หุ่นยนต์พิกัดคาร์ทีเซียน
หุ่นยนต์พิกัดคาร์ทีเซียน (เรียกอีกอย่างว่าหุ่นยนต์เชิงเส้น ) เป็นหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่มีแกนควบคุมหลักสามแกนเป็นเชิงเส้น (กล่าวคือเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงแทนที่จะหมุน) และตั้งฉากกัน[ 1 ]ข้อต่อเลื่อนทั้งสามสอดคล้องกับการเคลื่อนที่ของข้อมือขึ้น-ลง เข้า-ออก และไปข้างหน้า-ข้างหลัง ข้อดีอย่างหนึ่งของการจัดเรียงเชิงกลนี้คือช่วยลดความซับซ้อนของโซลูชันแขนควบคุมหุ่นยนต์ มีความน่าเชื่อถือและความแม่นยำสูงเมื่อทำงานในพื้นที่สามมิติ[ 2 ]ในฐานะระบบพิกัดหุ่นยนต์ มันยังมีประสิทธิภาพสำหรับการเคลื่อนที่ในแนวนอนและการวางซ้อนถังอีกด้วย[ 3 ]
การกำหนดค่า
หุ่นยนต์มีกลไกที่ประกอบด้วยข้อต่อแข็งที่เชื่อมต่อกันด้วยข้อต่อ ที่มีการเคลื่อนที่ เชิงเส้น (แบบปริซึมP ) หรือแบบหมุน (แบบหมุนR ) หรือการผสมผสานของทั้งสองแบบ[ 4 ] [ 5 ] ข้อต่อ แบบปริซึมPและข้อต่อแบบหมุนR ที่ทำงานอยู่ จะถูกขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ภายใต้การควบคุมที่ตั้งโปรแกรมได้เพื่อจัดการวัตถุเพื่อทำงานอัตโนมัติที่ซับซ้อน การเคลื่อนที่เชิงเส้นของข้อต่อแบบปริซึมP ที่ทำงานอยู่ อาจถูกขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์แบบหมุนผ่านเฟืองหรือรอก หุ่นยนต์พิกัดคาร์ทีเซียนถูกควบคุมโดย ข้อต่อ แบบปริซึมP ที่ทำงานอยู่ซึ่ง ตั้งฉาก กันและ อยู่ในแนวเดียวกับ แกน X, Y, Zของ ระบบพิกัดคา ร์ทีเซียน[ 6 ] [ 7 ] แม้ว่าจะไม่ใช่ 'หุ่นยนต์' อย่างแท้จริง แต่ เครื่องมือจัดการ ประเภทอื่น ๆเช่น เครื่องจักร ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์เชิงตัวเลข (CNC) เครื่องพิมพ์ 3 มิติหรือเครื่องพล็อตเตอร์ปากกา ก็มีการจัดเรียงทางกลแบบเดียวกันของ ข้อต่อ แบบปริซึม Pที่ทำงานอยู่ซึ่งตั้งฉากกัน
โครงสร้างร่วม
โซ่เดี่ยวของข้อต่อและจุดเชื่อมต่อเชื่อมต่อวัตถุที่เคลื่อนที่กับฐานของแขนกลแบบอนุกรมโซ่หลายเส้น (แขน) เชื่อมต่อวัตถุที่เคลื่อนที่กับฐานของแขนกลแบบขนาน [ 8 ] หุ่น ยนต์พิกัดคาร์ทีเซียนส่วนใหญ่เป็นแบบอนุกรมทั้งหมดหรือเป็นการผสมผสานระหว่างการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน อย่างไรก็ตาม มีหุ่นยนต์พิกัดคาร์ทีเซียนบางตัวที่ เชื่อมต่อแบบ ขนานทั้งหมด[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
ระดับความเป็นอิสระ
เนื่องจากหุ่นยนต์พิกัดคาร์ทีเซียนขับเคลื่อนด้วยข้อต่อปริซึมแบบแอคทีฟเชิงเส้นPหุ่นยนต์พิกัดคาร์ทีเซียนจึงมักจะจัดการวัตถุด้วยองศาอิสระ การแปลเชิงเส้น T เท่านั้น อย่างไรก็ตาม หุ่นยนต์พิกัดคาร์ทีเซียนบางตัวยังมีองศาอิสระการหมุนR อีก ด้วย[ 12 ]
การก่อสร้าง
โดยทั่วไป แกนแต่ละแกนของหุ่นยนต์พิกัดคาร์ทีเซียนจะเป็นแท่นเชิงเส้นที่ประกอบด้วยตัวขับเคลื่อน เชิงเส้น ซึ่งขนานกับแบริ่งเชิงเส้น ในเชิงเรขาคณิต ตัวขับเคลื่อนเชิงเส้นมักจะอยู่ระหว่างแบริ่งเชิงเส้นสองตัวที่เว้นระยะห่างกันเพื่อรองรับ แรง โมเมนต์แท่นเชิงเส้นสองแท่นที่ตั้งฉากกันและวางซ้อนกันจะประกอบเป็นโต๊ะ XYตัวอย่างของโต๊ะ XY ได้แก่ แกน XY ของเครื่องกัดหรือแท่นกำหนดตำแหน่งที่แม่นยำ อย่างน้อยหนึ่งแท่นเชิงเส้นของ หุ่นยนต์พิกัดคาร์ทีเซียน แบบคานยื่นจะได้รับการรองรับที่ปลายเพียงด้านเดียว โครงสร้างแบบคานยื่นช่วยให้เข้าถึงชิ้นส่วนได้ง่ายสำหรับการใช้งานแบบหยิบและวาง เช่นระบบอัตโนมัติในห้องปฏิบัติการเป็นต้น หุ่นยนต์พิกัดคาร์ทีเซียนที่มีส่วนประกอบแนวนอนได้รับการรองรับที่ปลายทั้งสองด้านบางครั้งเรียกว่าหุ่นยนต์แบบโครงสร้างคาน (gantry robot) ในทางกลศาสตร์ พวกมันคล้ายกับเครนแบบโครงสร้างคานแม้ว่าเครนแบบโครงสร้างคานโดยทั่วไปจะไม่ใช่หุ่นยนต์ก็ตาม หุ่นยนต์แบบโครงสร้างคานมักมีขนาดค่อนข้างใหญ่และอาจรองรับน้ำหนักบรรทุกได้มาก
แอปพลิเคชัน
การใช้งานหุ่นยนต์พิกัดคาร์ทีเซียนที่ได้รับความนิยม ได้แก่ เครื่องจักรควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ ( เครื่อง CNC ) และการพิมพ์ 3 มิติการใช้งานที่ง่ายที่สุดคือในเครื่องกัดและเครื่องพล็อตเตอร์ซึ่งเครื่องมือ เช่น เราเตอร์หรือปากกา จะเคลื่อนที่ไปตาม ระนาบ XYและยกขึ้นลงบนพื้นผิวเพื่อสร้างแบบที่แม่นยำ
เครื่องจักร แบบหยิบและวางเป็นอีกแอปพลิเคชันหนึ่งสำหรับหุ่นยนต์พิกัดคาร์ทีเซียน ตัวอย่างเช่น หุ่นยนต์คาร์ทีเซียนแบบโครงสร้างเหนือศีรษะถูกนำมาใช้สำหรับการโหลดและขนถ่ายชิ้นส่วนอย่างต่อเนื่องบน สายการผลิตเครื่องกลึง CNCโดยดำเนินการหยิบและวางแบบ 3 แกน(X, Y, Z)สำหรับโหลดหนักด้วยความเร็วสูงและความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งสูง โดยทั่วไปแล้ว หุ่นยนต์คาร์ทีเซียนแบบโครงสร้างเหนือศีรษะเหมาะสำหรับระบบอัตโนมัติ หลายระบบ [ 13 ]
ดูเพิ่มเติม
- รายชื่อซอฟต์แวร์สร้างแบบจำลอง 3 มิติ
- แขนหุ่นยนต์
- หุ่นยนต์ขนานแบบคาร์ทีเซียน
- CoreXYกลไกสำหรับการควบคุมการเคลื่อนที่สองมิติ