Как работает пневматический робот-манипулятор?

Мы не часто задумываемся об этом, но с помощью роботизированного оборудования создается много предметов, которые мы использовали каждый день. Задумывались ли вы, как работают эти устройства? Давайте подробнее рассмотрим некоторые аспекты работы пневматического робота-манипулятора.

Пять компонентов, необходимых для работы пневматического робота-манипулятора

Пневматический робот-манипулятор, как и любая другая пневматическая система, нуждается в пяти вещах, необходимых для работы. Все начинается с компрессора, который производит сжатый воздух. Затем он перемещается в резервуар, в котором хранится воздух. Далее клапаны контролируют поток воздуха. С помощью схемы управления клапанами сжатый воздух перемещается между частями манипулятора, которые необходимо привести в движение. Наконец, под действием давления воздуха на привод часть манипулятора перемещается.

Базовый манипулятор состоит из основания и нескольких исполнительных механизмов. Это число варьируется в зависимости от конструкции манипулятора.

Основание — это часть манипулятора, которая устанавливается на подготовленную поверхность и обеспечивает устойчивость всего манипулятора. Оттуда исполнительные механизмы — при это можно привести аналогию с устройством человеческой руки, — «плечо», «локоть», «предплечье», «запястье» и «кисть» дают роботу движение. Каждый механизм может контролироваться индивидуально, что позволяет более точно контролировать движения манипулятора.

Как пневматическая система приводит манипулятор в движение?

Привод в движение манипулятора можно поделить на 4 этапа. Во-первых, компрессор использует топливо (бензин, пропан) или электричество для выработки сжатого воздуха. Любой из них может служить источником питания для пневматической системы, накапливая потенциальную энергию. Из компрессора этот воздух перемещался в резервуар. Он хранится здесь до тех пор, пока роботизированный манипулятор не будет задействован, чтобы можно было использовать систему немедленно, а не ждать, пока воздушный компрессор создаст достаточное давление.

Клапаны в каждой части манипулятора определяют, как она будет двигаться. Подача и перекрытие воздуха определяет движение каждой части манипулятора.

Наконец, исполнительные механизмы превращают потенциальную энергию, создаваемую компрессором, в кинетическую энергию. Приводы могут быть запрограммированы на использование этой кинетической энергии для управления частями манипулятора в необходимых координатах. Сжатый воздух призван заменить электродвигатели и сервоприводы в манипуляторах, облегчая перемещение груза или манипуляции с собираемыми деталями.

Преимущества пневматических систем в робототехнике

Почему пневматические системы начинают постепенно вытесняют сервоприводы и электродвигатели в робототехнике?

Обслуживание пневматической системы намного проще. Если пневматический поршень выходит из строя, его легко заменить, и это займет меньше времени, чем ремонт электрической системы.

Пневматика также чрезвычайно точна. Систему можно запрограммировать на точность до 0,02 мм.

Пневматика также хорошо работает при экстремальных температурах, как в теплых, так и в холодных условиях. Стандартный рабочий диапазон пневматического манипулятора составляет от -40 °C до 120 °C.

Плюсы и минусы пневматического манипулятора

Эти манипуляторы можно использовать практически в любой отрасли промышленности, однако у них тоже есть свои недостатки. Вот некоторые плюсы и минусы использования пневматических манипуляторов:

Плюсы:

• Пневматическая система привода позволяет добиться большей мощности;
• Повышенная безопасность работы с пневмоманипуляторами. Если обнаружена неполадка, можно отключить подачу воздуха на отдельный манипулятор, не отключая его подачу на все предприятие;
• Меньше технического обслуживания — пневматическим манипуляторам требуются меньшие объемы обслуживания и их легче и дешевле ремонтировать в случае поломки.

Минусы:

• Управление скоростью перемещения частей манипулятора. У большинства пневматических манипуляторов есть две настройки подачи воздуха — включение и выключение подачи. Регулировать скорость перемещения частей манипулятора является довольно непростой задачей;
• Высокие долгосрочные эксплуатационные расходы. Несмотря на то, что пневмоманипуляторы могут быть более эффективными, в долгосрочной перспективе такое оборудование обходится дороже;
• Склонность к образованию конденсата. Как и любая система сжатого воздуха, пневматические манипуляторы могут быть подвержены вредному воздействию конденсата.

Промышленное применение пневматических манипуляторов

Роботизированные манипуляторы полезны для повторяющихся операций, которые могут быть слишком опасны для их выполнения людьми. Это может быть как сварка, так и производство компьютеров, обработка материалов, сборка агрегатов на линии.

Тот факт, что они популярны в производственной промышленности, не означает, что у роботизированных манипуляторов нет других применений. Их можно использовать, например, как помощника хирурга или для создания протезов в медицине.

Они также могут быть использованы в сфере развлечений для аниматроники. Имелись случая использования пневматических манипуляторов для автоматической уборки урожая в сельском хозяйстве. Каждый день пневматические манипуляторы делают нашу жизнь немного удобнее и безопаснее.