Els manipuladors industrials o manipuladors de robòtica són màquines que s’utilitzen per manipular o controlar material sense fer contacte directe. Originalment s’utilitzava per manipular objectes radioactius o bio-perillosos que poden ser difícils de manipular per una persona. Però ara s’utilitzen en moltes indústries per fer tasques com aixecar objectes pesats, soldar contínuament amb bona precisió, etc. A part de les indústries, també s’utilitzen als hospitals com a instruments quirúrgics. I ara els metges d’un dia utilitzen àmpliament manipuladors de robòtica en les seves operacions.
Abans d’explicar-vos diferents tipus de manipuladors industrials, m’agradaria parlar-vos de les articulacions.
Una articulació té dues referències. El primer és el marc de referència regular que es fixa. El segon marc de referència no està fixat i es mourà en relació amb el primer marc de referència en funció de la posició de la junta (o valor de la junta) que defineixi la seva configuració.
Coneixerem dues juntes que s’utilitzen en la fabricació de diferents tipus de manipuladors industrials.
1. Articulació revoluta:
Tenen un grau de llibertat i descriuen els moviments de rotació (1 grau de llibertat) entre objectes. La seva configuració es defineix per un valor que representa la quantitat de rotació al voltant de l'eix z del seu primer marc de referència.
Aquí podem veure la rotació d’unió entre dos objectes. Aquí el seguidor pot tenir moviment de rotació al voltant de la seva base.
2. Articulació prismàtica:
Les articulacions prismàtiques tenen un grau de llibertat i s’utilitzen per descriure moviments de translació entre objectes. La seva configuració es defineix per un valor que representa la quantitat de traducció al llarg de l'eix z del seu primer marc de referència.
Aquí podeu veure diverses articulacions prismàtiques en un sol sistema.
Diferents tipus de manipuladors industrials
A les indústries s’utilitzen molts tipus de manipuladors industrials segons els seus requisits. Alguns d’ells es detallen a continuació.
- Robot de coordenades cartesianes:
En aquest robot industrial, els seus 3 eixos principals tenen juntes prismàtiques o es mouen linealment entre si. Els robots cartesians són els més adequats per dispensar adhesius, com en les indústries de l’automòbil. L’avantatge principal dels cartesians és que són capaços de moure’s en múltiples direccions lineals. I també són capaços de fer insercions en línia recta i són fàcils de programar. Els desavantatges del robot cartesià són que ocupa massa espai ja que la major part de l’espai d’aquest robot no s’utilitza.
- Robot SCARA:
Les sigles de SCARA signifiquen Selective Compliance Assembly Robot Braç o Selective Compliance Articulated Robot Arm. Els robots SCARA tenen moviments similars al d’un braç humà. Aquestes màquines comprenen una articulació "espatlla" i "colze" juntament amb un eix "canell" i un moviment vertical. Els robots SCARA tenen 2 juntes revolutes i 1 junta prismàtica. Els robots SCARA tenen moviments limitats, però també és el seu avantatge, ja que es pot moure més ràpidament que altres robots de 6 eixos. També és molt rígid i durador. S'utilitzen principalment en aplicacions específiques que requereixen moviments punt a punt ràpids, repetibles i articulats com paletització, paletització DE, càrrega / descàrrega i muntatge de màquines. Els seus desavantatges són que té moviments limitats i poc flexible.
- Robot cilíndric:
Bàsicament és un braç de robot que es mou al voltant d’un pal en forma de cilindre. Un sistema robotitzat cilíndric té tres eixos de moviment: l’eix de moviment circular i els dos eixos lineals en el moviment horitzontal i vertical del braç. Per tant, té 1 articulació revoluta, 1 cilíndrica i 1 articulació prismàtica. Avui en dia els robots cilíndrics s’utilitzen menys i són substituïts per robots més flexibles i ràpids, però té un lloc molt important a la història, ja que es va utilitzar per fer tasques de manipulació i manteniment molt abans que es desenvolupessin els robots de sis eixos. El seu avantatge és que es pot moure molt més ràpid que el robot cartesià si dos punts tenen el mateix radi. El seu desavantatge és que requereix esforç per transformar-se del sistema de coordenades cartesianes al sistema de coordenades cilíndric.
- Robot PUMA:
El PUMA (màquina universal programable per al muntatge o braç de manipulació universal programable) és el robot industrial més utilitzat en muntatges, operacions de soldadura i laboratoris universitaris. És més semblant al braç humà que al robot SCARA. Té una gran flexibilitat més que SCARA, però també redueix la seva precisió. Per tant, s’utilitzen en treballs de menys precisió com el muntatge, soldadura i manipulació d’objectes. Té 3 articulacions revolutes però no totes les articulacions són paral·leles, la segona articulació de la base és ortogonal a les altres articulacions. Això fa que PUMA compleixi els tres eixos X, Y i Z. El seu desavantatge és la seva poca precisió, de manera que no es pot utilitzar en aplicacions necessàries i de gran precisió.
- Robots polars:
De vegades és considerat com a robots esfèrics. Es tracta de braços de robot estacionaris amb embolcalls de treball esfèrics o quasi esfèrics que es poden col·locar en un sistema de coordenades polars. Són més sofisticats que els robots cartesians i SCARA, però la seva solució de control és molt menys complicada. Té 2 juntes revolutes i 1 junta prismàtica per fer un espai de treball proper a l’esfera. Els seus principals usos són en operacions de manipulació en línia de producció i robot de recollida i col·locació.
Pel que fa al disseny del canell, té dues configuracions:
Pitch-Yaw-Roll (XYZ) com el braç humà i Roll-Pitch-Roll com a canell esfèric. El canell esfèric és el més popular perquè és més senzill d’implementar mecànicament. Presenta configuracions singulars que es poden identificar i, en conseqüència, evitar-se quan s’utilitza amb el robot. El comerç entre la simplicitat de solucions robustes i l’existència de configuracions singulars és favorable al disseny de canell esfèric, i aquest és el motiu del seu èxit.