Дельта-робот

— Дельта-робот это разновидность параллельного робота. ^{[ 2 ]} который состоит из трех рычагов, соединенных универсальными шарнирами в основании . Ключевой особенностью конструкции является использование параллелограммов в плечах, что сохраняет ориентацию концевого эффектора . ^{[ 3 ]} Напротив, платформа Стюарта может менять ориентацию своего конечного эффектора. ^{[ 3 ]}

Роботы Delta широко используются при сборе и упаковке на фабриках, поскольку они могут быть довольно быстрыми, некоторые из них выполняют до 300 подборов в минуту. ^{[ 4 ]}

История

Дельта-робот (робот с параллельными руками) был изобретен в начале 1980-х годов исследовательской группой под руководством профессора Реймонда Клавеля из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL, Швейцария ). ^{[ 5 ]} После посещения производителя шоколада член команды захотел разработать робота, который будет укладывать пралине в упаковки. ^{[ 6 ]} Целью этого нового типа робота было манипулирование светом и небольшими объектами на очень высокой скорости, что было промышленной необходимостью того времени.

В 1987 году швейцарская компания Demaurex приобрела лицензию на дельта-робота и начала производство дельта-роботов для упаковочной промышленности . В 1991 году Реймонд Клавель защитил докторскую диссертацию «Концепция быстрого параллельного робота на 4 степени свободы». ^{[ 7 ]} и получил награду «Золотой робот» в 1999 году за свою работу и разработку дельта-робота. Также в 1999 году компания ABB Flexible Automation начала продавать своего дельта-робота FlexPicker. К концу 1999 года дельта-роботы также продавала компания Sigpack Systems.

В 2017 году исследователи из миниатюризировали лаборатории микроробототехники Гарварда его с помощью пьезоэлектрических приводов до 0,43 грамма для размеров 15 x 15 x 20 мм, способных перемещать полезную нагрузку массой 1,3 г по рабочему пространству объемом 7 кубических миллиметров с точностью 5 микрометров, достигая 0,45 м. /с с ускорением 215 м/с² и повторяющимися узорами с частотой 75 Гц. ^{[ 8 ]}

Дизайн

Кинематика дельта-робота (зеленые руки имеют фиксированную длину и расположены под углом 90 ° к синей оси, вокруг которой они вращаются)

Дельта-робот представляет собой параллельный робот , т.е. состоит из нескольких кинематических цепей, соединяющих основание с рабочим органом. Робот также можно рассматривать как пространственное обобщение четырехзвенной рычажной системы . ^{[ 9 ]}

Ключевой концепцией дельта-робота является использование параллелограммов, которые ограничивают движение конечной платформы чистым поступательным движением, то есть только движением в направлении X, Y или Z без вращения.

Основание робота монтируется над рабочим пространством и все исполнительные механизмы на нем расположены . От основания отходят три средних суставчатых плеча. Концы этих рычагов соединены с небольшой треугольной платформой. Приведение в действие входных звеньев приведет к перемещению треугольной платформы в направлении X, Y или Z. Приведение в действие может осуществляться линейными или вращательными приводами, с редукторами или без них ( прямой привод ).

Поскольку все приводы расположены в основании, рычаги могут быть изготовлены из легкого композитного материала . В результате этого движущиеся части дельта-робота обладают небольшой инерцией . Это позволяет развивать очень высокую скорость и большие ускорения . Соединение всех рычагов вместе с рабочим органом увеличивает жесткость робота, но уменьшает его рабочий объем.

Версия, разработанная Реймондом Клавелем, имеет четыре степени свободы : ^{[ 7 ]} три перевода и одно вращение. В этом случае четвертая ножка проходит от основания до середины треугольной платформы, придавая концевому эффектору четвертую степень свободы вращения вокруг вертикальной оси.

В настоящее время разработаны другие версии дельта-робота:

Дельта с 6 степенями свободы: разработан компанией Fanuc , в этом роботе на концевом эффекторе размещена серийная кинематика с 3 вращательными степенями свободы.
Дельта с 4 степенями свободы: этот робот, разработанный компанией Adept , имеет 4 параллелограмма, напрямую соединенных с концевой платформой, вместо четвертой ноги, идущей посередине концевого эффектора.
Pocket Delta : разработанная швейцарской компанией Asyril SA 3-осевая версия дельта-робота, адаптированная для гибких систем подачи деталей и других высокоскоростных и высокоточных применений.
Прямой дельта-привод: дельта-робот с 3 степенями свободы, двигатель которого напрямую соединен с руками. Ускорения могут быть очень высокими, от 30 ^{[ 10 ]} до г. 100
Дельта-куб: разработан университетской лабораторией LSRO EPFL , дельта-робот, построенный в монолитной конструкции, имеющий изгибно-шарнирные соединения. Этот робот адаптирован для сверхвысокоточных задач.
Было разработано несколько схем «линейного треугольника», в которых двигатели приводят в движение линейные приводы, а не вращают рычаг. Такие устройства с линейным треугольником могут иметь гораздо большие рабочие объемы, чем устройства с вращательным треугольником. ^{[ 11 ]}^{[ 12 ]}

Большинство дельта-роботов используют поворотные приводы. Недавно были использованы вертикальные линейные приводы (с использованием линейной дельта-конструкции) для создания новой конструкции 3D-принтера . ^{[ 13 ]}^{[ 14 ]} Они имеют преимущества перед обычными 3D-принтерами с ходовым винтом, заключающиеся в более быстром доступе к большему объему печати при сопоставимых инвестициях в оборудование.

Приложения

Отраслями промышленности, которые используют преимущества высокой скорости дельта-роботов, являются пищевая, фармацевтическая и электронная промышленность. ^{[ 16 ]}^{[ 17 ]} Благодаря своей жесткости его также используют в хирургии, в частности, Surgiscope представляет собой дельта-робот, используемый в качестве системы держателей микроскопов. ^{[ 18 ]}

Структуру дельта-робота также можно использовать для создания тактильных контроллеров. ^{[ 19 ]} Совсем недавно технология была адаптирована для 3D-принтеров . ^{[ 20 ]}

Ссылки

^ «Sketchy, самодельный робот-рисунок» . Джаркман.
^ Бонев, И. (2001) Дельта-параллельный робот - история успеха, онлайн-статья доступна по адресу http://www.parallemic.org/Reviews/Review002.html.
^ Jump up to: ^а ^б Бонев И. Истинное происхождение параллельных роботов. Интернет-статья доступна по адресу http://www.parallemic.org/Reviews/Review007.html.
^ «Новости и статьи о робототехнике» .
^ США 4976582 , Клавель, Реймонд, «Устройство для перемещения и позиционирования элемента в пространстве», опубликовано 11 декабря 1990 г., присвоено Sogeva SA.
^ Лор-Анн Пессина (7 марта 2012 г.). «Реймонд Клавель, создатель робота Дельта, размышляет о своей карьере» . ЭПФЛ. Архивировано из оригинала 27 октября 2018 года . Проверено 19 января 2018 г.
^ Jump up to: ^а ^б Клавель, Р. (1991) Проектирование быстрого параллельного робота с 4 степенями свободы . Кандидатская диссертация, EPFL, Лозанна, Швейцария
^ Эван Акерман (17 января 2018 г.). «Гарвардский робот MilliDelta крошечный и пугающе быстрый» . IEEE- спектр .
^ Мерле, Ж.-П., Параллельные роботы, Kluwer Academic Publishers, 2000.
^ Миллер, К., «Моделирование динамики и модельное управление параллельным роботом DELTA с прямым приводом», Журнал робототехники и мехатроники, Vol. 17, № 4, стр. 344-352, 1995.
^ "Галерея роботов - проф. Раймонд Клавель"
^ Реймонд КЛАВЕЛЬ. «Параллельные роботы». Архивировано 20 сентября 2018 г. в Wayback Machine.
^ Johann Rocholl (6 February 2012). "Rostock (delta robot 3D printer)" . Thingiverse .
^ Майк Щис (13 июля 2012 г.). «3D-печать с помощью дельта-робота, которая, кажется, упрощает концепцию» .
^ «Hoosier Daddy — самый большой 3D-принтер Delta в мире» . Мир 3D-принтеров . Панчбоул Медиа. 23 июля 2014 года. Архивировано из оригинала 26 октября 2014 года . Проверено 28 сентября 2014 г.
^ «Дельта-параллельный робот – история успеха» . www.parallemic.org . Проверено 30 декабря 2023 г.
^ «Новые роботы Delta обрабатывают первичную упаковку пищевых продуктов» . Мир упаковки . 1 августа 2022 г. Проверено 30 декабря 2023 г.
^ Деблез, Д.; Морин, П. (2005). Эффективная геометрическая калибровка дельта-параллельного робота, используемого в нейрохирургии . стр. 100-1 1313–1318. дои : 10.1109/iros.2005.1545081 . ISBN 0-7803-8912-3 . S2CID 17649458 . Проверено 30 декабря 2023 г.
^ Санни Бэйнс (8 августа 2007 г.). «Ощущение виртуальных миров» .
^ Карабин, Г.; Скалера, Л.; Вонгратанафисан, Т.; Видони, Р. (2021). «Энергоэффективный подход к 3D-печати с помощью линейного дельта-робота, оснащенного оптимальными пружинами» . Робототехника и компьютерно-интегрированное производство . 67 : 102045. doi : 10.1016/j.rcim.2020.102045 . S2CID 224881163 .

[1] «Sketchy, самодельный робот-рисунок» . Джаркман.

[2] Бонев, И. (2001) Дельта-параллельный робот - история успеха, онлайн-статья доступна по адресу http://www.parallemic.org/Reviews/Review002.html.

[:0-3] Jump up to: ^а ^б Бонев И. Истинное происхождение параллельных роботов. Интернет-статья доступна по адресу http://www.parallemic.org/Reviews/Review007.html.

[4] «Новости и статьи о робототехнике» .

[5] США 4976582 , Клавель, Реймонд, «Устройство для перемещения и позиционирования элемента в пространстве», опубликовано 11 декабря 1990 г., присвоено Sogeva SA.

[6] Лор-Анн Пессина (7 марта 2012 г.). «Реймонд Клавель, создатель робота Дельта, размышляет о своей карьере» . ЭПФЛ. Архивировано из оригинала 27 октября 2018 года . Проверено 19 января 2018 г.

[Clavel,_PhD-7] Jump up to: ^а ^б Клавель, Р. (1991) Проектирование быстрого параллельного робота с 4 степенями свободы . Кандидатская диссертация, EPFL, Лозанна, Швейцария

[IEEE17jan2018-8] Эван Акерман (17 января 2018 г.). «Гарвардский робот MilliDelta крошечный и пугающе быстрый» . IEEE- спектр .

[9] Мерле, Ж.-П., Параллельные роботы, Kluwer Academic Publishers, 2000.

[10] Миллер, К., «Моделирование динамики и модельное управление параллельным роботом DELTA с прямым приводом», Журнал робототехники и мехатроники, Vol. 17, № 4, стр. 344-352, 1995.

[11] "Галерея роботов - проф. Раймонд Клавель"

[12] Реймонд КЛАВЕЛЬ. «Параллельные роботы». Архивировано 20 сентября 2018 г. в Wayback Machine.

[13] Johann Rocholl (6 February 2012). "Rostock (delta robot 3D printer)" . Thingiverse .

[14] Майк Щис (13 июля 2012 г.). «3D-печать с помощью дельта-робота, которая, кажется, упрощает концепцию» .

[15] «Hoosier Daddy — самый большой 3D-принтер Delta в мире» . Мир 3D-принтеров . Панчбоул Медиа. 23 июля 2014 года. Архивировано из оригинала 26 октября 2014 года . Проверено 28 сентября 2014 г.

[16] «Дельта-параллельный робот – история успеха» . www.parallemic.org . Проверено 30 декабря 2023 г.

[17] «Новые роботы Delta обрабатывают первичную упаковку пищевых продуктов» . Мир упаковки . 1 августа 2022 г. Проверено 30 декабря 2023 г.

[18] Деблез, Д.; Морин, П. (2005). Эффективная геометрическая калибровка дельта-параллельного робота, используемого в нейрохирургии . стр. 100-1 1313–1318. дои : 10.1109/iros.2005.1545081 . ISBN 0-7803-8912-3 . S2CID 17649458 . Проверено 30 декабря 2023 г.

[19] Санни Бэйнс (8 августа 2007 г.). «Ощущение виртуальных миров» .

[20] Карабин, Г.; Скалера, Л.; Вонгратанафисан, Т.; Видони, Р. (2021). «Энергоэффективный подход к 3D-печати с помощью линейного дельта-робота, оснащенного оптимальными пружинами» . Робототехника и компьютерно-интегрированное производство . 67 : 102045. doi : 10.1016/j.rcim.2020.102045 . S2CID 224881163 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]