Чтобы выбрать робота, сначала оцените потребности приложения. Это начинается с профилирования нагрузки, ориентации, скорости, перемещения, точности, окружающей среды и рабочего цикла задания, иногда называемых параметрами LOSTPED.

1. Загрузка.

Грузоподъемность робота (определяемая производителем) должна превышать общий вес полезной нагрузки, включая любые инструменты, на конце руки робота. Что ограничивает SCARA и шестиосных роботов, так это то, что они выдерживают нагрузки на вытянутых руках. Рассмотрим обрабатывающий центр, который производит подшипниковые узлы массой 100 кг и более. Эта полезная нагрузка превышает возможности всех роботов, кроме крупнейших SCARA или шестиосных роботов. Напротив, типичный декартовский робот может легко поднимать и размещать такие грузы, поскольку его опорная рама и подшипники постоянно поддерживают весь диапазон движений.
Даже если тяжелая нагрузка находится в пределах возможностей робота, это может снизить точность. Например, сбор и размещение предметов весом 50 кг находится в пределах полезной нагрузки как SCARA, так и декартовых роботов. Но 50 кг — это верхний предел возможностей типичного SCARA, поэтому для управления крутящим моментом потребуются более дорогостоящие элементы управления и компоненты. Более того, типичные роботы SCARA могут размещать тяжелые полезные нагрузки с точностью до 0,1 мм, поскольку вес отклоняет руку и ухудшает способность робота последовательно и точно позиционировать груз. Но декартовы роботы с шарико-винтовыми приводами и хорошо разнесенными опорными подшипниками могут многократно размещать грузы массой 50 кг и более тяжелые с точностью до 10 мкм.

2. Ориентация

Это зависит от того, как установлен робот и как он размещает перемещаемые детали или продукты. Цель состоит в том, чтобы совместить след робота с рабочей зоной. Если пол или установленный на линии постамент SCARA или шестиосного робота создают препятствие, то такие роботы могут быть не лучшим вариантом. Если приложению требуется движение только по нескольким осям, то декартовы роботы с небольшой рамой могут устанавливаться над головой и в стороне. Но для сложной обработки деталей или работы, требующей движения по четырем или более осям, каркас декартового робота может создавать слишком много препятствий, и небольшой робот SCARA, которому иногда требуется всего 200 мм² пространства и четыре болта на подставке, может оказаться более подходящим.
Другим фактором является ориентация детали. SCARA и шестиосные роботы могут вращать детали, что является преимуществом при работе с деталями или инструментами под разными углами и положениями. Чтобы добиться аналогичной гибкости, некоторые декартовы роботы имеют подкомпоненты, называемые модулями подачи, которые перемещают легкие полезные нагрузки по оси Z. Обычно в модулях подачи используется упорный стержень с шарико-винтовой парой для перемещения деталей или инструментов вдоль оси Z при перемещении, перемещении и подаче. Декартовы роботы также могут включать в себя поворотные приводы для обеспечения дополнительных возможностей ориентации.

3. Скорость и путешествие.

Помимо номинальной нагрузки в каталогах производителей роботов также указаны номинальные скорости. Одним из ключевых факторов при выборе роботов для операций захвата и перемещения является время ускорения на значительных расстояниях. Декартовы роботы могут ускоряться со скоростью 5 м/сек и более, конкурируя по производительности со SCARA и шестиосными роботами.
Декартовы роботы также имеют смысл, когда приложения требуют больших промежутков времени. Это связано с тем, что дизайнеры могут быстро модифицировать и расширять декартовых роботов по мере необходимости с помощью модулей длиной до 20 метров. Скорость и расстояние дополнительно настраиваются путем выбора ремня, линейного двигателя или шарико-винтового привода. Напротив, шарнирные рычаги обычно заранее рассчитаны на определенный вылет, например 500 мм.

4. Точность позиционирования.

SCARA и шестиосные роботы имеют заранее заданные показатели точности, которые позволяют легко определить повторяемость их движения. Но эти роботы фиксируют дизайнеров на одном уровне точности на момент покупки. Конечные пользователи могут модернизировать декартовых или портальных роботов до множества уровней точности, изменив привод (даже на 10 мкм) с помощью шарикового винта. Для снижения точности и сокращения затрат конечные пользователи могут заменить пневматический или ременный привод на другой привод для точности 0,1 мм.
Точность является ключевым фактором в таких высокотехнологичных приложениях, как станкостроение. Этим декартовым роботам нужны более совершенные механические компоненты, такие как прецизионные столы с шариковыми направляющими и шарико-винтовые приводы. Для приложений, в которых SCARA и шестиосевые манипуляторы не могут поддерживать точность из-за отклонения манипулятора, рассмотрите декартовский робот с высокоточными линейными подшипниками. Расстояние между подшипниками минимизирует отклонение, что позволяет более точно расположить концевой эффектор.
Хотя в небольших рабочих объемах предпочтение отдается SCARA или шестиосным роботам, иногда сложность и более высокая стоимость этих роботов не являются необходимыми. Одним из примеров, когда декартовы роботы работают лучше, является производство медицинских пипеток в больших объемах. Здесь робот извлекает пипетки из формы и вставляет их в стойку, транспортируемую вторичной автоматикой. SCARA и шестиосные роботы жизнеспособны, поскольку в этом приложении достаточно точности 0,1 мм. Однако отклонение становится проблематичным, когда робот работает с пипетками диаметром 3 мм меньшего размера. Кроме того, отсутствие места для постамента внутри камеры благоприятствует портальным роботам.

5. Окружающая среда.

Два фактора, определяющие выбор лучшего робота, — это окружающая среда рабочей зоны и опасности в самом пространстве. Третье соображение, будет ли робот работать в чистом помещении, обычно не является проблемой, поскольку все типы роботов производятся в версиях для чистых помещений.
Пьедесталы SCARA и шестиосных роботов, как правило, компактны, что удобно при ограниченной площади. Но это может не иметь значения, если установщики могут установить опорную раму робота над головой или на стене. Напротив, для приложений с механическими помехами, например, когда роботу приходится залезать в коробки, чтобы вытащить детали, обычно наиболее подходят шестиосные манипуляторы. Шестиосные роботы обычно стоят дороже, чем декартовы, но затраты оправданы, если нет возможности выполнить приложение без сложных последовательностей движений.
Факторы окружающей среды, такие как пыль и грязь, также влияют на выбор робота. Сильфоны могут закрывать соединения SCARA и шестиосных роботов, а различные типы уплотнений защищают приводы оси Z. Для чистых помещений с продувкой воздухом декартовы роботы позволяют разработчикам заключать линейные приводы в конструкцию IP65, которая сводит к минимуму попадание воды и пыли. Кроме того, высокоэффективные уплотнения могут закрывать многие структурные компоненты осей.

6. Рабочий цикл.

Это количество времени, необходимое для выполнения одного цикла работы. Роботы, которые работают непрерывно 24 часа в сутки, 7 дней в неделю (например, в высокопроизводительном скрининге и фармацевтическом производстве), выходят из строя раньше, чем те, которые работают только 8 часов в день, пять дней в неделю. Уточните эти проблемы заранее и приобретите роботов с длительными интервалами смазки и низкими требованиями к техническому обслуживанию, чтобы предотвратить ухудшение ситуации в дальнейшем.