Krajnji efektor robota
U robotici, krajnji efektor je uređaj na kraju robotske ruke, dizajniran za interakciju sa okolinom. Tačna priroda ovog uređaja zavisi od primene robota.
U strogoj definiciji, koja potiče od serijskih robotskih manipulatora, krajnji efektor označava poslednju kariku (ili kraj) robota. Na ovoj krajnjoj tački, alati su pričvršćeni. U širem smislu, krajnji efektor se može posmatrati kao deo robota koji je u interakciji sa radnim okruženjem. Ovo se ne odnosi na točkove mobilnog robota ili stopala humanoidnog robota, koji nisu krajnji efektori, već deo mobilnosti robota.
Kategorije robotskih hvatača
urediKrajnji efektori se mogu sastojati od hvataljke ili alata. Kada se govori o robotskom hvatanju, postoje četiri opšte kategorije robotskih hvatača: [1]
- Impaktivni: čeljusti ili kandže koje se fizički hvataju direktnim udarom na predmet.
- Ingresivni: igle ili kvačice koje fizički prodiru u površinu predmeta (koriste se u rukovanju tekstilom, ugljenikom i staklenim vlaknima).
- Astrikcijski: sile privlačnosti koje se primenjuju na površinu objekta (bilo pomoću vakuuma, magneta ili elektroadhezije).
- Kontigutivni: zahteva direktan kontakt da bi se ostvarila adhezija (kao što je lepak, površinski napon ili zamrzavanje).
Ove kategorije opisuju fizičke efekte koji se koriste za postizanje stabilnog zahvata između hvataljke i predmeta koji treba uhvatiti. [2]
 SMC UK: XT661 Beskontaktna hvataljka YouTube video | |
| Bernulijeva hvataljka Festo OGGB YouTube video | |
| Bernulijeva hvataljka ZNC serija YouTube video |
Industrijske hvataljke mogu koristiti mehanička, usisna ili magnetna sredstva. Vakumske čaše i elektromagneti dominiraju u automobilskoj industriji i rukovanju metalnim limovima. Bernulijeve hvataljke iskorišćavaju protok vazduha između hvataljke i dela, pri čemu sila podizanja dovodi hvataljku i deo da se zatvaraju (koristeći Bernulijev princip). Bernulijeve hvataljke su vrsta beskontaktnih hvataljki; objekat ostaje zatvoren u polju sile koje generiše hvataljka bez da dođe u direktan kontakt sa njim. Bernulijeve hvataljke su usvojene u rukovanju fotonaponskim ćelijama, rukovanju silikonskim pločicama i u tekstilnoj i kožnoj industriji.
Drugi principi se manje koriste u makro skali (veličina dela >5 mm), ali su u poslednjih deset godina pokazali zanimljive primene u mikro rukovanju. Drugi usvojeni principi uključuju: Elektrostatičke hvataljke i Van der Valsove hvataljke zasnovane na elektrostatičkim naelektrisanjem (tj. Van der Valsova sila); kapilarne hvataljke; kriogene hvataljke, na bazi tečnog medijuma; ultrazvučne hvataljke; i laserske hvataljke, pri čemu su poslednja dva principa su beskontaktno hvatanje. Elektrostatičke hvataljke koriste razliku naelektrisanja između hvataljke i dela ( elektrostatička sila) koju često aktivira sam hvatač, dok se van der Valsovi hvataljke zasnivaju na niskoj sili (još uvek elektrostatičkoj) atomske privlačnosti između molekula hvatača i molekula objekta.
Kapilarna hvataljka koriste površinski napon tečnog meniskusa između hvataljke i dela za centriranje, poravnanje i hvatanje dela. Kriogene hvataljke zamrzavaju malu količinu tečnosti, pri čemu nastali led obezbeđuje potrebnu silu za podizanje i rukovanje predmetom (ovaj princip se takođe koristi u rukovanju hranom i hvatanju tekstila).
Još složeniji su ultrazvučni hvatači, gde se stojeći talasi pritiska koriste za podizanje dela i zarobljavanje na određenom nivou (primer levitacije su i na mikro nivou, pri rukovanju zavrtnjima i zaptivkama, i na makro skali, u rukovanju solarnim ćelijama ili rukovanje silicijum-vaflom), i laserski izvor koji proizvodi pritisak dovoljan da uhvati i pomeri mikrodelove u tečnom medijumu (uglavnom ćelije). Laserske hvataljke su poznate i kao laserske pincete .
Posebna kategorija frikcionih hvataljki-čeljusti su hvataljka za igle. One se nazivaju intruzivne hvataljke, koje koriste i trenje i zatvaranje oblika kao standardne mehaničke hvataljke.
Najpoznatiji mehanički hvatač može biti sa dva, tri ili čak pet prstiju.
Krajnji efektori koji se mogu koristiti kao alati služe za različite namene, uključujući tačkasto zavarivanje u sklopu, farbanje sprejom gde je neophodna uniformnost boje i druge svrhe gde su uslovi rada opasni za ljudska bića. Hirurški roboti imaju krajnje efektore koji su posebno proizvedeni za tu svrhu.
Mehanizam hvatača
urediUobičajeni oblik robotskog hvatanja je zatvaranje silom.
Generalno, mehanizam za hvatanje se vrši pomoću hvataljki ili mehaničkih prstiju. Hvatači sa dva prsta obično se koriste za industrijske robote koji obavljaju specifične zadatke u manje složenim aplikacijama.[traži se izvor] Prsti su zamenljivi.[traži se izvor]
Dva tipa mehanizama koji se koriste u hvatanju sa dva prsta uzimaju u obzir oblik površine koju treba uhvatiti i silu potrebnu za hvatanje predmeta.
Oblik površine za hvatanje prstiju može se izabrati prema obliku predmeta kojima se manipuliše. Na primer, ako je robot dizajniran da podiže okrugli predmet, oblik površine hvatača može biti njegov konkavni utisak kako bi hvat bio efikasan. Za kvadratni oblik, površina može biti ravan.
Sila potrebna za hvatanje predmeta
urediIako postoje brojne sile koje deluju na telo koje je podigla robotska ruka, glavna sila je sila trenja. Površina za hvatanje može biti izrađena od mekog materijala sa visokim koeficijentom trenja tako da se površina predmeta ne ošteti. Robotska hvataljka mora da izdrži ne samo težinu predmeta već i ubrzanje i kretanje koje je uzrokovano čestim kretanjem predmeta. Da bi se saznala sila potrebna za hvatanje predmeta, koristi se sledeća formula
| je | sila potrebna za hvatanje predmeta, | |
| je | masa objekta, | |
| je | ubrzanje objekta, | |
| je | koeficijent trenja i | |
| je | broj prstiju u hvataljci. |
Potpunija jednačina bi objasnila pravac kretanja. Na primer, kada se telo pomeri nagore, protiv gravitacione sile, potrebna sila će biti veća od one prema gravitacionoj sili. Dakle, uvodi se još jedan termin i formula postaje:
Za mnoge fizički interaktivne zadatke manipulacije, kao što je pisanje i rukovanje šrafcigerom, može se primeniti kriterijum hvatanja u vezi sa zadatkom kako bi se izabrala hvatanja koja su najprikladnija za ispunjavanje specifičnih zahteva zadatka. Predloženo je nekoliko metrika kvaliteta hvatanja orijentisanih na zadatak [3] da bi se vodilo izbor dobrog shvatanja koje bi zadovoljilo zahteve zadatka.
Primeri
urediKrajnji efektor robota za montažnu traku obično bi bila glava za zavarivanje ili pištolj za prskanje boje . Krajnji efektor hirurškog robota može biti skalpel ili drugi alat koji se koristi u hirurgiji. Drugi mogući krajnji efektori mogu biti alatne mašine kao što su bušilica ili glodala . Krajnji efektor na robotskoj ruci spejs šatla koristi uzorak žica koje se zatvaraju poput otvora kamere oko ručke ili druge tačke hvatanja.[traži se izvor]
-
Primer osnovnog krajnjeg efektora -
Krajnji efektor za tačkasto zavarivanje -
Krajnji efektor za lasersko zavarivanje
-
Krajnji efektor za popravku i posmatranje koji se koristi u svemiru -
Veoma sofisticiran pokušaj reprodukcije krajnjeg efektora zatvaranja ljudske ruke
Vidi još
urediReference
uredi- ^ Monkman, G. J.; Hesse, S.; Steinmann, R.; Schunk, H. (2007). Robot Grippers. Wiley-VCH. str. 62. ISBN 978-3-527-40619-7.
- ^ Fantoni, G.; Santochi, M.; Dini, G.; Tracht, K.; Scholz-Reiter, B.; Fleischer, J.; Lien, T.K.; Seliger, G.; Reinhart, G. (2014). „Grasping devices and methods in automated production processes”. CIRP Annals - Manufacturing Technology. 63 (2): 679—701. doi:10.1016/j.cirp.2014.05.006.
- ^ Lin, Yun; Sun, Yu (2015). „Grasp planning to maximize task coverage”. The International Journal of Robotics Research. 34 (9): 1195—1210. doi:10.1177/0278364915583880.
