¿Qué es un robot cilíndrico? | Más de 10 aplicaciones importantes | Ventajas y desventajas

Robot cilíndrico

Crédito de la imagen: Wikipedia comunes

El tema de discusión: Robot cilíndrico y sus características.

Robot cilíndrico

Definición de robot cilíndrico

El robot cilíndrico tiene una articulación giratoria para la rotación y una articulación prismática para el movimiento angular alrededor del eje de la articulación. La articulación giratoria se mueve en un movimiento de rotación alrededor del eje común. Por el contrario, la articulación prismática se moverá en un movimiento lineal.

Robot cilíndrico
Robot cilíndrico

El brazo principal de los robots cilíndricos sube y baja. Un cilindro integrado en el brazo robótico produce este movimiento al estirarse y retraerse. Los engranajes y un motor impulsan el movimiento de muchas de estas versiones robóticas cilíndricas, mientras que un cilindro neumático impulsa el movimiento vertical. Los procesos de montaje, la gestión de máquinas herramienta y equipos de fundición a presión y la soldadura por puntos se realizan con robots cilíndricos.

Robot de coordenadas cilíndricas | Coordenada polar cilíndrica

Los robots cilíndricos utilizan un sistema de coordenadas 3-D con un eje de referencia preferido y una distancia relativa desde él para determinar la posición del punto. La distancia a un posicionamiento de referencia seleccionado y la dirección relativa de los ejes, y la distancia a la vertical del eje desde un plano de referencia designado se utilizan a menudo para especificar la ubicación del punto.

El origen del sistema es el punto en el que las tres coordenadas se pueden escribir como '0' y este es el punto donde el plano de referencia y los ejes se encuentran. Para distinguirlo del eje polar, que es el rayo que se encuentra en el plano de referencia, iniciando en el origen y apunta a la dirección de referencia, el eje se denomina eje cilíndrico o longitudinal.

La distancia radial es la distancia desde el eje. Simultáneamente, la coordenada angular se menciona con frecuencia como acimut. Pertenece a una estructura de coordenadas polares 2D en el plano alrededor del punto, paralelo al plano de referencia; el radio y el acimut se expresan a veces como coordenadas polares. La altura o altitud, el ángulo longitudinal o la posición axial son etiquetas para los 3rd coordinar.

Esto también se conoce como "coordenada cilíndrica polar" y "coordenada polar cilíndrica". Se utiliza para describir la posición de las estrellas en las galaxias.

Estos robots son convenientes para artefactos que necesitan simetría rotacional a lo largo de sus ejes longitudinales.

Diseño de robot cilíndrico | Robot de configuración cilíndrica

Robot cilíndrico trabajando

El movimiento de este robot es fundamentalmente hacia arriba y hacia abajo en la parte principal del cuerpo y circular en la base, y el nombre 'robot cilíndrico' se origina en la forma física del sobre de trabajo cilíndrico. En este movimiento hacia arriba y hacia abajo es generado por un cilindro neumático, y la rotación es generada normalmente por un motor y un conjunto de engranajes. El brazo robótico subirá y bajará sobre un miembro vertical, gracias al diseño de este tipo de cuerpo. El brazo se estirará y contraerá, así como rotará a lo largo del eje vertical. El manipulador ahora funcionará en un espacio cilíndrico gracias a este diseño.

La longitud de la rama determina el radio del espacio cilíndrico y el desplazamiento a lo largo del miembro vertical determina la altura. Una articulación giratoria en el marco fijo, una articulación de tipo cilíndrico alrededor del eje de rotación y una articulación de tipo prismático en el brazo del manipulador crean el cuerpo de la base del manipulador cilíndrico y la dirección del efector final está determinada por la extensión del brazo, la altura, y revolución alrededor del eje principal del cuerpo y estas son las 3 variables esenciales que deben manejarse para ubicar los efectores finales de un robot cilíndrico. Dicho de otra manera, este estilo de disposición crea un sistema de coordenadas cilíndricas que se puede regular de la misma manera.

Unir una muñeca al extremo del cilindro del brazo permite una mayor movilidad. Y esta muñeca es lo suficientemente compleja como para acordar grados adicionales de libertad, y el paso (que se mide mediante el movimiento hacia arriba y hacia abajo en la muñeca), el balanceo (que se calcula mediante el movimiento de rotación en la muñeca) y la guiñada son los tres estilos. El movimiento de lado a lado generalmente mide la guiñada en la muñeca. Estas categorías de Muñeca con 1 o 2 o 3 de estos movimientos existen y son accesibles en los mercados, dependiendo del costo y la aplicabilidad.

Especificaciones y características del robot cilíndrico

ParámetroCaracterísticas
Gama o Rango Amplia gama disponible
repetibilidad0.1-0.5 mm (varían según el diseño)
carga útilVaría entre 5 y 250 kg
Numero de ejesMínimo tres (dos lineales)
Sobre de trabajoNormalmente grande (trazos verticales tan largos como trazos radiales)
velocidadPromedio, 1000 mm / s
CostoComparativamente caro según su tamaño y carga útil.
Cortesía: Presentación de YM Hamad

Control de robot cilíndrico

Bajo las limitaciones impuestas por la arquitectura de la estructura mecánica, los sistemas de control de un robot industrial deciden su flexibilidad y rendimiento. El esquema de control proporciona al robot una orden secuencial de ejecución. La máquina calcula los valores de posición potencial para cada paso y monitorea la posición absoluta del movimiento.

El sistema de control mide la discrepancia teórica / real y otros valores calculados y datos almacenados (por ejemplo, velocidades teóricas) cuando el robot está en funcionamiento y genera variables de actuación para mover el robot. En los mercados industriales actuales, los manipuladores de robots desempeñan un papel fundamental. Los robots realizan tareas que necesitan alta precisión y repetibilidad, como envolver, etiquetar y ensamblar paquetes.

En los últimos años, los robots industriales han tenido una gran demanda para actividades que son repetitivas (como recoger y colocar objetos), sucias (como limpiar tuberías de drenaje), peligrosas (como soldar y pintar con aerosol) y difíciles (como ensamblar o reemplazo de partes electrónicas). Los robots manipuladores pueden ejecutar una tarea con alta precisión, autonomía, durabilidad, independencia y responsabilidad.

Además, si el espacio de trabajo incluye obstáculos fijos y móviles, el control de movimiento se vuelve más difícil porque cada uno de los cuerpos del robot debe superar un obstáculo. El modelo cinemático del manipulador fue desarrollado utilizando varios métodos por investigadores. Debido a las limitaciones del mecanismo y el espacio de trabajo, la imposibilidad de alcanzar los efectores finales y las singularidades mecánicas asociadas, el control de movimiento autónomo de los brazos del manipulador no es un trabajo simple.

Modelar el movimiento de un par de manipuladores cilíndricos que operan en un espacio de trabajo confinado como un método de ecuaciones diferenciales no lineales de primer orden es una forma de programar y regular su movimiento mientras se obedecen los límites y singularidades del sistema, eliminando obstáculos fijos y móviles.

El esquema de control basado en Lyapunov se puede utilizar para derivar una serie de leyes de control continuas, no lineales, invariantes en el tiempo, para generar movimientos de manipuladores cilíndricos libres de colisiones. La versatilidad y sofisticación de este esquema son las razones clave para su uso. Además, la representación analítica de las singularidades y los límites de la máquina es simple, al igual que la extracción de reglas de control.

Fuente de imagen: Puerta de la investigación

Espacio de trabajo de robot cilíndrico | Envolvente de trabajo de robot cilíndrico | Robot cilíndrico de 3 eslabones

El alcance final del robot cilíndrico es un cilindro cuya dimensión ha sido medida por el límite de movimiento de varios componentes del robot. Sin embargo, el límite de movimiento máximo y mínimo de cualquier articulación se produjo en ambos lados.

Como resultado, el espacio de trabajo, que está formado por los puntos donde se puede colocar el extremo del brazo robótico, no es un cilindro completo, sino más bien una intersección de dos cilindros concéntricos y las dimensiones del cilindro interno están determinadas por el movimiento mínimo de las partes del robot. límites.

Las articulaciones viajan alrededor de sus ejes dentro de los límites de un entorno de trabajo cilíndrico. El sobre de trabajo de forma cilíndrica se puede ver visualizado en la siguiente figura:

Ejemplo de robot cilíndrico | Robot industrial cilíndrico

Brazo robótico cilíndrico

¿Para qué se utilizan los robots cilíndricos? | Aplicaciones de robots cilíndricos

Los robots cilíndricos se utilizan comúnmente en espacios pequeños y son ideales para objetos que requieren simetría circular (por ejemplo, cables, tuberías). También se adaptan bien al trabajo estándar de recogida y colocación en entornos de fabricación.

Los robots cilíndricos se pueden utilizar para otras tareas variadas, que incluyen:

  1. Soldadura de punto
  2. Manipulación de máquinas de fundición a presión
  3. Equipos de manipulación de maquinaria en general
  4. Procedimientos para moler
  5. Operaciones de montaje
  6. Paletizado
  7. Carga y descarga de máquinas
  8. Casting de inversión
  9. Aplicaciones en la fundición y soldadura
  10. Manipulación y almacenamiento de cargas útiles únicas
  11. Empaque de carne
  12. Aplicaciones para recubrimientos
  13. Moldeo por inyección
  14. Montaje de envases y productos en la industria de fabricación y envasado

Se utilizan con frecuencia en productos electrónicos, específicamente para aplicaciones de sala limpia y todas las demás aplicaciones enumeradas anteriormente.

¿Puede un robot cilíndrico reemplazar a un robot cartesiano?

Dado que tanto el cartesiano y los robots de base cilíndrica pueden encontrar puntos en tres dimensiones, se pueden intercambiar manteniendo un espacio de trabajo mínimo estándar. Cada base de robot tiene su propio conjunto de aplicaciones adecuadas. Los robots cartesianos pueden ser mejores para algunos usos, mientras que los robots de base cilíndrica pueden ser mejores para otros. Aun así, las dos formas se pueden intercambiar por ciertos beneficios e inconvenientes.

¿Cuáles son las ventajas y desventajas de los robots cilíndricos?

Ventajas del robot cilíndrico

Los Robots de base cilíndrica pueden viajar entre los puntos requeridos más rápido que los Robots cartesianos, lo cual es una ventaja, principalmente cuando estos dos puntos están en un radio idéntico. En ese caso, dos de los tres movimientos son paralelos entre sí.

Desventajas del robot cilíndrico

Hay varios inconvenientes de los robots cilíndricos, algunos de ellos se enumeran a continuación:

  • Dado que los robots con un eje giratorio deben contrarrestar la inercia del objeto mientras gira, su rigidez mecánica total se reduce. Su repetibilidad y precisión están limitadas en la dirección de la acción giratoria. Se necesita un esquema de control más sofisticado para configuraciones cilíndricas que para configuraciones cartesianas.
  • La rigidez mecánica general es menor porque el eje de rotación de este robot debe superar la inercia del objeto durante su rotación.
  • La repetibilidad y precisión también son menores en la dirección de rotación.
  • Otro gran inconveniente de este sistema es que el cambio de dirección del sistema de coordenadas cartesiano al sistema de coordenadas cilíndrico generalmente requiere una cantidad significativa de tiempo y un sistema de control más sofisticado.

Sobre Esha Chakraborty

Tengo experiencia en Ingeniería Aeroespacial, actualmente trabajando en la aplicación de la Robótica en la Defensa y la Industria de las Ciencias Espaciales. Soy un aprendiz continuo y mi pasión por las artes creativas me mantiene inclinado hacia el diseño de conceptos novedosos de ingeniería.
Con los robots sustituyendo casi todas las acciones humanas en el futuro, me gusta llevar a mis lectores los aspectos fundamentales del tema de una manera fácil pero informativa. También me gusta mantenerme actualizado con los avances en la industria aeroespacial simultáneamente.

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