Дельта-роботы (delta robot) широко используются в современной пищевой, текстильной, фармацевтической и других видах лёгкой промышленности. Это универсальные роботизированные системы, которые автоматизируют процессы перемещения, фасовки и упаковки продукции на предприятии. Благодаря своему устройству и конструкции, они могут свободно и быстро перемещать различные предметы небольшого размера в трёх измерениях, т.е. по осям X, Y и Z.
В этой статье мы подробно расскажем о том, как работают дельта-роботы, насколько повышают эффективность предприятия, и как могут использоваться в различных условиях. Кроме того, рассмотрим их основные преимущества и недостатки, а также – те факторы, которые обязательно необходимо учесть, чтоб правильно выбрать подходяще устройство.
Что такое дельта-робот (delta robot)
Первый дельта-робот был изобретён швейцарским инженером Реймондом Клавелем. Произошло это событие в 80-х годах прошлого столетия. «Местом рождения» механизма считают Федеральную политехническую школу Лозанны, где он впервые предстал перед заинтересованной публикой.
Дельта робот, он же delta robot, – это тип промышленного робота, имеющего определённую конструкцию: три рычага, соединённые с неподвижным основанием посредством карданных шарниров.
Своё название устройство получило благодаря внешнему виду, напоминающему перевёрнутую букву греческого алфавита, – дельту (Δ), или треугольник. Также оно носит название «параллельный робот», так как работает по принципу параллельной кинематики.
Основная цель применения данного устройства – высокоскоростное манипулирование лёгкими объектами с перемещением их в трёхмерном пространстве. Основное отличие от более традиционных роботизированных систем, работающих по принципу последовательной кинематики, – наличие более одной кинематической цепи, ведущей от основания к рабочему элементу. Таким образом, рабочим пространством дельта-робота является конус с круговым сечением.
Конструкция дельта-робота
Все исполнительные элементы дельта-робота расположены в его основании. Они закреплены статично над рабочей зоной. Это двигатели и редукторы.
Подвижные элементы (рычаги) прикрепляются к тому же основанию посредством карданных валов. Обычно их всего три, и они, в свою очередь, соединены с небольшой площадкой, или платформой. К ней же прикреплена и основная рабочая деталь дельта-робота – захват.
Верхние звенья рычагов приводятся в движение, что даёт возможность перемещения платформы по трём осям: X, Y, Z. Иногда в конструкции может присутствовать четвёртый рычаг. Он имеет несколько иное положение. Проходит из центра основания к центру подвижной платформы, позволяя ей вращаться.
Как правило, все рычаги в таких конструкциях изготавливаются из лёгких композитных материалов, что и обусловливает малую степень инерции подвижных элементов. Так удаётся достичь максимальных ускорений и скоростей:
- скорость – до 10 м/с;
- ускорение – до 30 g.
Благодаря такой конструкции, дельта-робот может одновременно перемещать захваченный предмет в трёх плоскостях. Именно эта особенность делает его максимально эффективным на производстве.
| Элемент системы | Количество | Назначение |
|---|---|---|
|
Основание |
1 |
Крепление над рабочей зоной приводов и других деталей: двигателей, редукторов |
|
Рычаги |
Обычно 3, но бывает и 4 |
Поддержание захвата робота на одинаковой высоте в трех измерениях. |
|
Платформа |
1 |
Захватывание и перемещение предметов в направлениях Х, Y, Z. |
|
Приводы (у большинства моделей сервомоторы) |
3 |
Управление движениями рычагов. |
Принцип работы дельта-робота
Принцип работы описываемого устройства прост и понятен. Он основан на кинематических трансформациях. Говоря простыми словами, мы имеем три подвижных механизма (привода), которые управляют соответствующей «рукой» робота. Происходит это одновременно, что и позволяет очень точно позиционировать захватное устройство в конкретной точке.
Для обеспечения повышенной степени эффективности в современных системах дельта-роботы взаимодействуют с техническим (компьютерным) зрением. Благодаря таким решениям, можно, во-первых, полностью автоматизировать манипуляционные действия, а во-вторых, достичь максимальной точности захвата без контроля процесса человеком.
Это важно! Основное доказательство эффективности использования дельта-роботов – повышение производительности предприятия. Главным показателем при этом становится увеличение количества исполненных циклов за минуту времени. Так вот, самые производительные системы могут выполнять до 300 циклов/мин без груза.
Область применения дельта-робота
Дельта-роботы применяются повсеместно, что отражено в их названии «промышленные». Это высокоэффективные системы, благодаря которым любой предприниматель может значительно расширить своё производство и увеличить объёмы выпускаемой продукции.
Дельта-роботы необходимы в тех областях производства, где нужно захватить и быстро переместить предмет, имеющие небольшой вес, на короткое расстояние. Причём, данные механизмы предназначены для постоянного использования в любых условиях. Их можно применять:
- в сухих и чистых промышленных помещениях, цехах и мастерских;
- в пыльной среде различных складов, ангаров и хранилищ;
- в условиях агропромышленных полей и мусоросортировочных комплексов;
- во влажных помещениях и средах, например на борту кораблей и барж.
В пищевой промышленности дельта-роботы незаменимы. Они используются не только для транспортировки и фасовки продукта, но и для автоматизации процессов филетирования, укладки и сортировки товаров.
В упаковочной промышленности эти системы тоже применяются очень широко. Они используются для того, чтобы быстро и точно переместить лёгкие и мелкие предметы. Например, фармацевтические и косметические изделия, пищевые продукты в упаковках и т.д.
Фармацевтическая промышленность тоже часто прибегает к помощи данных устройств. Например, если необходимо упаковать, расфасовать и сложить лекарства для дальнейшей транспортировки.
В электронике они применяются для тестирования и сборки различных компонентов. А в агропромышленной отрасли – для того, чтобы собрать урожай или провести очистку культуры от сорняков с использованием электрической дуги.
Примерно процентное соотношение по отраслям промышленности:
- пищевая – 40% спроса;
- текстильная – 40%;
- фармацевтическая – 10%;
- электронная – 10%.
Это важно! На сегодняшний день многие ведущие компании мира занимаются выпуском описываемых систем. Главными производителями считаются: ABB (Швеция/Швейцария), Atomrobot (Китай), Fanuc (Япония), Kuka (ФРГ/Китай), Omron/Adept (Япония/США), Schneider Electric (Франция/ФРГ), Yaskawa (Япония).
Основные преимущества и недостатки
| Преимущества | Недостатки |
|---|---|
Малая инертность и вытекающие из неё:
|
Малая грузоподъёмность (могут манипулировать грузами от нескольких граммов до нескольких килограммов – в зависимости от конкретной модели. Например, бренд Fanuc выпускает три типа таких роботов:
|
|
Высокая точность работы (в отличие от последовательных роботизированных систем, дельта-роботы не суммируют погрешности и ошибки позиционирования) |
Ограниченное пространство небольшой площади, особенно, если сравнивать с размерами устройства. Для сравнения рассмотрим те же серии от бренда Fanuc:
|
|
Повышение качества выпускаемой продукции, а также увеличение её объёмов |
Относительно небольшое монтажное пространство при размещении нескольких дельта-роботов в ряд. |
|
Возможность полностью автоматизировать некоторые производственные процессы, исключив человеческий фактор |
Сложность установки технического зрения над рабочей зоной устройства. |
В целом, можно сделать вывод, что дельта-роботы обладают высокими показателями скорости и точности работы. Они отличаются очень лёгкой конструкцией, компактным дизайном, не требующим много места, а также адаптивной гибкостью в решении различных производственных задач. Но их использование ограничено особенностями конструкции.
Если вы занимаетесь пищевым или фармацевтическим производством, а также хотите автоматизировать процесс упаковки своей продукции, данные системы вполне можно включить в производственные линии. Они сделают процесс автоматическим, позволяя избежать многие ошибки. Но нужно понимать, что такое решение будет эффективным и целесообразным только в тех случаях, если вы занимаетесь производством небольших товаров, подходящих по весу для дельта-робота.
Как выбрать подходящее устройство
Подобрать дельта-робот, идеально соответствующий требованиям именно вашего производства, не всегда легко. Необходимо учитывать следующие нюансы:
- геометрию, вес, а также максимальное допустимое ускорение перемещаемого продукта;
- показатель производительности робота и его соответствие нуждам вашего предприятия;
- схему расположения и движения конвейерных лент, а также возможность их модификации;
- расстояние между пунктом захвата и конечной точкой, а также возможные препятствия между ними;
- откуда выполняется захват и размещение предмета – с/на движущегося конвейера или статичной поверхности;
- особенности пространства вокруг рабочей зоны и её соответствие особенностям устанавливаемого роботизированного устройства.
Вы можете подобрать подходящий робот самостоятельно. Однако для экономии времени, а также чтобы точно не ошибиться в покупке, рекомендуем обратиться к специалистам компании «ПРОФВАКУУМ». Мы не только поможем выбрать подходящее устройство, но и проконсультируем вас, ответим на любые вопросы, а также выполним установку и пусконаладку роботизированных систем. Обращайтесь, и мы вам обязательно поможем.
Это важно! Кроме того, специалисты компании «ПРОФВАКУУМ» могут провести обучение персонала. Мы расскажем, покажем и научим, как правильно использовать данные роботизированные системы на предприятии.
Основные вопросы и ответы
Как дельта-робот может повысить эффективность моего предприятия?
Дельта-роботы значительно сокращают цикл обработки и упаковки товара. Они отличаются точностью позиционирования, гибкостью и быстрой адаптацией к разным производственным задачам, а также простой интеграцией с другими автоматизированными и роботизированными системами. Всё это в совокупности позволяет значительно повысить производительность вашего бизнеса. Например, некоторые модели этих устройств позволяют выполнять до 300 упаковок в минуту, что во много раз превышает показатель производительности ручного труда.
Можно ли увеличить грузоподъёмность дельта-робота?
Да, теоретически можно. Для этого следует внедрять в конструкцию улучшенные материалы. Например, углеродное волокно с современными композитами. Кроме того, можно интегрировать робота с передовыми системами управления, датчиками, а также – ИИ. Установка гидравлических приводов и модульных конструкций тоже может повысить грузоподъёмность и в целом, увеличить эффективность устройства.
Какие датчики можно использовать в данных системах, чтобы повысить их эффективность?
Таких датчиков множество, но чаще всего используются: датчики света, приближения, силы, температуры, навигации и позиционирования, технического зрения. Все они расширяются функциональность, делая устройство более практичным.
Какие основные типы этих устройств существуют?
Основные четыре типа дельта-роботов: стандартные, карманные, линейные и 4-DOF. Стандартные рассчитаны на выполнение простых задач и обеспечивают автоматизацию процессов захвата и перемещения лёгких предметов. Карманные максимально компактны и могут работать в ограниченных пространствах. В линейных вместо ротационных двигателей установлены линейные актуаторы, что увеличивает рабочий объём и повышает точность движений системы. Устройства 4-DOF оснащены дополнительной осью вращения, которая позволяет выполнять более точные и сложные манипуляции.
Специалисты компании «ПРОФВАКУУМ» рекомендуют обращаться за профессиональной помощью в установке данного типа устройств на предприятии. Перед запуском необходимо обязательно протестировать роботы, чтобы избежать ошибок или поломок.
Если у вас остались вопросы, или вы хотите узнать больше об этих роботизированных системах, обращайтесь к нашим специалистам. Ответим на все вопросы и проконсультируем.