Новости при хващачите за роботи

Начало > Роботика > Статии > Сп. Инженеринг ревю - брой 9/2022 > 04.01.2023

  • С увеличаването на иновациите в роботиката покрай реализирането на концепцията за Индустрия 4.0 се наблюдава и засилен интерес към дизайна на хващачи за роботи

  • Нови технологии и стратегии за дизайн спомагат за това роботите да станат още по-ефективни и гъвкави, позволявайки им да ускорят разнообразие от работни потоци

  • Някои нови роботи включват свързани в мрежа смарт сензори, които непрекъснато събират информация за функционирането и ефективността на хващача

 

С увеличаването на иновациите в роботиката покрай реализирането на концепцията за Индустрия 4.0 се наблюдава и засилен интерес към дизайна на хващачи за роботи. Производственият сектор днес е изправен пред липса на кадри, сериозни нарушения във веригите на доставка и високи очаквания от страна на клиентите. Нови подходи към проектирането на хващачи могат да дадат възможност за инвестиране в ново оборудване, без да се жертва гъвкавостта и адаптируемостта на предприятието. Нови технологии и стратегии за дизайн спомагат за това роботите да станат още по-ефективни и гъвкави, позволявайки им да ускорят разнообразие от работни потоци.

 

Хващачи за роботи с колаборативен дизайн

Много от новите роботи с хващачи са коботи, при които са приложени конструктивни стратегии, даващи възможност за подобряване на лекотата на употреба и на работната безопасност. Новите конструкции свеждат до минимум точките, в които може да се осъществи нежелан контакт с друг обект или с човек, намаляват теглото, елиминират острите ръбове и ограничават скоростта на робота. Подобно на други коботи, тези колаборативни роботи с хващачи могат значително да редуцират потенциалните вреди, които може да причини тежко производствено оборудване.

Тези стратегии помагат на роботите да работят безопасно в близост до човешки персонал, както и да се намали необходимото за роботите пространство и да се улесни интеграцията им, без да са нужни съществени нарушения в работните потоци.

Техниките за колаборативен дизайн и други характеристики на коботите, като удобни за оператора интерфейси и опростено програмиране, също могат да направят роботите по-адаптируеми и лесни за работа. Това може да позволи на машинните оператори по-лесно да прехвърлят робота от една задача на друга. Преоборудването на колаборативен робот с хващач за друга дейност често става по-бързо и по-лесно, отколкото преоборудването на конвенционален робот. Тези коботи може също да изискват по-малък технически опит, давайки възможност на машинните оператори да ги препрограмират, без да са необходими набор от специализирани умения или задълбочено обучение.

Имайки предвид проблемите на всички производствени сектори с липсата на кадри, тези колаборативни дизайни за хващачи могат да оптимизират работните потоци в едно предприятие, намалявайки труда, нужен за изпълнение на задачите, и същевременно поддържайки нивата на гъвкавост и адаптируемост на съоръжението.

 

Хващачи с интелигентни сензори

Някои нови роботи включват свързани в мрежа смарт сензори, които непрекъснато събират информация за функционирането и ефективността на хващача. Сензори за сила, въртящ момент и позиция предоставят данни на системи, които могат да използват тази обратна връзка, за да регулират автоматично движението на хващача. Тези интелигентни хващачи са подходящи за предприятия, в които се манипулира с чупливи предмети, изискващи изключително ниво на прецизност.

Сензорите могат да помогнат и за това роботът да “усеща” като човешка ръка, което осигурява по-висока точност при работа. Хващачът може да засече например кога са завършени процесите на влагане или кога даден детайл е монтиран правилно, което позволява на компаниите да автоматизират дейности, които преди са изисквали човешки труд.

По този начин сензорите могат значително да подобрят функционирането на коботи, които използват хващачи, и да направят автоматизацията много по-практична. Данните, предоставяни в реално време от тези сензори, могат да дадат възможност и за нови интелигентни производствени практики. С времето сензорните данни могат да осигурят основата за алгоритми, които да оптимизират експлоатационните параметри и функционирането на хващача.

 

Регулируеми магнитни хващачи

Конвенционалните магнитни хващачи дават възможност за манипулирането с метални детайли, обслужването на металообработващи машини и други подобни задачи, но обикновено те имат само два режима – включено или изключено. За да се регулира магнитната сила, която хващачът упражнява върху даден обект, операторите трябва да използват гумени крачета и други инструменти, които да редуцират силата на захвата. Това означава, че намаляването на магнитната сила на хващача включва до голяма степен “гадаене” и че резултатите могат да бъдат непоследователни.

Заводите, в които регулярно се използват различни материали, могат също да се затруднят с честата смяна на хващачите. Перфорираният метал например намира приложение в множество производства, особено в автомобилостроенето, където обикновено се използва за решетки, отвори за въздух и топлинни екрани. Пластина перфориран метал може да има много различно тегло от това на пластина неперфориран метал от същия материал, дори и размерите им да са еднакви.

Всеки път, когато трябва да се премести обект от различен материал, може да се наложи операторът ръчно да регулира магнитната сила на хващача. В един завод, в който това трябва да се прави редовно, процесът на добавяне и отстраняване на гумените крачета може да се окаже много времеемък, което значително ще редуцира ползите по отношение на ефективността, предоставени от използването на робот с магнитен хващач.
Нови магнитни хващачи предлагат възможност за лесно регулиране на силата, позволявайки на операторите да манипулират с метални обекти много по-прецизно.

Някои от тези регулируеми системи са оборудвани с интелигентни сензори, които им помагат автоматично да засичат детайлите и техните параметри. Тези системи могат например автоматично да повдигнат листов материал, да го поставят в огъваща или друга машина и да го отстранят от нея, след като се извърши съответната операция.

 

Plug-and-play хващачи

В резултат на нестабилността в търсенето, нарушенията във веригите на доставка и очакванията за кратки срокове на изпълнение работните потоци в съвременните фабрики често зависят от нивото на гъвкавост, което предлага оборудването. В някои случаи това означава, че възвръщаемостта на инвестицията в роботизирани манипулатори може да бъде ограничена, ако се налага честа смяна на хващачите.

Ако фабриката се нуждае от манипулатор за няколко работни потока, които изискват различни хващачи или крайни изпълнителни устройства, то времето, необходимо за смяната на тези инструменти, може да се натрупа и да компенсира за времето, което предприятието спестява от внедряването на робота на първо място.

Целта на plug-and-play хващачите е да улеснят настройката на оборудването. Тези хващачи могат просто да бъдат подменени, когато това е необходимо. Обикновено подмяната им изисква минимални технологични познания от страна на оператора, като за извършването й не са необходими никакви специални инструменти и компоненти като адаптери. Това ги прави много подходящи за колаборативни роботи, тъй като могат допълнително да подобрят лекотата на употреба на робота.

Стратегията за plug-and-play дизайн също допринася в значителна степен за минимизиране на престоите, необходими за подмяната на един хващач с друг хващач или с друго крайно изпълнително устройство.

Много от съвременните хващачи са проектирани така, че да са съвместими с широка гама от марки роботи. Това означава, че дори във фабрики, в които се експлоатират роботи от разнообразие от производители, същите хващачи могат да се използват за всички или за повечето от машините. Това може да допринесе за допълнително улесняване на преоборудването на роботите и редуциране на разходите за хардуерни компоненти.

 

Нови подходи към вакуумното захващане

Ново поколение вакуумни хващачи не изисква доставка на въздух от външен източник. Резултатите от това са, че тези хващачи са по-безшумни, по-енергийноефективни и са с по-малки размери. Изследователи от Университета на Саарланд разработват “изкуствени мускули”, за да създадат всмукване без вакуум, генериран от сгъстен въздух. Технологията е базирана на свойството на никел-титанова сплав да “запомня” собствената си оригинална форма и да си я възвръща след деформация. Тя има потенциала да подобри адаптируемостта на крайните изпълнителни устройства, така че те да могат да бъдат препрограмирани бързо за нови детайли, без да е нужно прекъсване на работния процес, или да могат да се настроят сами, използвайки алгоритми за машинно самообучение.

За да се генерира и освободи мощният вакуум, е необходим единствено кратък електрически импулс. По този начин манипулаторът може да повдига обекти и да ги придвижва свободно във всички посоки. За да конструират механизма на вакуумния хващач, изследователите оформят мускула от снопове ултратънки нишки от сплавта около тънък метален диск, който може да се обръща нагоре или надолу. Металният диск е прикрепен към гумена мембрана и когато към нишките се приложи електрически импулс, те се свиват и дискът променя позицията си, издърпвайки мембраната, която, ако е в контакт с плоска гладка повърхност, създава силен вакуум.

Благодарение на сензорните свойства на никел-титановите нишки хващачът може да “усети”, ако обектът не е захванат сигурно. В такива случаи той отговаря и захватът на пръстите се затяга. Хващачът може също да изпраща предупреждения при малфункция или умора на материала.


Вижте още от Роботика


Ключови думи: роботи, хващачи, магнитни хващачи, вакуумни хващачи, колаборативни роботи, коботи



Редактор на статията:

Диляна Йорданова

Диляна Йорданова

Отговорен редактор

  • Завършва специалност "Инженерна екология" в Химикотехнологичен и металургичен университет;

  • Заема длъжността "Отговорен редактор" в издателство TLL Media от 2020 г.;

  • Разполага с над 10 години опит в създаването на съдържание и писането на научни статии.

    Диляна Йорданова в LinkedIn

Top