Robot a coordinate cartesiane
Un robot a coordinate cartesiane (noto anche come robot lineare) è un robot industriale i cui tre assi principali di controllo sono lineari (si muovono in linea retta anziché ruotare) e sono ad angolo retto tra loro.[1] I tre giunti scorrevoli corrispondono al movimento del polso verso l'alto, verso il basso, verso l'interno e verso l'esterno. Tra i vari vantaggi, questa disposizione meccanica semplifica la soluzione del sistema di controllo del robot. Ha un'elevata affidabilità e precisione quando opera nello spazio tridimensionale.[2] Come sistema di coordinate del robot, è efficace anche per gli spostamenti orizzontali e per l'impilamento dei contenitori.[3]
Configurazioni
I robot hanno meccanismi costituiti da collegamenti rigidi collegati tra loro da giunti con movimento lineare (prismatico P) o rotatorio (rivoluzionario R), o combinazioni dei due.[4][5] I giunti prismatici attivi P e i giunti rotanti attivi R vengono azionati da motori sotto controllo programmabile per manipolare oggetti ed eseguire complesse attività automatizzate. Il movimento lineare dei giunti prismatici attivi può essere azionato da motori rotanti attraverso ingranaggi o pulegge. I robot a coordinate cartesiane sono controllati da giunti prismatici attivi P reciprocamente perpendicolari che sono allineati con gli assi X, Y, Z di un sistema di coordinate cartesiane.[6][7] Sebbene non siano propriamente dei "robot", anche altri tipi di manipolatori, come le macchine a controllo numerico computerizzato (CNC), le stampanti 3D o i plotter, presentano la stessa disposizione meccanica di giunti prismatici attivi P reciprocamente perpendicolari.
Topologia dei giunti
Una singola catena di collegamenti e giunti, collega un oggetto in movimento a una base di manipolatori seriali. Catene multiple (arti) collegano l'oggetto in movimento alla base dei manipolatori paralleli.[8] La maggior parte dei robot con coordinate cartesiane sono completamente seriali o una combinazione di collegamenti seriali e paralleli. Tuttavia, esistono alcuni robot con coordinate cartesiane che sono completamente connessi in parallelo.[9][10][11]
Gradi di libertà
Poiché sono azionati da giunti prismatici lineari attivi P, i robot a coordinate cartesiane solitamente manipolano oggetti con soli T gradi di libertà di traslazione lineare. Tuttavia, alcuni robot con coordinate cartesiane hanno anche gradi di libertà rotazionali R.[12]
Costruzione
Ciascun asse di un robot con coordinate cartesiane, solitamente è realizzato da una fase lineare costituita da un attuatore lineare geometricamente parallelo con cuscinetti lineari. L'attuatore lineare è solitamente posizionato tra due cuscinetti lineari distanziati tra loro per supportare i carichi di momento. Due piani lineari perpendicolari impilati uno sopra l'altro formano un piano XY. Esempi di piani XY includono gli assi XY delle fresatrici o delle tavole di posizionamento di precisione. In questi casi, almeno una delle fasi lineari dei robot con coordinate cartesiane a sbalzo è supportata solo da un'estremità. La costruzione a sbalzo garantisce l'accessibilità ai componenti per applicazioni pick-and-place come, ad esempio, l'automazione per il laboratorio. I robot con coordinate cartesiane, con l'elemento orizzontale supportato su entrambe le estremità, sono talvolta chiamati robot a portale; meccanicamente, assomigliano alle gru a portale, anche se queste ultime non sono generalmente robot. I robot a portale sono spesso piuttosto grandi e possono sostenere carichi pesanti.
Applicazioni
Le applicazioni più diffuse per i robot a coordinate cartesiane sono le macchine a controllo numerico computerizzato (macchine CNC) e la stampa 3D. L'applicazione più semplice è quella nelle fresatrici e nei plotter, dove uno strumento come una fresatrice o una penna si sposta lungo un piano XY e viene sollevato e abbassato su una superficie per creare un disegno preciso.
Un'altra applicazione dei robot con coordinate cartesiane sono le macchine di immagazzinamento automatico . Per esempio, i robot cartesiani a portale aereo vengono utilizzati per il carico e lo scarico continuo di pezzi su linee di produzione di torni CNC, eseguendo operazioni di prelievo e posizionamento a 3 assi (X, Y, Z) di carichi pesanti con prestazioni ad alta velocità ed elevata precisione di posizionamento. In generale, i robot cartesiani a portale aereo sono adatti a molti sistemi di automazione.[13]
Note
- ^ (EN) Dan Zhang e Bin Wei, Mechatronics and Robotics Engineering for Advanced and Intelligent Manufacturing, Springer, 2016, pp. 31, ISBN 978-3-319-33580-3.
- ^ (EN) Ma Mingtu e Zhang Yisheng, Advanced High Strength Steel And Press Hardening - Proceedings Of The 4th International Conference On Advanced High Strength Steel And Press Hardening (Ichsu2018), World Scientific, 2018, pp. 526, ISBN 978-981-327-797-7.
- ^ (EN) Harry H. Poole, Fundamentals of Robotics Engineering, Van Nostrand Reinhold, 2012, pp. 35, ISBN 978-94-011-7052-9.
- ^ John J. Craig, Introduction to robotics: mechanics and control, collana Addison-Wesley series in electrical and computer engineering: control engineering, 2. ed., [Nachdr.], Addison-Wesley, 1994, ISBN 978-0-201-09528-9.
- ^ Handbook of industrial robotics, 2. ed, Wiley, 1999, ISBN 978-0-471-17783-8.
- ^ Rene Descartes, Discourse on the method of rightly conducting the reason, and seeking truth in the sciences, in Annals of Neurosciences, vol. 16, n. 01, 1º gennaio 2009, pp. 17–21, DOI:10.5214/ans.0972.7531.2009.160108. URL consultato il 25 settembre 2024.
- ^ George P. Klubertanz e St. Louis University, Discourse on Method, Optics, Geometry, and Meteorology. By Rene Descartes. Trans, with Introd. Paul J. Olscamp:, in The Modern Schoolman, vol. 46, n. 4, 1969, pp. 370–371, DOI:10.5840/schoolman196946493. URL consultato il 25 settembre 2024.
- ^ Zoran Pandilov e Vladimir Dukovski, Improving the HSC Linear Motor Milling Machine Contouring Accuracy, in Key Engineering Materials, vol. 581, 2013-10, pp. 384–390, DOI:10.4028/www.scientific.net/KEM.581.384. URL consultato il 25 settembre 2024.
- ^ Clement M. Gosselin, Mehdi Tale Masouleh e Vincent Duchaine, Parallel Mechanisms of the Multipteron Family: Kinematic Architectures and Benchmarking, in Proceedings 2007 IEEE International Conference on Robotics and Automation, IEEE, 2007-04, DOI:10.1109/robot.2007.363045. URL consultato il 25 settembre 2024.
- ^ (EN) Grigore Gogu, Structural synthesis of fully-isotropic translational parallel robots via theory of linear transformations, in European Journal of Mechanics - A/Solids, vol. 23, n. 6, 2004-11, pp. 1021–1039, DOI:10.1016/j.euromechsol.2004.08.006. URL consultato il 25 settembre 2024.
- ^ (EN) Peter Wiktor, Coupled Cartesian Manipulators, in Mechanism and Machine Theory, vol. 161, 2021-07, pp. 103903, DOI:10.1016/j.mechmachtheory.2020.103903. URL consultato il 25 settembre 2024.
- ^ (EN) G. Gogu, Structural synthesis of maximally regular T3R2-type parallel robots via theory of linear transformations and evolutionary morphology, in Robotica, vol. 27, n. 1, 2009-01, pp. 79–101, DOI:10.1017/S0263574708004542. URL consultato il 25 settembre 2024.
- ^ (EN) Danielle Collins, When Do You Need a Gantry Robot?, su Linear Motion Tips, 27 febbraio 2015. URL consultato il 25 settembre 2024.
Voci correlate
Altri progetti
Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su Robot a coordinate cartesiane