Декартова система координат — это превосходный метод отображения трехмерного пространства в простой и понятной числовой системе. В декартовой системе координат для трехмерного пространства существуют три координатные оси, перпендикулярные друг другу (ортогональные оси) и пересекающиеся в начале координат.

Три оси обычно обозначаются как ось x, ось y и ось z. Любая точка в трехмерном пространстве представляется тремя числами (x, y, z). X обозначает расстояние точки 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 функциями подъема и перемещения. Они могут обладать индивидуальными функциями в соответствии с требованиями заказчика.

Декартовы роботы имеют верхнюю конструкцию, которая управляет движением в горизонтальной плоскости, и роботизированную руку, которая приводит в движение вертикальные объекты. Они могут быть спроектированы для перемещения по осям xy или xyz. Роботизированная рука устанавливается на строительных лесах и может перемещаться в горизонтальной плоскости. К концу роботизированной руки прикреплен исполнительный механизм или станок, в зависимости от выполняемой функции.

Хотя термины «картезианские роботы» и «портальные роботы» часто используются взаимозаменяемо, портальные роботы обычно имеют две оси X, в то время как картезианские роботы имеют только по одной из двух/трех осей (в зависимости от конфигурации).

 

Как они функционируют?

Декартовы роботы перемещаются только по прямой линии, как правило, с помощью сервоприводов. Используемые линейные актуаторы могут быть различных типов в зависимости от конкретного применения. Система привода может быть ременной, тросовой, винтовой, пневматической, реечной или с линейным двигателем. Некоторые производители предлагают полностью готовые декартовы роботы, которые можно установить без каких-либо модификаций. Другие производители предлагают различные компоненты в виде модулей, позволяя пользователю комбинировать эти модули в соответствии со своими конкретными задачами.

Сами роботизированные манипуляторы могут быть оснащены системой «зрения» или работать в «слепом» режиме. К ним можно прикрепить датчики света или камеры для идентификации объектов перед выполнением действия. Например, декартовы роботы могут использоваться в лабораториях для захвата и перемещения образцов. Система компьютерного зрения может использоваться для распознавания пробирок, пипеток или предметных стекол, и манипулятор может захватывать объект в соответствии с данными о положении, передаваемыми с камеры.

Преимущество декартовых роботов перед другими роботизированными системами, такими как шестиосевые роботы, заключается в простоте программирования. Один контроллер движения может управлять логикой перемещения декартового робота. Роботы имеют только линейное движение, что упрощает управление. Для управления движением декартовых роботов не требуется сложная система ПЛК и микросхем. Это же свойство упрощает программирование движения робота.

 

Характеристики и преимущества

Декартовы роботы обладают большей грузоподъемностью по сравнению с эквивалентными шестиосевыми роботами. Это, в сочетании с более низкой стоимостью и простотой программирования линейных роботов, делает их подходящими для широкого спектра промышленных применений. Портальные роботы, которые по сути являются декартовыми роботами с поддерживающими лесами, могут перемещать еще большие грузы. Диапазон перемещения линейных роботов может быть расширен за счет добавления совместимых модулей к существующему механизму. Такая модульность декартовых роботов делает их гораздо более универсальными и обеспечивает более длительный срок службы в промышленных условиях.

Декартовы роботы также демонстрируют высокий уровень точности и прецизионности по сравнению со своими вращательными аналогами. Это объясняется тем, что они осуществляют только линейное перемещение и не нуждаются в компенсации вращательного движения. Декартовы роботы могут иметь допуски в диапазоне микрометров (мкм), тогда как шестиосевые роботы обычно имеют допуски в диапазоне миллиметров (мм).

 

Применение декартовых роботов

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

• Выберите и разместите:Роботизированная рука оснащена различными системами машинного зрения для идентификации различных компонентов на карусели или конвейерной ленте. Рука может захватывать эти объекты и сортировать их по разным контейнерам. Захват и сортировка могут выполняться одной роботизированной рукой.
• Перенос данных между технологическими процессами:На производственной линии возникают ситуации, когда необходимо перемещать товары из одного места в другое. Это можно сделать с помощью линейных роботов с двойным приводом. В зависимости от особенностей процесса, их можно использовать с системами машинного зрения или синхронизацией по времени.
• Система сборки:Когда для сборки деталей изделия необходимо многократно повторять одни и те же шаги, линейные роботы могут быть использованы для автоматизации этих задач.
• Применение клеев и герметиков:Многие производственные процессы включают нанесение клеев или герметиков между деталями. Это используется как в крупном автомобилестроении, так и в производстве небольших электронных устройств. Клеи и герметики должны наноситься в очень точных количествах и в нужном месте. Роботизированная рука линейного робота может быть соединена с высокоточным дозатором жидкости, что позволяет наносить клеи и герметики с высокой точностью.
• Укладка и распаковка паллет:Упаковка позволяет с легкостью транспортировать товары на поддонах. Для автоматизации как размещения товаров на поддонах, так и их снятия с поддонов можно использовать декартовых роботов.
• Станки с ЧПУ:Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) используются для изготовления изделий в соответствии с проектами, созданными в инженерном программном обеспечении. В станках с ЧПУ широко используются линейные роботы с различными инструментами, прикрепленными к роботизированным манипуляторам.
• Высокоточная точечная сварка:В некоторых производственных процессах требуется специализированная сварка. Линейные роботы со сварочными манипуляторами могут выполнять точную сварку в точно заданных местах на рабочей поверхности. Высокий уровень точности в микрометровом (мкм) диапазоне полезен в таких областях применения.

Существует множество других промышленных применений линейных роботов. К ним относятся дозирование агентов, сборочные и испытательные станки, устройства для установки компонентов, штабелирующие устройства, автоматизация процессов герметизации, погрузка и разгрузка материалов, резка, нанесение разметки и сортировка.