Robot kartezjański – zalety i możliwości zastosowania na uczelni

Automatyzacja jest integralną częścią przemysłu 4.0, a co za tym idzie – także edukacji przyszłych inżynierów. Jednym z efektywnych, ale i kosztownych urządzeń, jest robot kartezjański. Cena tego sprzętu zależy od producenta, z którego oferty zdecydujesz się skorzystać. Mimo to wiele zakładów wytwórczych i fabryk decyduje się na jego zakup. Wiąże się z tym szybki zwrot poniesionych kosztów poprzez wsparcie i usprawnienie produkcji. Z powodu popularności tego typu robotów w przemyśle, również uczelnie i szkoły doceniają wartość stanowisk edukacyjnych robotów kartezjańskich, dających możliwość kompleksowej nauki tych rozwiązań.

 

Spis treści:

 

Roboty kartezjańskie

Manipulator kartezjański to rodzaj urządzenia, które bazuje na kartezjańskim układzie współrzędnych, czyli trójwymiarowym systemie współrzędnych. Robot ten składa się z co najmniej trzech prowadnic liniowych umieszczonych wzdłuż osi kartezjańskich, umożliwiających mu poruszanie się po prostych liniach w trzech wymiarach. Co jeszcze warto wiedzieć o tym innowacyjnym rozwiązaniu? Ile stopni swobody ma robot kartezjański? I dlaczego warto zastanowić się nad jego zakupem?

Istnieją różne rodzaje robotów kartezjańskich, różniące się liczbą i typem napędów, kształtem ramion oraz wielkością przestrzeni roboczej. Poniżej wymieniamy kilka rodzajów tego typu sprzętów:

  • Roboty 3D – składają się z trzech napędów liniowych umieszczonych wzdłuż osi kartezjańskich, umożliwiających poruszanie się po prostych liniach w trzech wymiarach.
  • Roboty 2,5D – są to roboty, które poruszają się tylko w dwóch wymiarach (x, y), a trzeci napęd pozwala na regulowanie wysokości narzędzia. Są one zwykle mniejsze niż roboty 3D i stosowane do precyzyjnych zadań, takich jak rzeźbienie w drewnie czy produkcja mikroelementów.
  • Roboty SCARA – to rodzaj robotów kartezjańskich, które posiadają ramiona o kształcie litery „L”. Wyróżniają się one większą elastycznością i szybkością, ale zazwyczaj mniejszą przestrzenią roboczą niż roboty 3D i 2,5D. Są one często stosowane w przypadku takich zadań jak montaż i pakowanie.
  • Roboty hybrydowe – to sprzęty, które łączą w sobie cechy robotów kartezjańskich i tych zbudowanych z innych typów układów współrzędnych – np. z ramionami przypominającymi te charakterystyczne dla robotów SCARA.
  • Roboty mobilne – mają podwozie i koła umożliwiające im poruszanie się w przestrzeni. Są one stosowane w magazynach oraz halach produkcyjnych do przewozu towarów z punktu A do punktu B.

 

Można stwierdzić, że kartezjański układ współrzędnych jest podstawą działania omawianych rodzajów sprzętów oraz daje mnóstwo możliwości badawczych i naukowych. To między innymi stąd bierze się popularność robota kartezjańskiego. Cena także jest adekwatna do funkcjonalności.

 

Ile stopni swobody ma robot kartezjański?

Jak można określić, ile stopni swobody ma robot kartezjański? Liczba stopni swobody, jest to najmniejsza liczba niezależnych zmiennych, potrzebnych do jednoznacznego opisania układu – czyli w skrócie, jest to najmniejsza liczba napędów pozwalająca na poruszanie mechanizmem. Każdy z napędów umożliwia ruch robota wzdłuż jednej osi kartezjańskiej (x, y lub z), co pozwala na precyzyjne poruszanie się po prostych liniach. Oznacza to, że robot kartezjański może wykonywać ruchy w górę i w dół, w lewo i w prawo oraz do przodu i do tyłu.

W zależności od zastosowania sprzęt może mieć więcej niż trzy stopnie swobody. Na przykład – dodanie czwartego przegubu umożliwia ruch robota wokół osi pionowej, a piąty umożliwia skręcanie narzędzia wokół własnej osi. Robot kartezjański może wykonywać bardziej złożone ruchy, co zwiększa jego funkcjonalność i zastosowanie w różnych branżach.

 

Robot kartezjański i Gantry a układ współrzędnych

Zarówno robot kartezjański, jak i Gantry to roboty oparte na układzie współrzędnych kartezjańskich, co oznacza, że ich ruchy wykonywane są wzdłuż trzech osi (x, y, z). Różnią się one od siebie sposobem poruszania się po tych osiach.

Robot kartezjański ma trzy napędy obsługujące każdą z osi, co pozwala na precyzyjne poruszanie się po prostych liniach w trzech wymiarach. Jest on zazwyczaj stosowany do zadań wymagających dużego stopnia precyzji, takich jak obróbka materiałów, montaż lub pakowanie

Gantry, robot kartezjański w typie suwnicy, to rodzaj robota kartezjańskiego o nieco innej niż typowa budowie. Zazwyczaj składa się z dwóch pionowych kolumn (oś X) połączonych mostem, wzdłuż którego może poruszać się wózek jezdny (oś Y). Na wózku jezdnym zamontowany jest układ obsługujący poruszanie się końcówki robota w osi Z. W ten sposób Gantry pozwala na wykonywanie ruchów w trzech wymiarach, ale są one ograniczone do przestrzeni znajdującej się pomiędzy kolumnami. 

Gantry jest stosowany głównie do prac związanych z obróbką dużych elementów, takich jak czy wycinanie kształtów z pianki lub przenoszenie elementów.

 

Czym wyróżnia się robot kartezjański?

Czynnikiem wyróżniającym robota kartezjańskiego jest łatwość jego programowania, sterowania i obsługi. Każdy robot ma wyznaczony obszar roboczy w trzech osiach, po których może się poruszać. To zatem pozwala na stosunkowo proste rozpoczęcie pracy z takim robotem i naukę jego sterowania. Dzięki konieczności zaprogramowania zarówno napędów, jak i poruszania się w układzie współrzędnych, jest to doskonały sposób na naukę programowania robotów i układów automatyki.

W zależności od wdrożonych systemów napędowych robot kartezjański może być bardzo precyzyjnym urządzeniem. Sprawdza się zatem w aplikacjach, gdzie potrzebna jest minimalizacja ryzyka błędów wynikających z braku dokładności. Z drugiej strony, może być zastosowany do zadań wymagających przenoszenia dużych i ciężkich przedmiotów, o większym udźwigu, o czym wspominaliśmy wcześniej. Dzięki zastosowaniu manipulatorów robotycznych tworzymy zatem środowisko efektywne i dokładne, a zarazem szybsze.

 

Co zapewniają roboty kartezjańskie?

Zdecydowana część zalet pojawiła się w poprzednich częściach artykułu, teraz pora na ich podsumowanie:

  • poruszanie się wzdłuż osi z zadaną dokładnością, co umożliwia precyzyjne poziomowanie materiałów i innych elementów,
  • wykonywanie zadań wymagających powtarzalności i dokładności, a jednocześnie szybkości lub dużego udźwigu,
  • łatwe programowanie i kontrolowanie ruchów robota.

 

Dzięki takim cechom roboty kartezjańskie są ważnym elementem współczesnego przemysłu. Równie istotne okazuje się także przygotowanie i nauczanie studentów do pracy w tym obszarze. Ponadto taki manipulator sprawdzi się doskonale podczas prac badawczych oraz realizowania eksperymentów z obszaru automatyki.

 

Robot kartezjański w ofercie Edu4Industry

Jako jeden z najbardziej rozpoznawalnych dostawców innowacyjnych sprzętów dla studentów robotyki mamy również w ofercie roboty kartezjańskie. Cenę tego urządzenia poznasz, kontaktując się z naszymi specjalistami. 

Robot kartezjański w naszej ofercie to stanowisko dydaktyczne z 3-osiowym manipulatorem o napędzie elektrycznym. Dzięki niemu możesz zapoznać się z podstawami budowy, sterowania, programowania i realizacji ruchu tego typu układów z uwzględnieniem elementów zabezpieczenia strefy roboczej.

 

Sprawdź więcej informacji o produkcie: https://edu4industry.com/produkt/manipulator-kartezjanski/ 

 

Zapraszamy do skorzystania z oferty!

Skontaktuj się z nami