Klasyfikacja układów manipulacyjnych i robotów

Maszyny manipulacyjne uniwersalne są przeznaczone do wykonywania różnego rodzaju operacji technologicznych i czynności manipulacyjnych, współpracują z różnymi rodzajami wyposażenia. Maszyny manipulacyjne specjalizowane są przeznaczone do wykonywania operacji technologicznych lub czynności manipulacyjnych jednego rodzaju, współpracuje z jednym rodzajem wyposażenia. Maszyny manipulacyjne specjalne są przeznaczone do wykonywania operacji technologicznych lub czynności manipulacyjnych przy wykorzystaniu jednej odmiany wyposażenia.

Maszyna manipulacyjna sekwencyjna jest wyposażona w sekwencyjny układ sterowania (wykonujący kolejno zaprogramowane ruchy i czynności). Maszyna manipulacyjna realizująca zadane trajektorie realizuje ustaloną procedurę sterowanych ruchów według instrukcji programowych specyfikujących żądane pozycje oraz żądaną prędkość ruchu.

Maszyna manipulacyjna adaptacyjna jest wyposażona w sensoryczny, adaptacyjny lub uczący się układ sterowania. Ma możliwość zmiany swoich własności dzięki wykorzystaniu informacji sensorycznych lub nagromadzonych doświadczeń, planowaniu zadań lub przez nauczanie i trening.

Teleoperator jest maszyną manipulacyjną ze sterowaniem zdalnym realizowanym przez operatora lub komputer. Przenosi na odległość funkcje motoryczne i sensoryczne operatora. Nie ma połączeń mechanicznych z operatorem.

Maszyny manipulacyjne (roboty) I generacji wyposażone są w pamięć, do której można wprowadzić rozkazy (program pracy) – wprowadzony program maszyna realizuje samodzielnie. Maszyny manipulacyjne I generacji nie są wyposażone w układy pozwalające zbierać informacje o środowisku zewnętrznym. Roboty współczesne należą do I generacji.

Maszyny manipulacyjne (roboty) II generacji mają możliwość kontaktowania się z otoczeniem w celu optymalnego działania. Są zdolne rozpoznać obiekt spośród innych bez względu na jego położenie i kształt, dopuszczalna jest zmiana położenia robota względem poszukiwanego przedmiotu.

Maszyny manipulacyjne (roboty) III generacji posiadać będą pewien „poziom intelektualny” umożliwiający im aktualizowanie programu działania w zmieniających się warunkach. 

Wyposażone będą w układy sensoryczne wzroku, słuchu, czucia pozwalające im rozpoznawanie obiektów w przestrzeni zapamiętanej przez robot. Estymatory wraz z sensorami umożliwiać będą określanie wartości nieznanych parametrów celu samodzielnej realizacji zadania robota. Maszyny manipulacyjne kartezjańskie (rys. 4.51), (niektóre ich modele zwane są bramowymi) mają przestrzeń roboczą w kształcie prostopadłościanu nieraz o bardzo dużych wymiarach. Typowym zastosowaniem robotów kartezjańskich jest :

– przemieszczanie materiałów pomiędzy maszynami na duże odległości,
– przemieszczanie ( oraz wyszukiwanie) obiektów w zautomatyzowanych magazynach.

Przestrzeń robocza robotów cylindrycznych (rys. 4.52 ) ma kształt cylindra wydrążonego, może posiadać dużą objętość. Mniejsze roboty cylindryczne stosowane są do szybkiego precyzyjnego montażu, natomiast duże roboty wykorzystywane do przenoszenia, podawania i odbierania obiektów, załadunku i rozładunku maszyn technologicznych.

Maszyny manipulacyjne sferyczne (rys. 4.53) charakteryzują się dużą przestrzenią roboczą przy stosunkowo niewielkiej jednostce mechanicznej. Ruchy robota nie są płynne, co jest powodem obniżenia ich szybkości i dokładności.

Maszyny manipulacyjne antropomorficzne (rys. 4.54) charakteryzują się dużą przestrzenią roboczą w porównaniu z wielkością ich jednostki mechanicznej, bardzo dobrą gibkością kiści umożliwiającą jej orientację prawie w każdym położeniu. Powtarzalność i dokładność pozycjonowania są dobre, lecz nie nadające się do montażu precyzyjnego. Typowymi zastosowaniami robotów antropomorficznych są: spawanie, malowanie, gratowanie, podawanie, przemieszczanie i odbieranie materiału.

Roboty SCARA (Selective Compliance Assembly Arm) mają największą szybkość i powtarzalność ze wszystkich konfiguracji robotów. Roboty stosowane są do precyzyjnego, bardzo szybkiego, lekkiego montażu. Typowymi zastosowaniami są: wkładanie elementów w płytki obwodów drukowanych, montaż małych urządzeń elektromechanicznych czy montowanie napędów dysków w komputerach.

Roboty monolityczne mają układy ruchu o niezmiennej konstrukcji (o stałej strukturze kinematycznej. Robot monolityczny można uzupełnić chwytakiem bądź narzędziami. Roboty modułowe składają się z oddzielnych zespołów ruchu, tzw. modułów. Moduły
te zestawiane są zgodnie z zapotrzebowaniem odbiorcy.

Roboty pseudomodułowe charakteryzują się w pewnej części stałą strukturą kinematyczną, ale dopuszczalna jest zmiana zgodnie z zapotrzebowaniem odbiorcy niektórych zespołów ruchu – z reguły ostatnich w łańcuchu kinematycznym zespołów ruchu regionalnego. Roboty stacjonarne mocowane są bezpośrednio do podłoża lub do płyt wspornikowych. Roboty mobilne są wyposażone w mechanizmy przemieszczania całego robota względem podłoża. Mogą to być roboty suwnicowe, bramowe lub samodzielnie wykonujące ruch autonomiczny dzięki procesom adaptacyjnym i uczenia się.

Opracowanie na podstawie materiałów KOWEZiU.