Delta robot
En deltarobot är en typ av parallellrobot som består av tre armar kopplade till universalleder vid basen. Den viktigaste designfunktionen är användningen av parallellogram i armarna, vilket bibehåller ändeffektorns orientering . Däremot Stewart-plattformen ändra orienteringen på dess sluteffektor.
Delta-robotar har populär användning vid plockning och förpackning i fabriker eftersom de kan vara ganska snabba, vissa utför upp till 300 plockningar per minut.
Historia
Deltaroboten (en parallellarmsrobot) uppfanns i början av 1980-talet av en forskargrupp ledd av professor Reymond Clavel vid École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL, Schweiz ). Efter ett besök hos en chokladtillverkare ville en gruppmedlem utveckla en robot för att placera praliner i sina förpackningar. Syftet med denna nya typ av robot var att manipulera lätta och små föremål i mycket hög hastighet, ett industriellt behov på den tiden.
1987 köpte det schweiziska företaget Demaurex en licens för deltaroboten och startade produktionen av deltarobotar för förpackningsindustrin . 1991 presenterade Reymond Clavel sin doktorsavhandling "Conception d'un robot parallèle rapide à 4 grader de liberté", och fick priset för den gyllene roboten 1999 för sitt arbete och utveckling av deltaroboten. Även 1999 ABB Flexible Automation sälja sin deltarobot, FlexPicker. I slutet av 1999 såldes även deltarobotar av Sigpack Systems.
Under 2017 miniatyriserade forskare från Harvards Microrobotics Lab den med piezoelektriska ställdon till 0,43 gram för 15 mm x 15 mm x 20 mm, som kan flytta en nyttolast på 1,3 g runt en arbetsyta på 7 kubikmillimeter med en precision på 5 mikrometer och nå 0,45 m m. /s hastigheter med 215 m/s² accelerationer och repeterande mönster vid 75 Hz.
Design
Deltaroboten är en parallell robot , dvs den består av flera kinematiska kedjor som förbinder basen med sluteffektorn. Roboten kan också ses som en rumslig generalisering av en fyrstavslänkning .
Nyckelkonceptet för deltaroboten är användningen av parallellogram som begränsar ändplattformens rörelse till ren translation, dvs endast rörelse i X-, Y- eller Z-riktningen utan rotation.
Robotens bas är monterad ovanför arbetsytan och alla ställdon är placerade på den. Från basen sträcker sig tre mittledade armar. Ändarna av dessa armar är anslutna till en liten triangulär plattform. Aktivering av ingångslänkarna kommer att flytta den triangulära plattformen längs X-, Y- eller Z-riktningen. Aktivering kan göras med linjära eller roterande ställdon, med eller utan reduktioner ( direktdrift) .
Eftersom ställdonen alla är placerade i basen kan armarna vara gjorda av ett lätt kompositmaterial . Som ett resultat av detta har deltarobotens rörliga delar en liten tröghet . Detta möjliggör mycket hög hastighet och höga accelerationer . Att ha alla armar sammankopplade med sluteffektorn ökar robotens styvhet, men minskar dess arbetsvolym.
Den version som utvecklats av Reymond Clavel har fyra frihetsgrader : tre översättningar och en rotation. I detta fall sträcker sig ett fjärde ben från basen till mitten av den triangulära plattformen och ger ändeffektorn en fjärde rotationsgrad av frihet runt den vertikala axeln.
För närvarande har andra versioner av deltaroboten utvecklats:
- Delta med 6 frihetsgrader: utvecklat av Fanuc -företaget, i denna robot placeras en seriell kinematisk med 3 rotationsgrader av frihet på ändeffektorn
- Delta med 4 frihetsgrader: utvecklad av företaget Adept , denna robot har 4 parallellogram direkt anslutna till ändplattformen istället för att ha ett fjärde ben som kommer i mitten av ändeffektorn
- Pocket Delta : utvecklat av det schweiziska företaget Asyril SA , en 3-axlig version av deltaroboten anpassad för flexibla delmatningssystem och andra höghastighets- och högprecisionstillämpningar.
- Delta direktdrift: en deltarobot med 3 frihetsgrader med motorn direkt ansluten till armarna. Accelerationerna kan vara mycket höga, från 30 upp till 100 g .
- Deltakub: utvecklad av EPFLs universitetslaboratorium LSRO, en deltarobot byggd i en monolitisk design, med flexurgångjärn. Denna robot är anpassad för applikationer med ultrahög precision.
- Flera "linjära delta"-arrangemang har utvecklats där motorerna driver linjära ställdon snarare än att rotera en arm. Sådana linjära deltaarrangemang kan ha mycket större arbetsvolymer än roterande deltaarrangemang.
De flesta deltarobotar använder roterande ställdon. Vertikala linjära ställdon har nyligen använts (med en linjär deltadesign) för att producera en ny design av 3D-skrivare . Dessa erbjuder fördelar jämfört med konventionella skruv-baserade 3D-skrivare med snabbare tillgång till en större byggvolym för en jämförbar investering i hårdvara.
Ansökningar
Branscher som drar fördel av deltarobotarnas höga hastighet är förpackningsindustrin, medicin- och läkemedelsindustrin. På grund av sin stelhet används den även för kirurgi. Andra tillämpningar inkluderar monteringsoperationer med hög precision i ett renrum för elektroniska komponenter. Strukturen hos en deltarobot kan också användas för att skapa haptiska styrenheter. På senare tid har tekniken anpassats till 3D-skrivare . Dessa skrivare är snabbare och kan byggas för cirka 200 dollar och konkurrerar bra med traditionella Cartesian- och CoreXY -skrivare.