Манипулятор — промышленный робот¶
Манипулятор — это промышленный робот, предназначенный для автоматизации технологических операций с перемещением предметов и обработки материалов. Манипуляторы относятся к классу роботов с последовательной кинематикой, в которых звенья соединены последовательно, образуя «руку» с несколькими степенями свободы. Широко применяются в машиностроении, металлургии, пищевой промышленности, строительстве, медицине и космической отрасли.
¶Устройство и принцип работы
Манипулятор состоит из следующих основных элементов:
- Основание — неподвижная часть, крепящаяся к полу, стене или другому несущему элементу.
- Звенья — жёсткие элементы, образующие «руку» робота.
- Соединения (шарниры) — обеспечивают вращение или поворот звеньев относительно друг друга.
- Приводы — электрические, гидравлические или пневматические двигатели, создающие движение.
- Захват (захватывающее устройство) — концевой орган, непосредственно взаимодействующий с предметом: клешни, вакуумные присоски, магнитные захваты, крюки и другие устройства.
- Система управления — контроллер с программным обеспечением, управляющий движением по заданной траектории.
Количество степеней свободы (подвижных соединений) определяет манёвренность манипулятора. Наиболее распространены шестиступенчатые модели, обеспечивающие перемещение и ориентацию захвата в трёхмерном пространстве.
¶Классификация
По типу привода манипуляторы делятся на:
| Тип привода | Особенности |
|---|---|
| Электрический | Высокая точность, широкое распространение в современных роботах |
| Гидравлический | Высокая мощность, применяется для тяжёлых грузов |
| Пневматический | Простота, применяется для лёгких операций |
По типу кинематической схемы различают манипуляторы с последовательной и параллельной кинематикой. Параллельные манипуляторы (например, платформа Стюарта) обладают большей жёсткостью и точностью, но меньшей рабочей зоной.
По способу размещения выделяют:
- Напольные — закреплённые на полу.
- Настенные — закреплённые на стене или потолке.
- Передвижные — установленные на транспортёрах или мобильных платформах.
¶Применение
¶Промышленность
В машиностроении манипуляторы используются для сварки, сборки, окраски, погрузочно-разгрузочных работ и машинной обработки. В автомобильной промышленности роботы-манипуляторы выполняют до 80% сварочных операций на конвейерных линиях.
¶Медицина
В хирургии применяются медицинские манипуляторы, входящие в состав роботизированных хирургических систем. Они обеспечивают точность движений хирурга и работают через малые проколы.
¶Космос
В космической отрасли манипуляторы используются на орбитальных станциях для обслуживания аппаратов, переноса грузов и проведения внеатмосферных работ. Российская космическая станция «Мир» была оснащена манипулятором «Стрела», а на МКС работает манипулятор «Канадарм2».
¶Строительство и логистика
В строительстве манипуляторы применяются для укладки кирпича, сварки арматуры и монтажа конструкций. В логистике — для сортировки, паллетирования и погрузки товаров.
¶История
Первые промышленные роботы-манипуляторы появились в конце 1950-х годов. В 1959 году в США был создан робот Unimate, разработанный Джозефом Энгельбергером и Джорджем Деволом. В СССР первые промышленные манипуляторы были созданы в 1960-е годы в рамках программы автоматизации производства. В 1970-е годы в СССР начали серийно выпускать манипуляторы серии «Манипулятор-5» для литейных производств.
¶Интересные факты
- Термин «манипулятор» происходит от латинского manipulus — «пучок, горсть».
- В русском языке слово «манипулятор» имеет и другое значение — человека, использующего психологические техники для воздействия на других людей (см. Манипуляция).
- Самые точные промышленные манипуляторы достигают повторяемости позиционирования до 0,02 мм.
¶Источники
- ГОСТ Р МЭК 82023-1-2017. Роботы промышленные. Термины и определения.
- Классификация и характеристики промышленных роботов. Учебное пособие.
- История промышленной робототехники. Материалы научных публикаций.