Przegląd rozwiązań konstrukcyjnych manipulatorów i głównych obszarów ich zastosowań

• Autorzy: Nowosadzki Michał , Typiak Andrzej , Muszyński Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.8772

Warianty tytułu

Review of design solutions for manipulators and main areas of their application

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Manipulatory to osprzęty robocze, w których kilka członów połączonych jest przegubami. Najczęściej stosowaną strukturą kinematyczną jest struktura szeregowa, której końcowy element stanowi efektor w postaci głowicy technologicznej lub chwytaka. Do napędu manipulatorów stosuje się zazwyczaj jeden z trzech rodzajów układów napędowych: pneumatyczny, elektryczny lub hydrostatyczny. Obszar zastosowań takich osprzętów jest bardzo szeroki i determinuje go rodzaj wykorzystywanych efektorów, struktura kinematyczna, układ napędowy, a także platforma bazowa - stacjonarna lub mobilna. Od tego typu konstrukcji wymaga się możliwości realizacji zróżnicowanych zadań, w których konieczne jest, aby efektor dysponował wielopłaszczyznowym spektrum ruchów. Dodatkowo wskazana jest duża precyzja ruchu. Wieloczłonowa konstrukcja o dużym stopniu swobody zapewnia manipulatorom wiele możliwości roboczych, ale jednocześnie sprawia trudności w efektywnym wykorzystaniu przy operowaniu manualnym. Stąd najczęściej wykorzystuje się je w robotach, w których część lub wszystkie ruchy są sterowane w sposób zautomatyzowany. Manipulatory zabudowane na platformie stacjonarnej (manipulatory robotyczne) są szeroko rozpowszechnione jako m.in. roboty przemysłowe, medyczne, badawcze. Szczególną grupą są manipulatory montowane na platformach mobilnych, zwane robotami mobilnymi. Najczęściej wykorzystuje się je do zadań specjalnych takich jak działania militarne oraz ratunkowe, a także do eksploracji trudno dostępnych terenów badawczych. Manipulatory te muszą być zdolne do przenoszenia dużych obciążeń, posiadać szeroki zakres obszaru roboczego i możliwość generowania dużych sił udźwigu. Wykorzystywanie ich do czynności niebezpiecznych chroni człowieka przed ryzykiem utraty życia lub zdrowia, a poprzez to podnosi efektywność wykonywanych prac. W ostatnich latach obserwuje się intensywny rozwój układów sterowania tego typu konstrukcji.

EN

Manipulators are multi-part constructions whose members are connected by joints. The most common kinematic structure is the series structure. The effector at the end of the structure is a process head or a gripper. The most commonly used kinematic structure is a series structure, and the effector at the end of it is a technological head or a gripper. The area of application of manipulators is very wide and it de-termines the type of tools used, the kinematic structure, the drive system, and the base platform ‒ stationary or mobile one. As industrial, medical, and research robots there are used the manipulators built on a stationary platform. A construction of this type requires a high degree of repeatability and preci-sion in the movements performed. A multi-part structure with a large number of degrees of freedom provides the manipulators with a large working capacity, but at the same time makes it difficult to use them effectively for manual operation. This is why they are most commonly used for robots in which some or all movements are controlled automatically. Manipulators, mounted on mobile platforms, are a special group, called in short mobile robots. They are most often used for special tasks, such as military and rescue operations, as well as for the exploration of hard-to-reach research areas. Manipulators used there must be able to carry heavy loads, have a wide range of workspace and the ability to generate large lifting forces. Their use for dangerous activities protects people from the risk of loss of their life or health, and thus it increases the efficiency of the work. In recent years, there has been observed an intensive development in constructions of this type.

Słowa kluczowe

PL

inżynieria mechaniczna; manipulator; efektor; robot mobilny; układ napędowy; układ sterowania

EN

mechanical engineering; manipulator; effector; mobile robot; drive system; control system

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 70, nr 3
• Strony: 71--94
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., il., rys.

Twórcy

autor

Nowosadzki Michał

• doktorant, Wojskowa Akademia Techniczna, ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0003-0049-3338

autor

Typiak Andrzej

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Instytut Robotów i Konstrukcji Maszyn, ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0003-1992-015X

autor

Muszyński Tomasz

• Wojskowa Akademia Techniczna, Zespół Analiz i Ekspertyz, ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0001-6119-7896

Bibliografia

• [1] Piątek Z., Dwa centra szkoleniowe Universal Robots w Polsce, Industry 4.0, 21.05.2019, https://przemysl-40.pl/index.php/2019/05/21/dwa-centra-szkoleniowe-universal-robots-w-polsce/ [dostęp: 12.01.2022].
• [2] Galal Rabie M., Fluid power engineering, Wydawnictwo McGraw-Hill, New York 2009.
• [3] Strona AutomatykaOnline.pl, artykuł Roboty i manipulatory, https://automatykaonline.pl/Artykuly/Robotyka/Roboty-i-manipulatory [dostęp: 12.01.2022].
• [4] Maciejewska E., Polskie łaziki marsjańskie docenione na świecie!, Bankomania, 6.06.2016, https://bankomania.pkobp.pl/bankopasje/odpowiedzialnosc-spoleczna/polskie-laziki-marsjanskie-docenione-na-swiecie/ [dostęp: 12.01.2022].
• [5] Robot Florian, strona firmy Hydromega, https://hydromega.com.pl/badania_i_rozwoj/florian/ [dostęp: 12.01.2022].
• [6] Laurisz M., Łódzkie Centrum Medyczne Salve Medica jako pierwsze w Polsce zakupiło od firmy CMR Surgical robota chirurgicznego nowej generacji Versius, IT Reseller, 24.08.2021, https://itreseller.com.pl/lodzkie-centrum-medyczne-salve-medica-jako-pierwsze-w-polsce-zakupilood-firmy-cmr-surgical-robota-chirurgicznego-nowej-generacji-versius/ [dostęp: 12.01.2022].
• [7] Klasyfikacja układów manipulacyjnych i robotów, portal Strefa inżyniera.pl, https://strefainzyniera.pl/artykul/11587/klasyfikacja-ukladow-manipulacyjnych-i-robotow [dostęp: 12.01.2022].
• [8] Strona Vertistire.com.au, informacje o narzędziu Dalmec Partner – PS, https://vertistore.com.au/dalmec-products/dalmec-partner-ps/ [dostęp: 12.01.2022].
• [9] Napędy robotów przemysłowych – rodzaje, zastosowanie, Wiedza EBMiA.pl, 20.03.2020, https://www.ebmia.pl/wiedza/porady/automatyka-porady/napedy-robotow-przemyslowych/ [dostęp: 12.01.2022].
• [10] Rodzaje robotów przemysłowych i ich zastosowanie, Wiedza EBMiA.pl, 4.04.2020, https://www.ebmia.pl/wiedza/porady/automatyka-porady/rodzaje-robotow-przemyslowych/ [dostęp: 12.01.2022].
• [11] Portal Pinerest, informacje o robocie INSPECTOR oraz zdjęcie, https://www.pinterest.es/pin/737534876446712495/ [dostęp: 12.01.2022].
• [12] Armesto L., Computing the workspace of a 6 DoF Robot arm. CoppeliaSim (V-REP), film w serwisie YouTube, 28.06.2020, https://www.youtube.com/watch?v=w4hqVeXa4e4 [dostęp: 12.01.2022].
• [13] Pizoń A., Elektrohydrauliczne analogowe i cyfrowe układy automatyki, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1995.
• [14] Zakład Automatyki i Elktorniki CHIP, https://www.chip-elektronika.pl/blog/rodzaje-robotow-przemyslowych/ [dostęp: 12.01.2022].
• [15] Krogul P., Badania wpływu hydrostatycznego układu napędowego na trajektorię narzędzia manipulatora robota inżynieryjnego, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa 2019.
• [16] Viper manipulator, strona firmy Kraft TeleRobotics, http://krafttelerobotics.com/products/viper.htm [dostęp: 12.01.2022].
• [17] Pneumatic manipulator for drums, strona firmy Dalmec, https://com/pneumatic-manipulator-for-drums/ [dostęp: 12.01.2022].
• [18] Strona Trade Korea, HYDRA-MP(HYDraulic Robot Arm ‒ ManiPulator), https://www.tradekorea.com/product/detail/P357081/41805/HYDRA -MP(HYD raulic-Robot-Arator).html?minisiteprodgroupno=41805 [dostęp: 12.01.2022].
• [19] https://www.researchgate.net/profile/Dominika-Krzyszczyk/publication/344491564_Virtual_Arm_Prosthetic_PL_version_Wirtualna_proteza_ramienia/links/5f7c3c4d92851c14bcb17445/Virtual-Arm-Prosthetic-PL-version-Wirtualna-proteza-ramienia.pdf [dostęp: 12.01.2022].
• [20] Chwytaki siłowe, Robotyka.pl, https://robotyka.pl/4-1-1-chwytaki-sil; Jest kolejna wersja polskiego łazika marsjańskiego, [dostęp: 12.01.2022].
• [21] https://docs.pickit3d.com/en/2.1/robot-integrations/techman/pick_and_place_program.html [dostęp: 12.01.2022].
• [22] http://www.chwytaki.com.pl/artykul/4552/jak-dobrac-wlasciwy-chwytak/ [dostęp: 12.01.2022].
• [23] Robot „Florian”, Samorząd Studencki WAT, profil na Facebooku, 3.04.2018, https://www.facebook.com/SamorzadWAT/photos/wato-wiedzie%C4%87naukowcy-z-wojskowej-akademii-technicznejkonstruuj%C4%85-zdalnie-sterow/1005157039625082/ [dostęp: 12.01.2022].
• [24] E-raport MSPO 3/2010 – Roboty z WAT, Agencja lotnicza Altair, 7.09.2010, https://www.altair.com.pl/e-report/view?article_id=228 [dostęp: 12.01.2022].