Jste zde

Průmyslový robot Adept Quattro pro třídění a balení produktů

Antonín Vojáček, 20. Srpen 2008 - 22:40

Robotizace průmyslu postupuje mílovými kroky a zatímco dříve si inteligentní průmyslové roboty mohly dovolit jen velké firmy a společnosti, dnes je nabídka menších robotů již velmi široká. To bylo vidět na letošních veletrzích INTERPACK 2008 a SALIMA 2008, kde bylo možné vidět v provozu manipulační a třídící roboty nejen pro potravinářský průmysl. Nejvíce mě pak zaujal 4-ramenný třídící robot Adept Quattro, který se prodává i v ČR.

Nevím jak ostatní návštěvníci zmíněných veletrhů INTERPACK 2008 a SALIMA 2008, ale já jsem byl "unešený" funkcí 4-ramenného třídicího robota Adept Quattro americké společnosti Adept technology inc., který umožňuje na základě zadaných rozpoznávacích znaků velmi rychle vyhledávat ty správné konkrétní produkty na běžícím dopravním páse ze shluku různý produktů a přenášet je na jiné pásy nebo přesně umisťovat do krabiček. Například vybírat různé bonbóny převážené na dopravníku a umísťovat je přesně na pro ně určená místa například v bonboniéře. A právě v potravinářství v podobných aplikacích ve výrobnách s velmi rychlou produkcí a objemem produktů je asi hlavní uplatnění tohoto robota. Jak jsem viděl na vlastní oči, tak rychle vybírat správné produkty, třídit je a ukládat na příslušná místa rozhodně žádný pracovník ani pracovnice nedokáže. Dle mého názoru může takový robot v každém okamžiku nahradit až 4 usilovně pracující zaměstnance a to nezvažuji fakt, že robot může pracovat téměř 24 hodin, 365 dní v roce. Teď ale více k popisu a konstrukci samotného stroje.

Popis balicího robota Adept Quattro

Adept Quattro je paralelní robot speciálně navržený pro vysokorychlostní balení, dobalování produktů a manipulaci s materiály o hmotnosti do 2 kg (užitečné zatížení). Jde o robota, který disponuje unikátní mechanickou pohyblivou konstrukcí tvořenou soustavou čtyř zdvojených ramen na kloubových čepech s rotační uchopovací plošinou. Ta umožňuje velmi rychlé vybírání, přenášení a umisťování produktů. Ramena jsou poháněna čtyřmi stejnými elektromotory, které přes soustavu pák způsobují samotný poziční i rotační pohyb pracovní uchopovací plošiny. Systém je doplněn kamerovým systémem, kde na základě jeho obrazu se řídí výsledný pohyb. Velké zrychlení i výkon robot dosahuje ve velkém prostoru, v kruhové ploše o průměru až 1300 mm.

Uvnitř základního těla robota je již zabudovaná skříň výkonových zesilovačů/budičů motorů a jejich kompaktní řídící systém Smart Servo. To umožňuje jednoduchou instalaci robota a minimalizuje požadavek na prostor. Celého robota a jeho funkci pak ovládá externí řídící systém Adept SmartController CX, což je prakticky průmyslové PC s nainstalovaným řídícím softwarem. K němu se dle potřeby a při jeho nastavení připojuje PC s nainstalovaným AdeptWindows softwarem. PC však slouží jen k nastavení provozu robota a samotnou činnost již řídí samo průmyslový počítač a klasické PC může být odpojeno.

Čtyřramenný robot Adept Quattro s řídicím počítačem Adept SmartController CX

Systém robota Adept Quattro

Celý systém robota je tvořen následujícími částmi:


 
  • Základní tělo robota = Quattro robot Base
  • AIB (Amplifiers In Base)
  • Řídicí systém Adept SmartController CX s nainstalovaným softwarem
  • Kamerový systém Adept Vision s AVI nebo s AdeptSight rozhraním
  • Ovládací panel s E-STOP tlačítkem
  • AdeptWindows software pro OS Windows
  • Ethernet TCP/IP komunikace robota s PC

 

Quattro Robot Base

Základ robota tvoří masivní základní tělo (Base) z hliníkové slitiny, ve kterém jsou upevněny čtyři stejné motory (pod kryty motorů = Motor Cover) a výkonová řídící jednotka AIB (Amplifiers-In-Base). Přímo na hřídele motorů jsou připojená 4 krátká hlavní masivní vnitřní ramena (Inner Arm) z uhlíkatých vláken. Na každé hlavní rameno jsou pak přes kulové čepy připojena 2 subtilní koncová vnější ramena (Outer Arms), která jsou společně spojena zajímavou rotační plošinou (Platform) se spojkou pro připevnění uchopovacích nástrojů (Tool Flange). Plošina, která je čistě mechanická (tzn. neobsahuje žádné další motorky), přes důmyslnou soustavu pák a čepů převádí pohyb (natáčení) všech 4 motorů na kartézský pravoúhlý plošný pohyb plošiny a Theta rotaci spojky nástroje robota. Podle provedení konstrukce plošiny se dosahuje otáčení spojky buď pouze o +/- 50 °, ale při větší otáčecí síle (tedy i uchopovací síle) nebo v rozsahu +/- 180°, ale s menší silou. Zatímco v první variantě je upevňovací spojka přímo připevněna na čepové spojení a otáčení plošiny se na ni přenáší v poměru 1:1, v druhém případě se využívá řemenicový převod 4:1.

Základní tělo zároveň obsahuje čtyři montážní úchyty (Mounting Pads) pro upevnění na nosný rám. Robot se tedy upevňuje k nosné konstrukci zespodu jako podvěs.

Detailní fotografie hlavního vnitřního ramene robota (vlevo) a provedení kloubu mezi hlavním a dvojitým koncovým ramenem (vpravo)

Jednotka Adept AIB

Část robota označená jako AIB (Amplifiers In Base) přestavuje výkonovou regulační jednotku pro řízení pohybu, tedy konkrétně elektromotorů ramen. Je tvořena výkonovými elektronickými obvody zesilovačů/budičů motorů a ovládaní řídícím systémem Smart Servo pro přesnou regulaci pohybu v uzavřené smyčce (closed-loop servo control). Vše je společně vestavěno ve speciální žebrované skříni pro zajištění dostatečného chlazení všech výkonových prvků bez potřeby použití větráku. Mimo to jednotka poskytuje binární vstupy a výstupy pro potřeby přímého řízení a signalizace.

Jednotku Adept AIB charakterizuje:

  • Digitální vstupy/výstupy (12 / 8)
  • Bezvětrákové chlazení
  • Taktování řízení motorů frekvencí 8 kHz
  • Komutace sinusovým průběhem
  • Teplotní ochrana a měření teploty na všech motorech a zesilovačích

 

Otevřená skříň AIB regulační jednotky motorů

Řídicí počítač Adept SmartController CX

Adept SmartController CX je hlavní řídicí počítač pro řízení celé funkce robota a jeho naprogramování. Provádí tedy jak řízení výsledného pohybu ramen robota, tak zpracování obrazu z kamerového systému na jehož základě se robot orientuje, vybírá ty správné produkty a zařazuje je na správná místa (motion and vision controllers). Zároveň podporuje i možnost sledování nebo regulaci pohybu dopravníku. Komunikace mezi řídicí jednotkou motorů Adept SmartServo v AIB a právě řídicím počítačem probíhá prostřednictvím rozhraní IEEE 1394, zatímco jeho programování se provádí z běžného PC prostřednictvím klasického rychlého Ethernetového rozhraní s konektorem RJ-45 a s robotem dodávaného PC programu AdeptWindows pro OS Windows. Pro základní ovládání robota i bez připojeného PC je možné k hlavní řídící jednotce připojit ovládací panel (Front Panel). Řídící počítač se napájí ze zdroje 24 VDC.

Pro potřeby běhu robota je nutné propojení zesilovací a budicí jednotky Adept AIB a řídicí počítačové jednotky Adept SmartController prostřednictvím IEEE1394 kabelu

Technické parametry

  • Počet ramen: 4
  • Užitečné zatížení: max. 2 kg
  • Pracovní prostor
    • Plošný průměr: 1300 mm
    • Výška: standardně 250 mm, max. 500 mm
    • Rotace: +/- 180°
  • Opakovatelnost:
    • Pozice: +/- 0.1 mm
    • Úhlová: +/- 0.4°
  • Max. rychlost: 10 m/s
  • Max. zrychlení: 150 m/s2
  • Napájení:
    • 24 VDC
    • 230 VAC / 50 Hz
  • Krytí: IP65
  • Provozní teplotní rozsah: 1 - 40°C

 

Provozní rozsah robota Adept Quattro (pro zvětšení klikněte na příslušný obrázek)

Fotografie funkce robota ze veletrhu SALIMA 2008

Jako ukázková funkce robota na veletrhu SALIMA 2008 na stánku firmy TRIAPEX EXPORT představovala pravidelné vybírání přesně tvarovaných kousků pryže a jejich přesné umisťování na úzké černé odváděcí pásy. Ty je opět přiváděly na začátek velkého potravinářského PVC pásu, aby vznikl uzavřený ukázkový "koloběh". Zajímavé bylo koukat, že ačkoliv byly kousky na širokém páse různě náhodně poházené, robot nikdy neměl problém každý včas a přesně uchopit a umístit přesně na pro něj určené místo na odváděcím / vynášecím úzkém páse.

Pro zvětšení klikněte na příslušný obrázek

Závěr

Cílem tohoto článku bylo upozornit na zajímavou konstrukci průmyslového robota, který se vyznačuje neuvěřitelně rychlým 3D pohybem díky lehkým dvojitým ramenům z uhlíkových vláken a jen čtyřem elektromotorům. Z toho vyplývá, že regulace pohybu, resp. otáčení motorů je dost náročné jak na výpočet, tak i na samotné ovládání / buzení motorů. Pro bližší informace odkazuji na stránky výrobce www.adept.com a jeho podrobný datasheet / manuál www.adept.de/uploads/mit_download/Adept_Quattro_Users_Guide.pdf.

Antonín Vojáček
vojacek@ hwg.cz

DOWNLOAD & Odkazy

Hodnocení článku: 

Komentáře