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]

Schema cinematico del robot cartesiano (coordinate)

Un plotter è un'implementazione di un robot con coordinate cartesiane.

Configurazioni

 

Fase lineare

 

Robot a portale

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]

Vedi anche

• Robot industriale
• Cobot

Note

1. ^ (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.
2. ^ (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.
3. ^ (EN) Harry H. Poole, Fundamentals of Robotics Engineering, Van Nostrand Reinhold, 2012, pp. 35, ISBN 978-94-011-7052-9.
4. ^ (EN) John Craig, Introduction to Robotics. Mechanics and Control, Addison-Wesley, 1989, ISBN 978-0-201-09528-9.
5. ^ (EN) Nicholas G. Dagalakis, Industrial Robotics Standards, 1ª ed., Wiley, 5 febbraio 1999, pp. 447–459, DOI:10.1002/9780470172506.ch24, ISBN 978-0-471-17783-8.
6. ^ (EN) vol. 16, DOI:10.5214/ans.0972.7531.2009.160108, ISSN 0972-7531 (WC · ACNP), https://oadoi.org/10.5214/ans.0972.7531.2009.160108. Parametro titolo vuoto o mancante (aiuto)
7. ^ (EN) vol. 46, DOI:10.5840/schoolman196946493, ISSN 0026-8402 (WC · ACNP), https://oadoi.org/10.5840/schoolman196946493. Parametro titolo vuoto o mancante (aiuto)
8. ^ (EN) 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.
9. ^ (EN) Clement M. Gosselin, Mehdi Tale Masouleh e Vincent Duchaine, Proceedings 2007 IEEE International Conference on Robotics and Automation, IEEE, 2007, pp. 555–560, DOI:10.1109/robot.2007.363045, ISBN 978-1-4244-0602-9.
10. ^ (EN) vol. 23, Bibcode:2004EuJMA..23.1021G, DOI:10.1016/j.euromechsol.2004.08.006, ISSN 0997-7538 (WC · ACNP), https://oadoi.org/10.1016/j.euromechsol.2004.08.006. Parametro titolo vuoto o mancante (aiuto)
11. ^ (EN) vol. 161, DOI:10.1016/j.mechmachtheory.2020.103903, ISSN 0094-114X (WC · ACNP), https://oadoi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2020.103903. Parametro titolo vuoto o mancante (aiuto)
12. ^ (EN) vol. 27, DOI:10.1017/s0263574708004542, ISSN 0263-5747 (WC · ACNP), https://oadoi.org/10.1017/s0263574708004542. Parametro titolo vuoto o mancante (aiuto)
13. ^ (EN) Linear Motion Tips, http://www.linearmotiontips.com/when-do-you-need-a-gantry-robot/ Titolo mancante per url url (aiuto). URL consultato il 21 September 2017.