Введение

Дельта-робот - это тип параллельного робота, состоящий из трех рук, соединенных с универсальными соединениями в основании. Ключевой особенностью конструкции является использование параллелограммов в руках, которые поддерживают ориентацию конечного эффектора. Роботы Delta широко используются на заводах для сбора и упаковки, потому что они могут быть довольно быстрыми, некоторые из них выполняют до 300 сборов в минуту.

История

Дельта-робот (параллельный робот) был изобретен в начале 1980-х годов исследовательской группой под руководством профессора Реймонда Клаула в École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL, Швейцария). После посещения производителя шоколада один из членов команды хотел создать робота, который поместит пралины в упаковку. Целью этого нового типа робота было манипулирование светом и небольшими объектами с очень высокой скоростью, что было промышленной потребностью в то время. В 1987 году швейцарская компания Demaurex приобрела лицензию на робота-дельта и начала производство роботов-дельта для упаковочной промышленности. В 1991 году Реймонд Клавэл представил докторскую диссертацию "Концепция быстрого робота, параллельного с четырьмя степенями свободы" и получил награду "Золотой робот" в 1999 году за работу и разработку робота "дельта". Также в 1999 году компания ABB Flexible Automation начала продавать своего дельта-робота FlexPicker. К концу 1999 года роботы дельта также были проданы компанией Sigpack Systems. В 2017 году исследователи из лаборатории микроробототехники Гарварда миниатюризировали его с помощью пьезоэлектрических приводов до 0,43 грамма для 15 мм х 15 мм х 20 мм, способных перемещать полезную нагрузку в 1,3 г вокруг рабочего пространства размером 7 кубических миллиметров с точностью 5 микрометров, достигая скорости 0,45 м/с с ускорениями 215 м/с2 и повторяющимися шаблонами на частоте 75 Гц.

Дизайн

Дельта-робот является параллельным роботом, т.е. он состоит из нескольких кинематических цепей, соединяющих базу с конечным эффектором. Робот также можно рассматривать как пространственное обобщение четырехбаровой связи. Ключевой концепцией дельта-робота является использование параллелограммов, которые ограничивают движение конечной платформы чистой трансляцией, т.е. только движением в направлении X, Y или Z без вращения. Основание робота установлено над рабочей зоной, и все приводы расположены на нем. От основания вытянуты три средних суставных руки. Концы этих рук соединены с небольшой треугольной платформой. Приведение в действие входных звеньев будет двигать треугольную платформу вдоль X, Y или Z направления. Привод может быть выполнен с помощью линейных или ротационных приводов, с редукторами или без них (прямой привод). Поскольку все приводы расположены в основном положении, рукава могут быть изготовлены из легкого композитного материала. В результате этого движущиеся части робота дельта имеют небольшую инерцию. Это позволяет достигать очень высоких скоростей и ускорений. Соединение всех рук вместе с конечным эффектором увеличивает жесткость робота, но уменьшает его рабочий объем. Версия, разработанная Реймонд Клавлом, имеет четыре степени свободы: до 100 г. Дельта-куб: разработанный университетской лабораторией EPFL LSRO, дельта-робот, построенный в монолитной конструкции, имеющий гибкие петли. Этот робот адаптирован для сверхвысокой точности. Было разработано несколько "линейных дельта" устройств, где двигатели управляют линейными приводами, а не вращающимися руками. Такие линейные дельта-устройства могут иметь гораздо большие рабочие объемы, чем ротационные дельта-устройства. Большинство роботов Дельта используют роторные приводы. Вертикальные линейные приводы недавно были использованы (с использованием линейной дельтовой конструкции) для создания новой конструкции 3D-принтера. Они предлагают преимущества перед обычными 3D-принтерами на основе свинцовой винтовки, более быстрый доступ к большему объему сборки для сопоставимых инвестиций в оборудование.

Приложения

Промышленность, которая использует высокую скорость дельта-роботов, - это пищевая, фармацевтическая и электронная промышленность. Из-за своей жесткости он также используется для хирургических операций, в частности, Surgiscope - дельта-робот, используемый в качестве микроскопической системы держателя. Структура дельта-робота также может быть использована для создания тактильных контроллеров. Совсем недавно эта технология была адаптирована для 3D-принтеров.