고속 픽 앤 플레이스 애플리케이션을 위한 포괄적인 자동화를 설계하는 것은 모션 엔지니어가 직면한 가장 어려운 작업 중 하나입니다. 로봇 시스템이 더욱 복잡해지고 생산 속도가 더욱 높아짐에 따라 시스템 설계자는 최신 기술을 따라잡지 않으면 최적이 아닌 설계를 지정할 위험이 있습니다. 사용 가능한 최신 기술과 구성 요소 중 일부를 검토하고 해당 기술이 어디에 사용되는지 자세히 살펴보겠습니다.

로봇 팔 슈트 콤팩트한 디자인

산업용 로봇 팔은 일반적으로 발이 가벼운 것으로 알려져 있지 않습니다. 오히려 대부분은 무거운 팔 끝 도구를 지원해야 하는 실질적인 구조를 가지고 있습니다. 견고한 디자인의 장점에도 불구하고 이러한 로봇 팔은 섬세한 작업에 사용하기에는 너무 무겁고 부피가 큽니다. 가벼운 작업에 더욱 민첩한 암을 만들기 위해 독일 쾰른에서 근무하는 igus Inc.의 엔지니어들은 작은 하중이 지브 주위로 회전할 수 있는 다축 조인트를 개발하기 시작했습니다. 새로운 조인트는 필요에 따라 그리퍼 힘을 조정할 수 있는 섬세한 픽 앤 플레이스 애플리케이션에 매우 적합합니다.

유연성과 가벼운 무게는 플라스틱과 케이블 제어장치로 구성된 새로운 조인트의 주요 설계 매개변수입니다. 간단히 말해서 케이블은 팔의 관성을 방지하고 동적 움직임을 촉진하며 설계 공간을 최소화하는 FAULHABER 소형 브러시리스 DC 서보 모터에 의해 팔의 어깨 관절에서 이동됩니다.

엔지니어들은 인간의 팔꿈치 관절을 기반으로 설계를 진행하므로 두 개의 DOF(회전 및 회전)가 단일 관절로 결합됩니다. 인간 팔과 마찬가지로 로봇 팔의 가장 약한 부분은 뼈(로봇 팔의 몸체 튜브)나 근육(구동 모터)이 아니라 힘을 전달하는 힘줄입니다. 여기서 고장력 제어 케이블은 인장강도 3,000~4,000N/mm2의 초강력 UHMW-PE 폴리에틸렌 소재로 제작됩니다. 픽 앤 플레이스 애플리케이션과 같은 전통적인 로봇 암 기능 외에도 이 조인트는 경량 구조가 필요한 특수 카메라 피팅, 센서 또는 기타 도구에도 적합합니다. 고정밀도를 위해 모든 관절에 자기 각도 위치 센서가 내장되어 있습니다.

전자 정류 서보모터는 동적 사용에 적합한 낮은 이동 질량을 특징으로 합니다. 24Vdc 작동 전압은 모바일 애플리케이션에 사용하는 데 중요한 배터리 전원용으로 설계되었으며, 97mNm 모터 토크는 직경 호환 유성 기어헤드를 필요한 값으로 증가시킵니다. 팔 동작. 게다가 이러한 브러시리스 드라이브에는 로터 베어링 외에 마모 부품이 없어 수만 시간의 서비스 수명을 보장합니다.

선형 모션 시스템으로 실험실 자동화 속도 향상

전통적인 포장 및 조립 작업 외에도 픽 앤 플레이스가 고속 실험실 자동화 분야에서도 확산되고 있습니다. 매일 수백만 개의 박테리아 샘플을 조작한다고 상상해 보면 오늘날의 생명공학 실험실에서 무엇을 처리해야 하는지 알 수 있을 것입니다. 한 설정에서 고급 선형 모션 시스템을 사용하면 RoToR이라는 생명공학 실험실 로봇이 시간당 200,000개 이상의 샘플을 처리하는 기록적인 속도로 세포 배열을 고정할 수 있습니다. RoToR은 영국 서머셋의 Singer Instruments에서 생산되었으며 유전, 게놈 및 암 연구를 위한 벤치탑 자동화 시스템으로 사용됩니다. 이러한 로봇 중 하나는 종종 여러 실험실에 서비스를 제공하며 과학자들은 박테리아와 효모 라이브러리의 복제, 짝짓기, 재배열 및 백업을 위해 짧은 시간을 예약합니다.

실시간 컨트롤러는 로봇의 지점 간 고정 이동을 조정하는 3개의 동작 축과 샘플 처리 축을 처리하고 로봇의 GUI와도 인터페이스합니다. 또한 컨트롤러는 모든 I/O 채널도 관리합니다.

컨트롤러 외에도 Baldor는 선형 서보 모터 및 드라이브와 3개의 통합 스테퍼 모터 및 드라이브 모듈도 공급했습니다. 로봇은 기계의 폭을 따라 움직이는 선형 서보모터 축을 따라 소스에서 대상 플레이트로 지점 간 이동을 수행합니다. 이 축은 고정 동작을 제어하는 ​​2축 스테퍼 모터 헤드를 지원합니다. 실제로 결합된 XYZ 모션은 복잡한 나선형 모션을 사용하여 샘플을 휘저을 수도 있습니다. 별도의 스테퍼 모터 축이 핀헤드의 로딩 메커니즘을 제어합니다. 공압식 그리퍼와 회전 장치는 작업 시작 및 종료 시 핀 헤드 픽업 및 폐기와 같은 기타 기계 동작을 제어합니다.

Singer는 원래 주 가로 축에 공압 드라이브를 사용하려고 했지만 이 디자인은 원하는 위치 결정 해상도나 속도를 제공할 수 없었고 실험실 환경에 비해 소음이 너무 많았습니다. 그때부터 엔지니어들은 선형 모터를 고려하기 시작했습니다. Baldor는 선형 트랙을 기계적으로 수정하여 길이가 아닌 끝에서만 지지할 수 있는 맞춤형 브러시리스 선형 서보모터를 만들었습니다. 따라서 모터의 강제 장치는 Y축과 Z축을 운반하는 X축 갠트리 역할을 합니다. 마지막으로 리니어 모터의 자석 설계로 코깅을 최소화하여 부드러운 움직임이 가능합니다.