Концевой эффектор робота - Robot end effector - Wikipedia

Эта статья использует Разметка HTML. Пожалуйста помощь изменив разметку HTML на Разметка вики где это уместно. Для получения помощи в поиске или замене проблемных тегов см. инструкции. (Февраль 2019 г.)

В робототехнике рабочий орган это устройство в конце робот рука, предназначенная для взаимодействия с окружающей средой. Конкретный характер этого устройства зависит от области применения робота.

В строгом определении, которое происходит от серийных роботизированных манипуляторы, конечный эффектор означает последнее звено (или конец) робота. В этой конечной точке инструменты прилагаются. В более широком смысле конечный эффектор можно рассматривать как часть робота, которая взаимодействует с рабочей средой. Это не относится к колесам мобильный робот или ноги человекоподобный робот, которые не являются конечными эффекторами, а являются частью мобильности робота.

Концевые эффекторы могут состоять из захвата или инструмента. Говоря о захвате роботов, можно выделить четыре основные категории захватов роботов:^[1]

1. Воздействие: челюсти или когти, которые физически захватывают объект при прямом ударе.
2. Проникновение: булавки, иглы или зазубрины, которые физически проникают через поверхность объекта (используются при работе с текстилем, углеродным и стекловолокном).
3. Astrictive: силы притяжения, приложенные к поверхности объектов (будь то вакуум, магнито- или электроадгезия ).
4. Смежные: для склеивания требуется прямой контакт (например, клей, поверхностное натяжение или замерзание).

Эти категории описывают физические эффекты, используемые для достижения устойчивого захвата между захватом и объектом, который необходимо захватить.^[2]В промышленных захватах могут использоваться механические, всасывающие или магнитные средства. Вакуумные чашки и электромагниты доминируют в автомобильной сфере и при обработке металлических листов. Захваты Бернулли использовать воздушный поток между захватом и деталью, в которой подъёмная сила заставляет захват и часть закрывать друг друга (используя Принцип Бернулли ). Захваты Бернулли - это разновидность бесконтактных захватов; объект остается заключенным в силовом поле, создаваемом захватом, не вступая с ним в прямой контакт. Захваты Бернулли были адаптированы для работы с фотоэлектрическими элементами, кремниевая пластина в текстильной и кожевенной промышленности. Другие принципы реже используются в макромасштабе (размер детали> 5 мм), но за последние десять лет продемонстрировали интересные применения в микрообработке. Другие принятые принципы включают: электростатические захваты и захваты Ван-дер-Ваальса, основанные на электростатических зарядах (т. Е. сила Ван дер Ваальса ), капиллярные захваты и криогенные захваты на основе жидкой среды, а также ультразвуковые и лазерные захваты - два принципа бесконтактного захвата. В электростатических захватах используется разность зарядов между захватом и деталью (электростатическая сила ) часто активируется самим захватом, в то время как захваты Ван-дер-Ваальса основаны на малой силе (все еще электростатической) атомного притяжения между молекулами захвата и молекулами объекта. Капиллярные захваты используют поверхностное натяжение мениска жидкости между молекулами захват и деталь для центрирования, выравнивания и захвата детали. Криогенные захваты замораживают небольшое количество жидкости, в результате чего лед создает необходимую силу для подъема и обработки объекта (этот принцип используется также при работе с пищевыми продуктами и захвате тканей). Еще более сложными являются ультразвуковой захваты, где давление стоячие волны используются для подъема детали и захвата ее на определенном уровне (например, левитация проявляется как на микроуровне, при обращении с винтами и прокладками, так и на макроуровне, при обращении с солнечными элементами или кремниевыми пластинами), и лазерный источник, создающий давление, достаточное для захвата и перемещения микрочастиц в жидкой среде (в основном клеток). Лазерные захваты известны также как лазерный пинцет.

Особая категория фрикционных / кулачковых захватов - это игольчатые захваты. Это так называемые захватные захваты, использующие как трение, так и закрытие формы в качестве стандартных механических захватов.

Самый известный механический захват может быть двух-, трех- или даже пяти-пальцевым.

Концевые эффекторы, которые можно использовать в качестве инструментов, служат для различных целей, включая точечную сварку в сборке, окраску распылением, когда требуется однородность окраски, и другие цели, когда условия работы опасны для человека. У хирургических роботов есть концевые эффекторы, специально изготовленные для этой цели.

Механизм захвата

Распространенной формой роботизированного захвата является принудительное закрытие.^[3]

Как правило, захватный механизм осуществляется с помощью захватов или механических пальцев. Захваты с двумя пальцами обычно используются для промышленных роботов, выполняющих определенные задачи в менее сложных приложениях.^{[нужна цитата ]} Пальцы сменные.^{[нужна цитата ]}

Два типа механизмов, используемых для захвата двумя пальцами, учитывают форму захватываемой поверхности и силу, необходимую для захвата объекта.

Форма поверхности захвата пальцев может быть выбрана в соответствии с формой объектов, которыми нужно манипулировать. Например, если робот предназначен для подъема круглого объекта, форма поверхности захвата может быть вогнутой, чтобы захват был эффективным. Для квадратной формы поверхность может быть плоскостью.

Сила, необходимая для захвата объекта

Хотя на тело, поднятое роботизированной рукой, действуют многочисленные силы, основной силой является сила трения. Поверхность захвата может быть изготовлена ​​из мягкого материала с высоким коэффициентом трения, чтобы не повредить поверхность объекта. Роботизированный захват должен выдерживать не только вес объекта, но также ускорение и движение, вызванное частым перемещением объекта. Чтобы определить силу, необходимую для захвата объекта, используется следующая формула

${ Displaystyle F = { frac {ma} { mu n}}}$

куда:

${ displaystyle , F}$	является	сила, необходимая для захвата объекта,
${ Displaystyle , м}$	является	масса объекта,
${ Displaystyle , а}$	является	ускорение объекта,
${ displaystyle , mu}$	является	коэффициент трения и
${ Displaystyle , п}$	является	количество пальцев в захвате.

Более полное уравнение объясняет направление движения. Например, когда тело движется вверх против силы тяжести, требуемая сила будет больше, чем сила гравитации. Следовательно, вводится еще один термин, и формула принимает следующий вид:

${ Displaystyle F = { гидроразрыва {м (а + г)} { му п}}}$

Здесь значение ${ displaystyle , g}$ следует принимать за ускорение свободного падения и ${ Displaystyle , а}$ ускорение из-за движения.

Для многих физически интерактивных задач манипуляции, таких как написание и работа с отверткой, можно применить критерий схватывания, связанный с задачей, чтобы выбрать схваты, наиболее подходящие для выполнения конкретных требований задачи. Несколько ориентированных на задачу показателей качества понимания^[4] были предложены в качестве руководства для выбора хорошего понимания, которое удовлетворяет требованиям задания.

Примеры

Конечный эффектор сборочного робота обычно представляет собой сварочная головка, или краскораспылитель. А хирургический робот конечным эффектором может быть скальпель или другой инструмент, используемый в хирургии. Другими возможными концевыми эффекторами могут быть станки, такие как дрель или же фрезы. Конечный эффектор на роботизированная рука космического челнока использует узор из проводов, которые закрываются, как отверстие фотоаппарата за ручку или другую точку захвата.^{[нужна цитата ]}

Смотрите также

• Грейфер (инструмент)
• Щипцы
• Рука Тени
• Технический комитет IEEE RAS по роботизированным руками, захвату и манипуляциям

Рекомендации