Robot a coordinate cartesiane
Un robot a coordinate cartesiane (noto anche come robot lineare) è un robot industriale i cui tre assi principali di controllo sono lineari (si muovono in linea retta anziché ruotare) e sono ad angolo retto tra loro.[1] I tre giunti scorrevoli corrispondono al movimento del polso verso l'alto, verso il basso, verso l'interno e verso l'esterno. Tra i vari vantaggi, questa disposizione meccanica semplifica la soluzione del sistema di controllo del robot. Ha un'elevata affidabilità e precisione quando opera nello spazio tridimensionale.[2] Come sistema di coordinate del robot, è efficace anche per gli spostamenti orizzontali e per l'impilamento dei contenitori.[3]
Configurazioni
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I robot hanno meccanismi costituiti da collegamenti rigidi collegati tra loro da giunti con movimento lineare (prismatico P) o rotatorio (rivoluzionario R), o combinazioni dei due.[4][5] I giunti prismatici attivi P e i giunti rotanti attivi R vengono azionati da motori sotto controllo programmabile per manipolare oggetti ed eseguire complesse attività automatizzate. Il movimento lineare dei giunti prismatici attivi può essere azionato da motori rotanti attraverso ingranaggi o pulegge. I robot a coordinate cartesiane sono controllati da giunti prismatici attivi P reciprocamente perpendicolari che sono allineati con gli assi X, Y, Z di un sistema di coordinate cartesiane.[6][7] Sebbene non siano propriamente dei "robot", anche altri tipi di manipolatori, come le macchine a controllo numerico computerizzato (CNC), le stampanti 3D o i plotter, presentano la stessa disposizione meccanica di giunti prismatici attivi P reciprocamente perpendicolari.
Topologia dei giunti
[modifica | modifica wikitesto]Una singola catena di collegamenti e giunti, collega un oggetto in movimento a una base di manipolatori seriali. Catene multiple (arti) collegano l'oggetto in movimento alla base dei manipolatori paralleli.[8] La maggior parte dei robot con coordinate cartesiane sono completamente seriali o una combinazione di collegamenti seriali e paralleli. Tuttavia, esistono alcuni robot con coordinate cartesiane che sono completamente connessi in parallelo.[9][10][11]
Gradi di libertà
[modifica | modifica wikitesto]Poiché sono azionati da giunti prismatici lineari attivi P, i robot a coordinate cartesiane solitamente manipolano oggetti con soli T gradi di libertà di traslazione lineare. Tuttavia, alcuni robot con coordinate cartesiane hanno anche gradi di libertà rotazionali R.[12]
Costruzione
[modifica | modifica wikitesto]Ciascun asse di un robot con coordinate cartesiane, solitamente è realizzato da una fase lineare costituita da un attuatore lineare geometricamente parallelo con cuscinetti lineari. L'attuatore lineare è solitamente posizionato tra due cuscinetti lineari distanziati tra loro per supportare i carichi di momento. Due piani lineari perpendicolari impilati uno sopra l'altro formano un piano XY. Esempi di piani XY includono gli assi XY delle fresatrici o delle tavole di posizionamento di precisione. In questi casi, almeno una delle fasi lineari dei robot con coordinate cartesiane a sbalzo è supportata solo da un'estremità. La costruzione a sbalzo garantisce l'accessibilità ai componenti per applicazioni pick-and-place come, ad esempio, l'automazione per il laboratorio. I robot con coordinate cartesiane, con l'elemento orizzontale supportato su entrambe le estremità, sono talvolta chiamati robot a portale; meccanicamente, assomigliano alle gru a portale, anche se queste ultime non sono generalmente robot. I robot a portale sono spesso piuttosto grandi e possono sostenere carichi pesanti.
Applicazioni
[modifica | modifica wikitesto]Le applicazioni più diffuse per i robot a coordinate cartesiane sono le macchine a controllo numerico computerizzato (macchine CNC) e la stampa 3D. L'applicazione più semplice è quella nelle fresatrici e nei plotter, dove uno strumento come una fresatrice o una penna si sposta lungo un piano XY e viene sollevato e abbassato su una superficie per creare un disegno preciso.
Un'altra applicazione dei robot con coordinate cartesiane sono le macchine di immagazzinamento automatico . Per esempio, i robot cartesiani a portale aereo vengono utilizzati per il carico e lo scarico continuo di pezzi su linee di produzione di torni CNC, eseguendo operazioni di prelievo e posizionamento a 3 assi (X, Y, Z) di carichi pesanti con prestazioni ad alta velocità ed elevata precisione di posizionamento. In generale, i robot cartesiani a portale aereo sono adatti a molti sistemi di automazione.[13]
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ^ (EN) Dan Zhang e Bin Wei, Mechatronics and Robotics Engineering for Advanced and Intelligent Manufacturing, Springer, 2016, p. 31, ISBN 978-3-319-33580-3.
- ^ (EN) Ma Mingtu e Zhang Yisheng, Advanced High Strength Steel And Press Hardening - Proceedings Of The 4th International Conference On Advanced High Strength Steel And Press Hardening (Ichsu2018), World Scientific, 2018, p. 526, ISBN 978-981-327-797-7.
- ^ (EN) Harry H. Poole, Fundamentals of Robotics Engineering, Van Nostrand Reinhold, 2012, p. 35, ISBN 978-94-011-7052-9.
- ^ John J. Craig, Introduction to robotics: mechanics and control, collana Addison-Wesley series in electrical and computer engineering: control engineering, 2. ed., [Nachdr.], Addison-Wesley, 1994, ISBN 978-0-201-09528-9.
- ^ Handbook of industrial robotics, 2. ed, Wiley, 1999, ISBN 978-0-471-17783-8.
- ^ Rene Descartes, Discourse on the method of rightly conducting the reason, and seeking truth in the sciences, in Annals of Neurosciences, vol. 16, n. 01, 1º gennaio 2009, pp. 17-21, DOI:10.5214/ans.0972.7531.2009.160108. URL consultato il 25 settembre 2024.
- ^ George P. Klubertanz e St. Louis University, Discourse on Method, Optics, Geometry, and Meteorology. By Rene Descartes. Trans, with Introd. Paul J. Olscamp:, in The Modern Schoolman, vol. 46, n. 4, 1969, pp. 370-371, DOI:10.5840/schoolman196946493. URL consultato il 25 settembre 2024.
- ^ Zoran Pandilov e Vladimir Dukovski, Improving the HSC Linear Motor Milling Machine Contouring Accuracy, in Key Engineering Materials, vol. 581, 2013-10, pp. 384-390, DOI:10.4028/www.scientific.net/KEM.581.384. URL consultato il 25 settembre 2024.
- ^ Clement M. Gosselin, Mehdi Tale Masouleh e Vincent Duchaine, Parallel Mechanisms of the Multipteron Family: Kinematic Architectures and Benchmarking, in Proceedings 2007 IEEE International Conference on Robotics and Automation, IEEE, 2007-04, DOI:10.1109/robot.2007.363045. URL consultato il 25 settembre 2024.
- ^ (EN) Grigore Gogu, Structural synthesis of fully-isotropic translational parallel robots via theory of linear transformations, in European Journal of Mechanics - A/Solids, vol. 23, n. 6, 2004-11, pp. 1021-1039, DOI:10.1016/j.euromechsol.2004.08.006. URL consultato il 25 settembre 2024.
- ^ (EN) Peter Wiktor, Coupled Cartesian Manipulators, in Mechanism and Machine Theory, vol. 161, 2021-07, p. 103903, DOI:10.1016/j.mechmachtheory.2020.103903. URL consultato il 25 settembre 2024.
- ^ (EN) G. Gogu, Structural synthesis of maximally regular T3R2-type parallel robots via theory of linear transformations and evolutionary morphology, in Robotica, vol. 27, n. 1, 2009-01, pp. 79-101, DOI:10.1017/S0263574708004542. URL consultato il 25 settembre 2024.
- ^ (EN) Danielle Collins, When Do You Need a Gantry Robot?, su Linear Motion Tips, 27 febbraio 2015. URL consultato il 25 settembre 2024.
Voci correlate
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