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.
Delta cube: developed by the EPFL university laboratory LSRO, a delta robot built in a monolithic design, having flexure hinges joints. This robot is adapted for ultra high precision applications. Several "linear delta" arrangements have been developed where the motors drive linear actuators rather than rotating an arm. Such linear delta arrangements can have much larger working volumes than rotational delta arrangements. The majority of delta robots use rotary actuators. Vertical linear actuators have recently been used (using a linear delta design) to produce a novel design of 3D printer. These offer advantages over conventional leadscrew based 3D printers of quicker access to a larger build volume for a comparable investment in hardware.
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.