Un robot delta es un tipo de robot paralelo [2] que consta de tres brazos conectados a juntas universales en la base. La característica clave del diseño es el uso de paralelogramos en los brazos, que mantiene la orientación del efector final , en contraste con la plataforma Stewart que puede cambiar la orientación de su efector final. [3]
Los robots Delta tienen un uso popular en la recolección y el empaquetado en las fábricas porque pueden ser bastante rápidos, algunos ejecutan hasta 300 recolecciones por minuto. [4]
Historia
El robot delta (un robot de brazo paralelo) fue inventado a principios de la década de 1980 por un equipo de investigación dirigido por el profesor Reymond Clavel en la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL, Suiza). [5] Después de una visita a un fabricante de chocolate , un miembro del equipo quería desarrollar un robot para colocar bombones en sus paquetes. [6] El propósito de este nuevo tipo de robot era manipular la luz y los objetos pequeños a una velocidad muy alta, una necesidad industrial en ese momento.
En 1987, la empresa suiza Demaurex adquirió una licencia para el robot delta y comenzó la producción de robots delta para la industria del embalaje . En 1991 Reymond Clavel presentó su tesis doctoral 'Conception d'un robot parallèle rapide à 4 degrés de liberté', [7] y recibió el premio robot de oro en 1999 por su trabajo y desarrollo del robot delta. También en 1999, ABB Flexible Automation comenzó a vender su robot delta, el FlexPicker. A finales de 1999, Sigpack Systems también vendió robots delta.
En 2017, investigadores del Laboratorio de Microrobótica de Harvard lo miniaturizaron con actuadores piezoeléctricos a 0,43 gramos para 15 mm x 15 mm x 20 mm, capaz de mover una carga útil de 1,3 g alrededor de un espacio de trabajo de 7 milímetros cúbicos con una precisión de 5 micrómetros, alcanzando los 0,45 m. / s con aceleraciones de 215 m / s² y patrones repetidos a 75 Hz. [8]
Diseño
El robot delta es un robot paralelo , es decir, consta de múltiples cadenas cinemáticas que conectan la base con el efector final. El robot también puede verse como una generalización espacial de un enlace de cuatro barras . [9]
El concepto clave del robot delta es el uso de paralelogramos que restringen el movimiento de la plataforma final a una traslación pura, es decir, solo movimiento en la dirección X, Y o Z sin rotación.
La base del robot está montada sobre el espacio de trabajo y todos los actuadores están ubicados en ella. Desde la base, se extienden tres brazos articulados centrales. Los extremos de estos brazos están conectados a una pequeña plataforma triangular. La activación de los enlaces de entrada moverá la plataforma triangular a lo largo de la dirección X, Y o Z. La actuación se puede realizar con actuadores lineales o rotativos, con o sin reducciones ( accionamiento directo ).
Dado que todos los actuadores están ubicados en la base, los brazos pueden estar hechos de un material compuesto ligero . Como resultado de esto, las partes móviles del robot delta tienen una pequeña inercia . Esto permite velocidades muy altas y altas aceleraciones . Tener todos los brazos conectados entre sí al efector final aumenta la rigidez del robot, pero reduce su volumen de trabajo.
La versión desarrollada por Reymond Clavel tiene cuatro grados de libertad : [7] tres traslaciones y una rotación. En este caso, una cuarta pata se extiende desde la base hasta la mitad de la plataforma triangular dando al efector final un cuarto grado de libertad de rotación alrededor del eje vertical.
Actualmente se han desarrollado otras versiones del robot delta:
- Delta con 6 grados de libertad: desarrollado por la empresa Fanuc , sobre el que se coloca una cinemática en serie con 3 grados de libertad de rotación en el efector final
- Delta con 4 grados de libertad: desarrollado por la empresa Adept , que tiene 4 paralelogramos conectados directamente a la plataforma final en lugar de tener un cuarto tramo que viene en el medio del efector final
- Pocket Delta : desarrollado por la empresa suiza Asyril SA , una versión de 3 ejes del Delta Robot adaptada para sistemas de alimentación de piezas flexibles y otras aplicaciones de alta velocidad y alta precisión.
- Delta Direct Drive: un robot Delta de 3 grados de libertad que tiene el motor conectado directamente a los brazos. Las aceleraciones pueden ser muy elevadas, desde 30 [10] hasta 100 g .
- Delta Cube: desarrollado por el laboratorio universitario EPFL LSRO, un robot delta construido en un diseño monolítico, que tiene juntas de flexión-bisagra. Este robot está adaptado para aplicaciones de ultra alta precisión.
- Se han desarrollado varias disposiciones de "delta lineal" en las que los motores accionan actuadores lineales en lugar de girar un brazo. Tales arreglos delta lineales pueden tener volúmenes de trabajo mucho mayores que los arreglos delta rotacionales. [11] [12]
La mayoría de los robots delta utilizan actuadores giratorios. Recientemente se han utilizado actuadores lineales verticales (utilizando un diseño delta lineal) para producir un diseño novedoso de impresora 3D . [13] [14] Estas ofrecen ventajas sobre las impresoras 3D convencionales basadas en tornillos de avance de acceso más rápido a un volumen de construcción más grande por una inversión comparable en hardware.
Aplicaciones
Las industrias que aprovechan la alta velocidad de los robots delta son la industria del embalaje, la industria médica y farmacéutica. Por su rigidez también se utiliza para cirugía. Otras aplicaciones incluyen operaciones de ensamblaje de alta precisión en una sala limpia para componentes electrónicos. La estructura de un robot delta también se puede utilizar para crear controladores hápticos . [16] Más recientemente, la tecnología se ha adaptado a las impresoras 3D . Estas impresoras son más rápidas y se pueden fabricar por unos 200 dólares y compiten bien con las tradicionales impresoras cartesianas.
Referencias
- ^ "Sketchy, un robot de dibujo construido en casa" . Jarkman.
- ^ Bonev, I. (2001) Delta Parallel Robot - the Story of Success, artículo en línea disponible en http://www.parallemic.org/Reviews/Review002.html
- ^ Bonev, I. Los verdaderos orígenes de los robots paralelos. Artículo en línea disponible en http://www.parallemic.org/Reviews/Review007.html
- ^ http://www.botjunkie.com/2009/11/03/adept-quattro-is-fastest-ever-for-the-moment/
- ^ US 4976582
- ^ Laure-Anne Pessina (7 de marzo de 2012). Reymond Clavel, creador del Delta Robot reflexiona sobre su carrera ” . EPFL.
- ↑ a b Clavel, R. (1991) Conception d'un robot parallèle rapide à 4 degrés de liberté . Tesis doctoral, EPFL, Lausana, Suiza
- ^ Evan Ackerman (17 de enero de 2018). "El robot milliDelta de Harvard es pequeño y aterrador rápido" . Espectro IEEE .
- ^ Merlet, J.-P., Robots paralelos, Kluwer Academic Publishers, 2000.
- ^ Miller, K., "Modelado de dinámica y control basado en modelos del robot paralelo de accionamiento directo DELTA", Revista de robótica y mecatrónica, vol. 17, núm. 4, págs. 344-352, 1995.
- ^ "Galería de robots - prof. Reymond Clavel"
- ^ Reymond CLAVEL. "Robots parallèles"
- ^ Johann Rocholl (6 de febrero de 2012). "Rostock (impresora 3D robot delta)" . Thingiverse .
- ^ Mike Szczys (13 de julio de 2012). "Impresión 3D con un robot delta que parece simplificar el concepto" .
- ^ "Hoosier Daddy - La impresora 3D Delta más grande del mundo" . Mundo de la impresora 3D . Punchbowl Media. 23 de julio de 2014. Archivado desde el original el 26 de octubre de 2014 . Consultado el 28 de septiembre de 2014 .
- ^ Sunny Bains (8 de agosto de 2007). "Sensación de mundos virtuales" .