Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Картезианский робот (также называемый линейным роботом) — это промышленный робот, три основные оси управления которого линейные (то есть они перемещаются по прямой, а не вращаются) и расположены под прямым углом друг к другу. Эти три скользящих соединения соответствуют перемещению запястья вверх-вниз, вперед-назад и вправо-влево. Такая механическая конструкция, помимо прочего, упрощает задачу управления манипулятором робота. Он отличается высокой надежностью и точностью при работе в трехмерном пространстве. Также он эффективен в качестве системы координат робота для горизонтального перемещения и штабелирования контейнеров.
Robot with axes of control that are linear and orthogonal
A Cartesian coordinate robot (also called linear robot) is an industrial robot whose three principal axes of control are linear (i. e. they move in a straight line rather than rotate) and are at right angles to each other. The three sliding joints correspond to moving the wrist up down, in out, back forth. Among other advantages, this mechanical arrangement simplifies the robot control arm solution. It has high reliability and precision when operating in three dimensional space. As a robot coordinate system, it is also effective for horizontal travel and for stacking bins.
Конфигурации
Роботы имеют механизмы, состоящие из жестких звеньев, соединенных между собой шарнирами с линейным (призматическим P) или вращательным (революционным R) движением, либо их комбинацией. Активные призматические P-шарниры и активные революционные R-шарниры приводятся в действие двигателями под программным управлением для манипулирования объектами и выполнения сложных автоматизированных задач. Линейное движение активных призматических P-шарниров может обеспечиваться вращательными двигателями через передачи или шкивы. Картезианские роботы управляются взаимно перпендикулярными активными призматическими P-шарнирами, ориентированными вдоль осей X, Y, Z картезианской системы координат. Хотя формально это не всегда "роботы", другие типы манипуляторов, такие как станки с числовым программным управлением (ЧПУ), 3D-принтеры или плоттеры, также имеют аналогичное механическое расположение взаимно перпендикулярных активных призматических P-шарниров.
Robots have mechanisms consisting of rigid links connected together by joints with either linear (prismatic P) or rotary (revolute R) motion, or combinations of the two. Active prismatic P and active revolute R joints are driven by motors under programmable control to manipulate objects to perform complex automated tasks. The linear motion of active prismatic P joints may be driven by rotary motors through gears or pulleys. Cartesian coordinate robots are controlled by mutually perpendicular active prismatic P joints that are aligned with the X, Y, Z axes of a Cartesian coordinate system. Although not strictly ‘robots’, other types of manipulators, such as computer numerically controlled (CNC) machines, 3D printers or pen plotters, also have the same mechanical arrangement of mutually perpendicular active prismatic P joints.
Совместная топология
Одиночная цепь звеньев и соединений соединяет движущийся объект с базой последовательных манипуляторов. Множество цепей (конечностей) соединяют движущийся объект с базой параллельных манипуляторов. Большинство роботов в декартовой системе координат являются полностью последовательными или представляют собой комбинацию последовательных и параллельных кинематических цепей. Однако существуют и декартовы роботы, полностью использующие параллельную кинематику.
A single chain of links and joints connects a moving object to a base of serial manipulators. Multiple chains (limbs) connect the moving object to the base of parallel manipulators. Most Cartesian coordinate robots are fully serial or a combination of serial and parallel connected linkages. However, there are some Cartesian coordinate robots that are fully parallel connected.
Степень свободы
Поскольку они приводятся в движение линейными активными призматическими P-соединениями, роботы с декартовой системой координат обычно манипулируют объектами, используя только линейные перемещения – T степеней свободы. Однако некоторые роботы с декартовой системой координат также обладают вращательными – R степенями свободы.
Since they are driven by linear active prismatic P joints, Cartesian coordinate robots typically manipulate objects with only linear translation T degrees of freedom. However, some Cartesian coordinate robots also have rotational R degrees of freedom.
Строительство
Каждая ось робота с декартовой системой координат обычно представляет собой линейную ступень, состоящую из линейного привода, геометрически параллельного линейным подшипникам. Линейный привод обычно располагается между двумя линейными подшипниками, расположенными на некотором расстоянии друг от друга для поддержки моментных нагрузок. Две перпендикулярные линейные ступени, установленные одна над другой, образуют XY-стол. Примеры XY-столов включают оси XY фрезерных станков или прецизионные позиционирующие механизмы. По крайней мере одна из линейных ступеней в декартовых роботах консольного типа поддерживается только с одного конца. Конструкция консольного типа обеспечивает доступ к деталям для задач захвата и перемещения, например, в системах лабораторной автоматизации. Декартовы роботы с горизонтальным элементом, поддерживаемым с обоих концов, иногда называют портальными роботами; механически они похожи на портальные краны, хотя последние обычно не являются роботами. Портальные роботы часто имеют большие размеры и могут перемещать тяжелые грузы.
Each axis of a Cartesian coordinate robot typically is a linear stage consisting of a linear actuator geometrically parallel with linear bearings. The linear actuator is typically between two linear bearings spaced apart from each other to support moment loads. Two perpendicular linear stages stacked on top of each other form an XY table. Examples of XY tables include the XY axes of milling machines or precision positioning stages. At least one of the linear stages of cantilevered Cartesian coordinate robots is supported at only one end. Cantilevered construction provides accessibility to parts for pick and place applications such as laboratory automation for example. Cartesian coordinate robots with the horizontal member supported at both ends are sometimes called gantry robots; mechanically, they resemble gantry cranes, although the latter are not generally robots. Gantry robots are often quite large and may support heavy loads.
Приложения
Популярными областями применения роботов с декартовой системой координат являются станки с числовым программным управлением (ЧПУ) и 3D-печать. Самое простое применение можно найти во фрезерных станках и плоттерах, где инструмент, такой как фреза или перо, перемещается по плоскости XY и поднимается/опускается для создания точного рисунка. Машины для комплектации и размещения – еще одна область применения декартовых роботов. Например, декартовые роботы с верхним порталом используются для непрерывной загрузки и выгрузки деталей на производственных линиях токарных станков с ЧПУ, выполняя 3-осевые (X, Y, Z) операции по захвату и перемещению тяжелых грузов с высокой скоростью и точностью позиционирования. В целом, декартовые роботы с верхним порталом подходят для широкого спектра систем автоматизации.
Popular applications for Cartesian coordinate robots are computer numerical control machines (CNC machine) and 3D printing. The simplest application is used in milling machines and plotters where a tool such as a router or pen translates across an X Y plane and is raised and lowered onto a surface to create a precise design. Pick and place machines are another application for Cartesian coordinate robots. For example, overhead gantry Cartesian robots are applied for continuous parts loading and unloading on CNC lathes production lines, performing 3 axis (X, Y, Z) pick and place operations of heavy loads with high speed performance and high positioning accuracy. In general, overhead gantry Cartesian robots are suitable for many automation systems.