Vaste (ter plaatse vaste) robotsystemen worden gewoonlijk meerassige robots genoemd, ontworpen om zeer nauwkeurige en krachtige bewegingen uit te voeren binnen een gespecificeerde werkruimte. Deze systemen vormen de ruggengraat van moderne productie- en automatiseringsapparatuur. Bij deze apparaten zijn herhaalbaarheid, snelheid en laadvermogen sleutelfactoren.
Veel voorkomende robots zijn onder meer collaboratieve robots (cobots), gelede robotarmen, selectieve adaptieve gelede robotarmen (SCARA) en driehoekige (parallelle) mechanismen, evenals computer numerieke besturing (CNC) en portaaldraaibanken. Afhankelijk van de verschillende toepassingsvereisten kunnen deze robots worden geïnstalleerd op rails, muren, plafonds, vloeren of rechtstreeks worden geïntegreerd in productiemachines, waardoor flexibele inzet van assemblage-, materiaalbehandelings-, verpakkings-, inspectie- en verwerkingsprocessen mogelijk is.
Door geavanceerde aandrijfelektronica, precisiesensoren en realtime besturingsarchitectuur te combineren, bieden deze vaste robotplatforms de betrouwbaarheid, diversiteit, veelzijdigheid en precisie die nodig zijn voor intelligente, onderling verbonden productieomgevingen. Om de voordelen en prestaties van deze systemen te maximaliseren, moeten ontwerpers echter de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van bewegingsdetectie, positie- en gebiedsdetectie, bewegingscontrole en connectiviteitstechnologieën begrijpen en toepassen.
Dit artikel introduceert kort de ontwerpvereisten van geavanceerde robots. Introduceer vervolgens voorbeeldoplossingen en gerelateerde evaluatietoolkits voor analoge apparaten. Ontwerpers kunnen deze kits gebruiken om deze systemen te implementeren.
Ontwerpvereisten voor geavanceerde robots
Vergeleken met mobiele robots hebben geavanceerde vaste robots (Figuur 1) twee verschillen: ze werken in een relatief stationaire en bekende algemene omgeving, en worden niet beperkt door batterijvermogen. Maar zelfs onder voortdurend veranderende werkomstandigheden moeten vaste robots nog steeds hoge snelheden kunnen bereiken en precisie, herhaalbaarheid en nauwkeurigheid kunnen behouden. Deze robots moeten bijvoorbeeld pakketten oppakken die voortdurend veranderen in grootte, vorm, gewicht, richting en positie, en deze nauwkeurig op een bewegende transportband plaatsen. Hiervoor moeten deze robots autonoom de huidige situatie kunnen beoordelen en dynamische aanpassingen kunnen doorvoeren, terwijl ze continu de werkomgeving en omgevingsomstandigheden waarnemen.
Bekende vaste robots
Figuur 1: De bekende en veelgebruikte vaste industriële robots beschikken nu over ultrahoge precisie, hoge flexibiliteit en krachtige aanpassingsmogelijkheden. (Bron afbeelding: Analog Devices Inc.)
Om aan deze eisen te voldoen, is het noodzakelijk om de volgende technologieën zorgvuldig te integreren: end effector motion control, Time of Flight (ToF) beeldtechnologie voor omgevingsperceptie, Inertial Measurement Unit (IMU) voor bewegingsdetectie en Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL) om betrouwbare hogesnelheidscommunicatie te garanderen.
1: Bewegingsbesturing van eindeffectorrobotarm: De functie van een robotarm is als een hand of grijper, die naar behoefte kan worden geopend of gesloten. De robotarm moet de juiste kracht gebruiken om een betrouwbare klemkracht te behouden zonder de lading te beschadigen. Dit vereist dat de motorbestuurder de motor nauwkeurig kan afstellen, waardoor een nauwkeurige, consistente en stabiele werking wordt gegarandeerd. Vanwege gewichts- en ruimtebeperkingen moet de aandrijving ook lichtgewicht en compact van structuur zijn.
De TMCM-1617 servoaandrijving met één as (Figuur 2) is een van de juiste oplossingen voor deze controller. Deze driefasige borstelloze DC (BLDC) motordriver weegt 24 g en meet 36,8 mm x 26,8 mm x 11,1 mm en levert tot 18 A RMS stroom met een voedingsspanning variërend van 8 V tot 24 V.