組合のワークセルを機械加工するのに役立つアプリケーションを検討してください。ここでは、ロボットワークエンベロープの高速性と拡張は、周囲のフレームワークが精度をしっかりと保持できる場合にのみ役立ちます。このような設計では、多くの場合、0.02 mmの精度が必要であり、トラックの動き中に0.2 mm程度の再現性を配置する必要があります。

対照的に、アプリケーションが適応コントロールをペースで配置するが絶対精度に依存しないアプリケーションにロボットアームを使用する場合、他のセットアップが機能する可能性があります。これにより、ロボットアームが装備されたモバイル車両の形をとることもあります。たとえば、輸送用コンテナを降ろすためです。

設計に関係なく、メンテナンスの低い寿命、長寿命はすべてのRTUセットアップにとって重要です。これは、通常、複数の植物機能と他のいくつかの機械に関連しているためです。したがって、RTUのダウンタイムは、多くの場合、他のステーションを手数料から除外します。

多くのRTUがフィールドを介してロボット工学を移動して、工作機械や労働者など、特にアセンブリ担当者がいるゾーンの周りで操作している場所を介してロボット工学を移動するため、安全性も重要です。

RTUのベルト、ネジ、空気圧
中距離線形距離を横断するロボットガントリーは、ベルトドライブとペアになったモーターを使用します。これらは、電気運動駆動の滑車を使用してベルトに沿って張力をかけ、迅速に加速する比較的単純なシステムです。ただし、より長いストロークに達すると、システムが全長にわたって緊張を維持できない場合、ベルトが垂れ下がると問題が発生する可能性があります。明確にするために、問題はペイロード制限ではありません。むしろ、それはベルトコンプライアンスから動きを失うリスクです。

スケーラビリティの注意事項には例外があります。いくつかのRTUでは、ベルト軸（一般的なドライブシャフトから駆動）駆動高調波クランクを駆動します。ここでは、ベルトドライブは、適切な条件下での長時間のロボットポジショニングの精度を維持できます。最も成功したベルト駆動型のRTUは、補完的な方向でフレーミングと線形トラックを使用して、ベルト駆動型のセットアップからより精度を得ます。ベルト駆動のレールアクチュエーターを備えたこのようなRTUの一部は、1トンのロボットを数十フィート以上動かしている場合でも、±0.001インチの再現性を保持できます。ここで（適切なレールのおかげで）ベルト駆動のアクチュエーターは、代替よりも安価で柔軟なRTUを作成します。

7番目の軸のもう1つのオプションは、ボールスクリュー駆動軸です。このセットアップは、ベルトドライブで発生する可能性のある振動とスプリングに対処します。基本的に固定された機械的要素は、正確な停止と位置決めのための制御を維持します。

断続的なベアリングサポートの助けを借りて、ボールスクリューは一般に、長さ約6メートルまでのセットアップでうまく機能します。より長い軸では、主な問題は、特に十分なサポートが得られない場合、高速で鞭をねじ込むことです。それは、ボールスクリューシャフトが自分の体重で曲がるからです。次に、臨界速度（ねじシャフトの直径、まっすぐ、アライメント、およびサポートされていない長さの関数）の動きは、シャフトの固有周波数を刺激します。したがって、ボールスクリューの長さが増加するにつれて、最大速度は低下します。

一部のセットアップでは、一緒に分離して崩壊するベアリングブロックを使用します。そして、より長いホイップのない延長のためにネジを維持してサポートします。ただし、長いボールスクリュー駆動型のトラックの場合、メーカーは複数のネジ（通常、ゆがんだジオメトリを避けるために溶接ではなく接着剤で接着剤を使用する必要があります）。それ以外の場合、ネジは、鞭の問題に対処するために非常に大きな直径を持つ必要があります。このようなボールスクリューベースのセットアップからのストロークは、10メートルに達し、4,000 rpmに走ります。別の注意事項：ロボットトラックのネジは、汚れや破片からシールドする必要があります。ただし、動作する場所では、ボールスクリューとペアになった電動モーターを使用したRTUは、ベルト駆動軸よりも大きな負荷を処理します。

ロングストークのセットアップの流体パワーも存在します。このような空気圧RTUは、通常、前後の2ストップポジショニングのみを必要とするアプリケーションの低コストソリューションです。平均製品は2 m/秒を移動し、他のロボットコントロールと統合します。

精密rtus用の線形モーター
長脳卒中RTU（たとえば、実験室ロボット工学で使用）は、線形モータードライブを使用できます。そのようなRTUのほとんどには、エラーやシャットダウン後でも、最先端の電子機器、絶対エンコーダ、追跡軸のモーション制御も含まれます。

線形モーターのリーチのより典型的なのは、4メートルほどです。このようなリーチは、より重いRTUアプリケーションよりも、ピックアンドプレイスおよび半導体ウェーハの取り扱いにより適しています。要するに、RTUの線形モーターは、機械的精度を実現するが、重いペイロードを運ぶ必要があるため、特に困難です。これにより、線形モーターを非常にうまく機能させる高価な永久磁石が必要です。

例外があります。タンデム線形アクチュエーターを備えた1つの世界記録RTUが委託され、精密な動きが12 mに必要な自動化セットアップ用にカスタム構築されました。リジッドアルミニウムサポートレールは、2つの6列線形再循環ボールベアリングとガイドウェイアセンブリで動作します。ツインスロット付き同期線形モーターは、4,200 Nに出力します。

RTUのラックアンドピニオンセット
ラックアンドピニオンセットを使用した市販のRTUが最も一般的です。典型的な長さは15メートルに達します。線形ユニットの制御は、ロボットコントローラー内の数学的に結合された軸として統合されており、追加のコントローラーの必要性を排除します。そのようなRTUの多くは、ブラシレスACサーボモーターと惑星ギアボックスを挽いたヘリカルラックアンドピニオンセットとペアリングすることで、30メートルのストロークまで精度を維持しています。他のセットアップでは、ブロック内のヘビーデューティローラー上のシングルエッジレールの上を移動するキャリッジを使用します。ここでは、レールは通常、ラックが内側のエッジにカットされた長方形です。これらは、有用なレイアウトである湾曲したセグメントと結合できます。

移動プラットフォームについてロボットを移動するいくつかのRTUは、硬化した鋼で作られたフラット表面レールを使用し、これらをカムフォロワークラスターと組み合わせています。他の人は、ヘリカルベベルレデューサーとベルトを備えた電気モーターを使用して、プラットフォームに電力を供給します。次に、長いシャトル軸で、RTUはラックを魅了するピニオンを運転する電動ギアモーターを備えています。

シミュレーションとプログラミングRTU
エンジニアがRTUのパスを計画し、ロボット関数とそれらを調整できるようにするためのツールが存在します。ロボットシミュレーションソフトウェアや一部のモーションコントローラーモジュールでさえ、エンジニアがトラックを計画し、結果としてソフトウェアをコントローラーにロードし、その1つのハードウェアでロボットとRTUを制御できます。

別のオプションは、ロボット開発キットを販売する専用ソフトウェア企業のソフトウェアであり、APIを介したほとんどのブランドのロボットのプログラミングを可能にします。これらおよび無数の他のソフトウェアツールは、特に中程度のモーションコントロールやCNCエクスペリエンスを持つチームにとって、これまで以上にロボットのセットアップを簡単にします。通常、初期設計の反復は、オフラインPCプログラミングを介して行われます。次に、担当者がロボットとRTUをインストールすると、プログラミングソフトウェアはコントロールにロードされるコードを生成します。このソフトウェアは、プログラムされたパスを介してRTUとロボットを駆動して問題をテストします。次に、インストーラーはペンダントを使用して、ロボットのグリッパー、カッター、またはエンドエフェクターを空間のジョブ固有のポイントに配置し、コントローラーが動きを記録します。それ以外の場合、インストーラーはセットアップ全体にペンダントを使用してから、バックエンドで軌道を磨くことができます。これはますます一般的なアプローチです。

警告：RTUはロボットのキャリブレーションを複雑にします
物理的なセットアップ後、RTUとロボットはキャリブレーションが必要です。キャッチは、RTUとペアになった産業用ロボットがしばしば繰り返し可能であるが正確な動きではないため、シミュレーション近似とは異なる出力モーションを降ろします。単独で、産業ロボットは平均0.1 mmから0.01 mmの一方向の再現性です。典型的な軸は、ゼロバックラッシュギアヘッドとモーターとペアリングされ、コントローラーは高解像度エンコーダーでそれらすべてを追跡します。アセンブリやギアリングなどのコンポーネントが失われた動きを導入するため、出力モーションの精度の向上はさらに高くなります（主に機械的コンプライアンスによる）。したがって、コントロールはしばしば、場合によってはミリメートルのスケールで位置誤差を補償する必要があります。

従来のロボットキャリブレーションでは、高価なレーザーアライメントを使用しています。これにより、出力エラーが2倍減少する場合があります。それ以外の場合、ロボットメーカーは工場のキャリブレーションを提供しています。専用のロボットキャリブレーション会社は、ロボット前の出力全体に対する追加のRTUの効果を説明できるサービスも提供しています。それ以外の場合、デュアルカメラセンサーは、光学系と特別な照明を介した検査と動的測定の調査を可能にします。キャリブレーションの機械的モードは別のオプションですが、長いトラックのロボットに適用することは困難です。