Декартова координатная геометрия — отличный метод отображения трехмерного пространства в простой и понятной числовой системе. В декартовой системе трехмерного пространства есть три оси координат, которые перпендикулярны друг другу (ортогональные оси) и встречаются в начале координат.

Эти три оси обычно называются осью X, осью Y и осью Z. Любая точка в трехмерном пространстве обозначается тремя числами как (x, y, z). X представляет 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 для движения линейные оси, называются декартовыми роботами, линейными роботами или портальными роботами. Портальные роботы похожи на козловые краны и работают аналогично. Но портальные роботы не ограничиваются функциями подъема и перемещения. Они могут иметь пользовательскую функциональность в соответствии с требованиями.

Декартовы роботы имеют верхнюю конструкцию, которая контролирует движение в горизонтальной плоскости, и роботизированную руку, которая управляет движением в вертикальной плоскости. Они могут быть предназначены для перемещения по осям xy или xyz. Роботизированная рука размещается на строительных лесах и может перемещаться в горизонтальной плоскости. Роботизированная рука имеет эффектор или станок, прикрепленный к концу руки, в зависимости от функции, в которой она используется.

Хотя декартовы роботы и портальные роботы взаимозаменяемы, портальные роботы обычно имеют две оси X, тогда как декартовы роботы будут иметь только по одной из двух/трех осей (в зависимости от конфигурации).

 

Как они функционируют?

Декартовы роботы движутся только линейно, обычно с помощью серводвигателей. Используемые линейные приводы могут иметь различные формы в зависимости от конкретного применения. Система привода может быть с ременным, тросовым, винтовым, пневматическим, реечным или линейным двигателем. Некоторые производители предоставляют полностью готовые декартовы роботы, которые можно реализовать без каких-либо модификаций. Другие производители предлагают различные компоненты в виде модулей, что позволяет пользователю реализовать комбинацию этих модулей в соответствии с конкретным вариантом использования.

Сами роботизированные руки могут быть оснащены «зрением» или могут быть «слепыми» при выполнении операций. Их можно прикрепить к датчикам освещенности или камерам для идентификации объектов перед выполнением действия. Например, декартовых роботов можно использовать в лабораториях для отбора и перемещения образцов. Компьютерное зрение можно использовать для распознавания пробирок, пипеток или предметных стекол, а рука может захватывать объект в соответствии с данными о положении, передаваемыми с камеры.

Преимущество декартовых роботов перед другими робототехническими системами, такими как шестиосные роботы, заключается в том, что их очень легко программировать. Один контроллер движения может управлять логикой движения декартового робота. Роботы имеют только линейное движение, что обеспечивает простоту управления. Для управления движением декартовых роботов нет необходимости в сложном наборе ПЛК и микросхем. Этот же атрибут помогает упростить программирование движения робота.

 

Характеристики и преимущества

Декартовы роботы имеют более высокую грузоподъемность по сравнению с эквивалентными шестиосными роботами. Это, в сочетании с более низкой стоимостью и простотой программирования линейных роботов, делает их пригодными для широкого спектра промышленных применений. Портальные роботы, которые по сути представляют собой декартовых роботов с поддерживающими лесами, могут нести еще более высокую полезную нагрузку. Диапазон перемещения линейных роботов можно расширить, добавив к существующему механизму совместимые модули. Эта 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 точности по сравнению со своими роторными аналогами. Это связано с тем, что они имеют только линейное движение и нет необходимости обеспечивать вращательное движение. Декартовы роботы могут иметь допуски в диапазоне микрометров (мкм), тогда как шестиосные роботы обычно имеют допуски в диапазоне миллиметров (мм).

 

Приложения для декартовых роботов

Универсальность, низкая стоимость и простота программирования делают декартовых роботов пригодными для многих применений в промышленных условиях. Давайте посмотрим на некоторые из них.

• Выбрать и разместить:Роботизированная рука оснащена некоторыми вариантами устройств технического зрения для идентификации различных компонентов карусели или конвейерной ленты. Рука может собирать эти предметы и сортировать их по разным контейнерам. Сбор и сортировка могут выполняться одной роботизированной рукой.
• Передача между процессами:На производственной линии могут возникать случаи, когда товары в процессе необходимо переместить из одного места в другое. Это можно сделать с помощью линейных роботов с двойным приводом. Их можно использовать с системами технического зрения или синхронизацией времени в зависимости от остальной части процесса.
• Система сборки:Когда одни и те же шаги необходимо повторять снова и снова для сборки частей продукта, для автоматизации задач можно использовать линейных роботов.
• Применение клеев и герметиков:Многие производственные процессы включают нанесение клеев или герметиков между деталями. Он используется в крупном автомобилестроении и в производстве небольших электронных устройств. Клеи и герметики следует наносить в очень точных количествах и в правильном месте. Роботизированную руку линейного робота можно соединить с высокоточным дозатором жидкости, а клеи и герметики можно наносить с высокой точностью.
• Паллетирование и депаллетирование:В упаковке используются поддоны для удобной транспортировки товаров. Декартовы роботы могут использоваться для автоматизации как размещения продукции на поддонах, так и снятия ее с поддонов.
• Станки с ЧПУ:Станки с числовым программным управлением используются для создания изделий по проектам, выполненным в программном обеспечении для инженерного проектирования. В станках с ЧПУ широко используются линейные роботы с различными инструментами, прикрепленными к роботизированным манипуляторам.
• Прецизионная точечная сварка:В некоторых производственных процессах требуется специализированная сварка. Линейные роботы со сварочными манипуляторами могут выполнять точные сварные швы в точных местах на рабочей поверхности. В таких случаях полезен высокий уровень допуска в диапазоне микрометров (мкм).

Существует множество других промышленных применений линейных роботов. К ним относятся дозирующие агенты, базовые машины для сборки и тестирования, устройства вставки, устройства штабелирования, автоматизация запечатывания, погрузочно-разгрузочные работы, хранение и извлечение, резка, разметка и сортировка.