Qu'est-ce qu'un robot cylindrique? | 10+ applications importantes | Avantages et inconvénients

Robot cylindrique

Crédit image: Wikipédia en commun

Le sujet de discussion: le robot cylindrique et ses caractéristiques

Robot cylindrique

Définition du robot cylindrique

Le robot cylindrique a une articulation rotative pour la rotation et une articulation prismatique pour un mouvement angulaire autour de l'axe d'articulation. Le joint rotatif se déplace dans un mouvement de rotation autour de l'axe commun. En revanche, l'articulation prismatique se déplacera selon un mouvement linéaire.

Robot cylindrique
Robot cylindrique

Le bras principal des robots cylindriques monte et descend. Un cylindre intégré au bras robotique produit ce mouvement en s'étirant et en se rétractant. Des engrenages et un moteur entraînent le mouvement de plusieurs de ces versions robotiques cylindriques, tandis qu'un cylindre pneumatique entraîne le mouvement vertical. Les processus d'assemblage, la gestion des machines-outils et des équipements moulés sous pression et le soudage par points sont tous réalisés avec des robots cylindriques.

Robot de coordonnées cylindriques | Coordonnées polaires cylindriques

Les robots cylindriques utilisent un système de coordonnées 3D avec un axe de référence préféré et une distance relative par rapport à celui-ci pour déterminer la position du point. La distance par rapport à un positionnement de référence sélectionné et la direction relative des axes, ainsi que la distance par rapport à l'axe vertical à partir d'un plan de référence désigné sont souvent utilisées pour spécifier l'emplacement du point.

L'origine du système est le point auquel les trois coordonnées peuvent être écrites comme «0» et c'est le point où le plan de référence et les axes se rencontrent. Pour le distinguer de l'axe polaire, qui est le rayon situé dans le plan de référence, commençant à l'origine et pointant vers la direction de référence, l'axe est appelé axe cylindrique ou longitudinal.

La distance radiale est la distance de l'axe. Simultanément, la coordonnée angulaire est fréquemment mentionnée comme azimut. Cela appartient à une structure de coordonnées polaires 2D dans le plan autour du point, parallèle au plan de référence; le rayon et l'azimut sont parfois indiqués sous forme de coordonnées polaires. La hauteur ou l'altitude, l'angle longitudinal ou la position axiale sont tous deux des étiquettes pour le 3rd coordonner.

Ceci est également connu sous le nom de «coordonnée cylindrique polaire» et «coordonnée polaire cylindrique». Il est utilisé pour décrire la position des étoiles dans les galaxies.

Ces robots sont pratiques pour les artefacts qui nécessitent une symétrie de rotation le long de leurs axes longitudinaux.

Conception de robot cylindrique | Robot de configuration cylindrique

Travail de robot cylindrique

Le mouvement de ce robot est fondamentalement de haut en bas dans la partie principale du corps et circulaire à la base et le nom de «robot cylindrique» provient de la forme physique de l'enveloppe de travail cylindrique. Dans ce mouvement de haut en bas est généré par un vérin pneumatique, et la rotation est normalement générée par un ensemble moteur et engrenages. Le bras robotisé montera et descendra sur un élément vertical, grâce à la conception de ce type de corps. Le bras va s'étirer et se contracter ainsi que tourner le long de l'axe vertical. Le manipulateur fonctionnera désormais dans un espace cylindrique grâce à cette conception.

La longueur du membre détermine le rayon de l'espace cylindrique et le déplacement le long de l'élément vertical détermine la hauteur. Une articulation de révolution au châssis fixe, une articulation de type cylindrique autour de l'axe de rotation et une articulation de type prismatique dans le bras du manipulateur créent le corps de base du manipulateur cylindrique et la direction de l'effecteur terminal est déterminée par l'extension du bras, sa hauteur, et la révolution autour de l'axe principal du corps et ce sont les 3 variables essentielles qui doivent être gérées afin de localiser les effecteurs terminaux d'un robot cylindrique. Pour le dire autrement, ce style d'arrangement crée un système de coordonnées cylindriques qui peut être réglé de la même manière.

Joindre un poignet à l'extrémité du cylindre du bras permet une mobilité accrue. Et ce poignet est suffisamment complexe pour convenir de degrés de liberté supplémentaires, et le pas (qui est mesuré par un mouvement de haut en bas au poignet), le roulis (qui est calculé par le mouvement de rotation au poignet) et le lacet sont les trois styles. Le mouvement d'un côté à l'autre mesure généralement le lacet au poignet. Ces catégories de poignets avec 1 ou 2 ou 3 de ces mouvements sont existantes et accessibles sur les marchés, en fonction du coût et de l'applicabilité.

Spécifications et caractéristiques du robot cylindrique

ParamètreLes caractéristiques
GammeLarge gamme disponible
Répétabilité0.1-0.5 mm (varie selon la conception)
Charge utileVarie entre 5 et 250 kg
Nombre d'axesMinimum trois (deux linéaires)
Enveloppe de travailTypiquement grand (traits verticaux aussi longs que coups radiaux)
VitesseMoyenne, 1000 mm / s
CoûtComparativement cher selon leur taille et leur charge utile.
Courtoisie: Présentation de YM Hamad

Contrôle du robot cylindrique

Sous les contraintes imposées par l'architecture de la structure mécanique, les systèmes de contrôle d'un robot industriel décident de sa flexibilité et de ses performances. Le schéma de contrôle fournit au robot un ordre séquentiel à exécuter. La machine calcule les valeurs de position potentielles pour chaque pas et surveille la position absolue du mouvement.

Le système de contrôle mesure l'écart théorique / réel et d'autres valeurs calculées et données stockées (par exemple, les vitesses théoriques) lorsque le robot est en fonctionnement et génère des variables d'actionnement pour déplacer le robot. Sur les marchés industriels actuels, les manipulateurs de robots jouent un rôle essentiel. Les robots exécutent des tâches qui nécessitent une précision et une répétabilité élevées, telles que l'emballage, l'étiquetage et l'assemblage d'emballage.

Ces dernières années, les robots industriels ont été très demandés pour des activités répétitives (comme la cueillette et la mise en place d'objets), salissantes (comme le nettoyage des tuyaux de drainage), dangereuses (comme le soudage et la peinture au pistolet) et difficiles (comme l'assemblage ou remplacement de pièces électroniques). Les robots manipulateurs peuvent exécuter une tâche avec une grande précision, autonomie, durabilité, indépendance et responsabilité.

De plus, si l'espace de travail comprend à la fois des obstacles fixes et mobiles, le contrôle du mouvement devient plus difficile car chacun des corps du robot doit franchir un obstacle. Le modèle cinématique du manipulateur a été développé à l'aide de diverses méthodes par des chercheurs. En raison des contraintes liées au mécanisme et à l'espace de travail, à l'impossibilité d'atteindre les effecteurs finaux et aux singularités mécaniques associées, le contrôle autonome du mouvement des bras du manipulateur n'est pas un travail simple.

Modéliser le mouvement d'une paire de manipulateurs cylindriques opérant dans un espace de travail confiné comme une méthode d'équations différentielles non linéaires du premier ordre est une façon de planifier et de réguler leur mouvement tout en obéissant aux limites et aux singularités du système, en supprimant les obstacles fixes et mobiles.

Le schéma de contrôle basé sur Lyapunov peut ensuite être utilisé pour dériver une série de lois de contrôle continues non linéaires, invariantes dans le temps, pour générer des mouvements de manipulateurs cylindriques sans collision. La polyvalence et la sophistication de ce système sont les principales raisons de son utilisation. De plus, la représentation analytique des singularités et des limites de la machine est simple, tout comme l'extraction des règles de contrôle.

Source de l'image: ResearchGate

Espace de travail de robot cylindrique | Enveloppe de travail du robot cylindrique | Robot cylindrique à 3 maillons

La portée d'extrémité du robot cylindrique est un cylindre dont la dimension a été mesurée par la limite de mouvement des différents composants du robot. Cependant, la limite de mouvement maximale et minimale de toute articulation s'est produite des deux côtés.

En conséquence, l'espace de travail, qui est composé des points où l'extrémité du bras robotique peut être placée, n'est pas un cylindre complet, mais plutôt une intersection de deux cylindres concentriques et les dimensions du cylindre intérieur sont déterminées par le mouvement minimal des pièces du robot. limites.

Les joints se déplacent autour de leurs axes dans les limites d'une enveloppe de travail cylindrique. L'enveloppe de travail de forme cylindrique est visible sur la figure ci-dessous:

Exemple de robot cylindrique | Robot industriel cylindrique

Bras de robot cylindrique

À quoi servent les robots cylindriques? | Applications de robot cylindrique

Les robots cylindriques sont couramment utilisés dans les petits espaces, et ils sont idéaux pour les objets qui nécessitent une symétrie circulaire (par exemple des fils, des tuyaux). Ils sont également bien adaptés au travail standard pick-and-place dans les environnements de fabrication.

Les robots cylindriques peuvent être utilisés pour d'autres tâches variées, notamment:

  1. Soudage par points
  2. Manipulation de machines de moulage sous pression
  3. Matériel de manutention de machines en général
  4. Procédures de broyage
  5. Opérations d'assemblage
  6. Palettisation
  7. Chargement et déchargement de machines
  8. Monnaie d'investissement
  9. Applications dans la fonderie et le soudage
  10. Manipulation et stockage de charges utiles uniques
  11. Emballage de la viande
  12. Applications pour les revêtements
  13. Moulage par injection
  14. Assemblage d'emballages et de produits dans l'industrie de la fabrication et de l'emballage

Ils sont fréquemment utilisés dans les produits électroniques, en particulier pour les applications en salle blanche et toutes les autres applications énumérées ci-dessus.

Un robot cylindrique peut-il remplacer un robot cartésien?

Puisque les deux cartésien et les robots à base cylindrique peuvent rencontrer des points en trois dimensions, ils peuvent être interchangés tout en conservant un espace de travail minimum standard. Chaque base de robot a son propre ensemble d'applications appropriées. Les robots cartésiens peuvent être meilleurs pour certaines utilisations, tandis que les robots à base cylindrique peuvent être meilleurs pour d'autres. Même ainsi, les deux formes peuvent être échangées contre certains avantages et inconvénients.

Quels sont les avantages et les inconvénients des robots cylindriques?

Avantages du robot cylindrique

Les robots à base cylindrique peuvent voyager entre les points requis plus rapidement que les robots cartésiens, ce qui est un avantage, principalement lorsque ces deux points sont dans le même rayon. Dans ce cas, deux des trois mouvements sont parallèles l'un à l'autre.

Inconvénients du robot cylindrique

Les robots cylindriques présentent plusieurs inconvénients, dont certains sont énumérés ci-dessous:

  • Étant donné que les robots à axe rotatif doivent contrecarrer l'inertie de l'objet lors de la rotation, leur rigidité mécanique totale est diminuée. Leur répétabilité et leur précision sont toutes deux limitées dans le sens de l'action rotative. Un schéma de contrôle plus sophistiqué est nécessaire pour les configurations cylindriques que pour les configurations cartésiennes.
  • La rigidité mécanique globale est moindre car l'axe de rotation de ce robot doit vaincre l'inertie de l'objet lors de sa rotation.
  • La répétabilité et la précision sont également moindres dans le sens de rotation.
  • Un autre inconvénient majeur de ce système est que le changement de direction du système de coordonnées cartésien au système de coordonnées cylindriques nécessitait généralement un temps important et un système de contrôle plus sophistiqué.

À propos d'Esha Chakraborty

J'ai une formation en ingénierie aérospatiale, je travaille actuellement à l'application de la robotique dans l'industrie de la défense et des sciences spatiales. Je suis un apprenant continu et ma passion pour les arts créatifs me maintient enclin à concevoir de nouveaux concepts d'ingénierie.
Avec des robots remplaçant presque toutes les actions humaines dans le futur, j'aime apporter à mes lecteurs les aspects fondamentaux du sujet d'une manière simple mais informative. J'aime aussi me tenir au courant des progrès de l'industrie aérospatiale simultanément.

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