Робот-манипулятор — это роботизированная рука, механизм, предназначенный для манипулирования или перемещения материалов, инструментов и детали без прямого контакта с человеком. Большинство роботов-манипуляторов представляют собой легкие устройства, которые позволяют людям взаимодействовать с объектами в окружающей среде в полной безопасности. Иногда материал может быть опасным или радиоактивным, или он может просто находиться в недоступном месте. Роботы-манипуляторы напоминают роботизированные руки и состоят из нескольких сегментов. Они используются в промышленности для эффективного выполнения таких задач, как сборка, сварка, обработка поверхности и сверление.
Сегментированные руки могут захватывать и перемещать объекты под контролем человека. Каждый коммерческий робот-манипулятор состоит из двух отдельных элементов — контроллера и руки манипулятора. Большинство этих рук имеют шесть степеней свободы и фирменный контроллер. Руки отличаются друг от друга тем, как различные компоненты расположены для обеспечения определенного типа производительности. Производительность манипулятора оценивается такими характеристиками, как его точность, вес полезной нагрузки и скорость. Досягаемость и ловкость также измеряются при принятии решений относительно производительности робота-манипулятора.
Досягаемость — это мера степени, в которой манипулятор охватывает рабочее пространство. Ловкость – это свойство углового смещения суставов в руке. Вес полезной нагрузки указывается производителем, а также учитывает грузоподъемность при различных условиях досягаемости и скорости. Способность руки повторять движение или повторяемость измеряется, чтобы получить точное представление о точности руки. Методы моделирования и тестирования движения используются для проверки параметров производительности для различных приложений.
Различные комбинации звеньев и соединений приводят к различным типам манипуляторов. Жесткие детали, соединяющие суставы, называются звеньями. Шарниры позволяют звеньям двигаться, и они могут быть линейными или поворотными. Линейные механические соединения допускают невращательное движение только между соседними звеньями. Однако поворотные соединения позволяют вращаться соединительным звеньям.
Например, робот-манипулятор цилиндрического типа изготавливается с линейными соединениями, которые соединены с базовым вращающимся соединением. Декартовый робот или портальная конфигурация состоит из линейных шарниров в руке. Полярная конфигурация состоит из комбинации как линейных, так и поворотных соединений. Напротив, у шарнирного робота-манипулятора есть рука, звенья которой соединены поворотными шарнирами.
По сути, манипулятор можно представить как запястье, соединенное с рукой и телом. Запястье имеет несколько компактных суставов и используется для ориентации частей. Рука и тело используются для манипулирования инструментами или частями в рабочем пространстве. Последний может быть сконфигурирован способами, подходящими для различных типов приложений.
Многие манипуляторы можно закрепить практически на любой поверхности. Некоторые манипуляторы дошли до того, что запястья содержат захватывающие механические пальцы. Это позволяет роботу-манипулятору поднимать такой хрупкий объект, как яйцо. Некоторые манипуляторы также поставляются с передовым программным обеспечением, которое позволяет легко управлять ими с компьютера или интегрировать с другими системами.