Välj och placera robot: hur det fungerar & urvalsguide|RBTIC

A välj-och-placera robotär ett automatiserat system som plockar upp ett objekt från en plats och placerar det på en annan enligt en programmerad eller beräknad sekvens. Enkelt uttryckt upptäcker den föremålet, bestämmer var och hur det ska hanteras, tar tag i det, flyttar det och släpper det vid målpositionen.

Snabb definition:En pick-and-place-robot överför upprepade gånger delar, produkter eller paket mellan definierade platser inom tillverkning, förpackning och logistik.

Det grundlägganderobotic val och platsarbetsflöde kan sammanfattas som:

Upptäck → Planera → Välj → Flytta → Plats → Verifiera

RBTIC Pick and Place Robot Workflow

Systemet känner först av objektet och dess position och planerar sedan den nödvändiga rörelsen. Den väljer objektet, flyttar det till destinationen, placerar det och verifierar att operationen slutfördes som förväntat innan nästa cykel påbörjas. Samma grundsekvens förekommer i uppgifter som sträcker sig från att flytta komponenter mellan produktionssteg till att lasta förpackade varor eller sortera artiklar i en logistikoperation.

Men en riktig val-och-lösning är mer än en robotarm. Det kompletta systemet kombinerar flera komponenter som ska fungera tillsammans som en koordinerad automationscell.

Om du planerar att välja-och-platsautomatisera, utforskaRBTIC välj-och-placera robotserierför att granska konfigurationer och specifikationer.

En robot är bara en del av en komplettvälj-och-placera systemet. I praktiken, arobotiskplocka och plats cellkombinerar sex funktionella lager:robotrörelse, grepp, avkänning, kontroll, materialpresentation och säkerhet/integration.

Varje lager löser olika problem. Robotarmen måste nå uppgiften, griparen måste på ett tillförlitligt sätt hantera produkten, sensorer måste identifiera vad som händer, regulatorn ska koordinera rörelsen och omgivande utrustning ska presentera produkter på ett förutsägbart sätt. Säkerhetssystem, bevakning, gränssnitt och integration gör att dessa komponenter fungerar som en produktionscell.

Denna distinktion är viktig när du anger utrustning:Robot ≠ robotcell.En kapabel robotarm kan fortfarande leverera dåliga resultat om produkten inte kan greppas konsekvent, anländer oförutsägbart eller inte kan synkroniseras med resten av linjen.

Complete Pick-and-Place System

Devälj-och-placera robotarmbestämmer om systemet fysiskt kan nå de erforderliga plock- och platspositionerna samtidigt som den bär den nödvändiga lasten och bibehåller den erforderliga orienteringen.

Fyra grundläggande specifikationer spelar roll:räckvidd, nyttolast, antal axlar och arbetsomslag. De är relaterade, men de är inte utbytbara. Räckvidd är robotens maximala förlängning under definierade förhållanden; det betyder inte att varje punkt inuti den radien är lika användbar. Det faktiska arbetshöljet beror på foggränser, monteringsposition, verktyg, omgivande utrustning och de orienteringar som krävs vid varje punkt.

Nyttolast betyder också mer än produktvikt. Avälj-och-placera robotarmenmåste bära produkten plus gripdon, monteringsutrustning, sensorer, slangar, kablar och andra ändar-av-armutrustning. En 2 kg produkt med 4 kg verktyg är därför inte en 2 kg nyttolastapplikation. Antalet axlar påverkar hur fritt roboten kan orientera produkten. Fler axlar ger i allmänhet större positioneringsflexibilitet, speciellt där delar måste roteras eller närma sig från olika vinklar.

Deplocka och placera gripdonär det fysiska gränssnittet mellan roboten och produkten, och många opålitliga plockapplikationer är faktiskt gripande problem snarare än robotproblem. Rättrobotgripareberor på hur produkten kan kontaktas, hur konsekvent dess yta och geometri är, hur snabbt den måste hanteras och vad som händer om greppkvaliteten förändras under produktionen.

Typ av grip	Bäst för	Nyckelbegränsning	Typiska exempel
Vakuum	Produkter med tillgängliga ytor som kan bilda en pålitlig tätning	Prestanda faller med porösa, grova, läckande, mycket välvda eller instabila ytor	Kartonger, brickor, plåtmaterial, förpackade varor
Mekanisk	Delar med repeterbara kanter, ytor eller funktioner som kan klämmas fast	Kräver tillräcklig åtkomst och kan märka, deformera eller skada känsliga produkter	Maskinbearbetade delar, flaskor, komponenter, styva förpackningar
Magnetisk	Ferromagnetiska produkter som kan komma i kontakt från lämplig yta	Begränsad till kompatibla metaller och kan kräva resterande-magnetismhantering	Stålämnen, plattor, stansade komponenter
Mjukt grepp	Ömtåliga, oregelbundna eller lätt deformerade produkter	Greppkraft, hastighet, hållbarhet och geometriområde kan vara mer begränsade	Livsmedelsprodukter, flexibla förpackningar, ömtåliga komponenter

Vakuumgrepp illustrerar varför applikationsmatchning är viktig. En sugkopp kan tyckas vara lämplig eftersom en produkt har en stor platt yta, men porositet, ytråhet, läckagevägar, formstabilitet, kontaminering och produktdeformation kan alla förhindra en tillförlitlig vakuumförsegling. En kartong gjord av porös kartong kan till exempel bete sig väldigt annorlunda än en förseglad plastbricka.

Mekaniska gripdon erbjuder positiv kontakt men är beroende av tillgängliga greppfunktioner och lämplig klämkraft. För lite kraft orsakar glidning; för mycket kan krossa, märka eller förvränga produkten. Magnetiskt grepp kan vara extremt enkelt för lämpliga ståldelar, men det kan inte hantera icke-järnhaltigt material och kan skapa processproblem kring kvarvarande magnetism. Mjuka gripdon kan anpassa sig till oregelbundna eller ömtåliga föremål men måste fortfarande kontrolleras mot krav på cykelhastighet, nyttolast, slitage och repeterbarhet.

Den korrekta frågan är därför inte "Vilken gripare är bäst?" men"Vilken gripmetod förblir tillförlitlig över den verkliga variationen i denna produkt?"

A välja och placera robot vision systemtalar om för automationen var ett objekt befinner sig och, vid behov, hur det är orienterat. Andra sensorer kan berätta för systemet vad som händer när roboten fysiskt interagerar med det objektet.

I enkla applikationer,2D visionkan lokalisera synliga funktioner i bildplanet, vilket vanligtvis ger x-y position och rotationsinformation. Detta är användbart när produkter varierar i position eller orientering men deras relevanta geometri kan identifieras från en kameravy.3D-visionlägger till information om djup eller höjd. Det blir användbart när systemet måste förstå skillnader i höjd, ytform, stapling eller mindre strukturerad produktpresentation.

Kraftavkänning löser ett annat problem. Vision ger i första hand information om plats och orientering; kraft- eller vridmomentavkänning ger feedback om kontakt och interaktion. Det kan hjälpa systemet att upptäcka om en komponent sitter korrekt, om kontaktkraften är inom gränserna eller om insättningsmotståndet har ändrats.

Inte varje applikation behöver vision. Delar som hålls i exakta, repeterbara fixturer kan redan ha tillräckligt kända positioner för att roboten ska kunna arbeta från fasta koordinater.

Derobotkontrolleromvandlar målpositioner och sensorinformation till koordinerad rörelse mellan plocknings- och platspunkterna.

För varje cykel kan systemet behöva bestämma målkoordinaterna, nödvändig verktygsorientering, bana mellan punkter och tillåten hastighet och acceleration. Banan måste också respektera ledgränser, omgivande utrustning och eventuella kollisionszoner. I applikationer med rörlig-linje kan rörelseplanering dessutom inkludera spårning av transportörer så att roboten kan fånga upp en produkt utan att stoppa transportören. Det är därför enbart broschyrhastigheten är en dålig prediktor för faktisk cykeltid. En robot kan ha mycket höga topphastigheter, men produktionscykeln inkluderar acceleration, retardation, orienteringsändringar, närmande och retirerande rörelser, grepptid, släpptid och eventuella undvikande rörelser som krävs runt verktyg eller utrustning.

Av den anledningen bör cykel-tidssimulering utvärdera hela vägen, inte bara robotens maximala angivna hastighet.

Roboten kan bara välja vad produktionssystemet presenterar för den. I många applikationer avgör transportörer, fixturer, matare, singuleringsutrustning, indexeringsmekanismer, buffertar och uppströmskontroller om roboten tar emot produkter i en form som den kan hantera konsekvent.

Tänk på transportöravstånd. Om produkter kommer med förutsägbara luckor och orienteringar kan roboten utföra en repeterbar sekvens. Om dessa luckor kontinuerligt ändras, produkter överlappar varandra eller orienteringarna är slumpmässiga, måste styrenheten och visionsystemet lösa ett mycket svårare problem. Någon gång är den begränsande faktorn inte längre robotens hastighet utan kvaliteten på produktpresentationen. Singulation separerar produkter så att de kan identifieras och plockas individuellt. Fixturer skapar kända positioner och orienteringar. Indexering upprättar förutsägbara stopp- eller överföringspunkter. Buffring absorberar kortsiktiga-skillnader mellan uppströms- och nedströmsprocesshastigheter. Synkronisering säkerställer sedan att roboten, transportören, mataren och nedströmsutrustningen utbyter produkter utan att upprepade gånger svälta eller blockera varandra.

Ett vanligt integrationsmisstag är att köpa roboten först och designa produktpresentation senare. En snabb robot kompenserar inte för en matare som skapar instabil orientering, en transportör som producerar okontrollerad ackumulering eller en uppströmsmaskin som släpper ut produkter i oförutsägbara skurar.

Den verkliga designfrågan är därför inte bara, "Hur snabbt kan roboten röra sig?" Det är, "Kan hela systemet kontinuerligt presentera plockbara produkter i den takt som roboten behöver?"

A välj-och-placeringscykelser enkelt ut från utsidan, men varje steg beror på en annan nivå av produktsäkerhet, avkänning, mekanisk kontroll och synkronisering.

Överväg en flexibel påse som rör sig genom en förpackningslinje. Roboten måste först veta var påsen är, bestämma hur den är orienterad, välja en användbar grippunkt, säkra den, flytta den utan att tappa kontrollen och slutligen placera den inom den tolerans som krävs av nedströmsprocessen.

Steg	Steg Titel	Kärnuppgift	Notera
Steg 1	Leta upp produkten	Bestäm var målprodukter visas för plockning	Lita inte enbart på robotens hastighet; förutsägbarheten av produktfoder är den primära flaskhalsen.
Steg 2	Beräkna orientering och grepppunkt	Konvertera syndetekteringsdata till en genomförbar valposition	Objektdetektering ≠ användbar plockpunkt; systemet behöver mekanisk-medveten grepp-punktberäkning.
Steg 3	Plocka	Robot färdas till beräknad ställning, kontaktar arbetsstycket, aktiverar griparen, verifierar greppet före avgång	Gripaktivering är inte lika med ett lyckat val. Överföringsrörelse ska starta först efter en tillförlitlig greppbekräftelse.
Steg 4	Flytta och spåra	Utför överföringsbanan, hantera dynamiska rörliga mål	Hela cykeln i den verkliga-världen täcker detekteringsfördröjning, inflygning, acceleration-retardation, grepp, spårning, orienteringsändring, frigångsrörelser, sättning, frigöring och returresa.
Steg 5	Placera och verifiera	Leverera produkten till nedströms-acceptabel ställning och orientering, släpp delen, kör verifiering	Placeringen avslutas först efter framgångsrik verifiering, inte när griparen släpps.

Den komplettaplocka och placera cykelkan därför ses som:

Lokalisera → Beräkna ställning → Tillvägagångssätt → Grip → Bekräfta val → Flytta/Spåra → Placera → Verifiera

Det finns ingen universellt bästa robot förvälj-och-automatisering. Rätt arkitektur beror på hur applikationen balanserar hastighet, nyttolast, räckvidd, orientering, fotavtryck och flexibilitet. En robot optimerad för extremt snabb hantering av lätta produkter kan vara ett dåligt val för en uppgift som kräver komplex delrotation. På samma sätt kanske en applikation med enkel linjär rörelse inte behöver flexibiliteten hos en arm med sex -axlar.

Den användbara frågan är därför inte "Vilken robot är bäst?" men"Vilken robotarkitektur matchar begränsningarna för denna val-och-platscykel?"

A delta pick and place robotpassar bra när plockhastigheten är viktigare än nyttolastkapacitet eller orienteringsflexibilitet. Dess lätta parallella-armstruktur är designad för mycket snabba repetitiva rörelser, vanligtvis från en position ovanför en transportör. Det gör deltarobotar särskilt väl lämpade för förpackning, livsmedelshantering, sortering och andra applikationer där många lätta produkter måste upptäckas och överföras i hög hastighet.

Överväg att individuellt förpackade produkter kommer kontinuerligt på en transportör. Ett visionsystem identifierar varje produkt, transportbandsspårning uppdaterar dess position och deltaroboten överför snabbt acceptabla föremål till brickor eller paket utan att stoppa linjen. Det här är den typen av uppgift där arkitekturens hastighet kan ge en verklig fördel.

A SCARA plocka och placera robotär ofta att föredra när applikationen kräver snabba, repeterbara rörelser över en kompakt horisontell arbetsyta utan den fulla orienteringsfriheten hos en sexaxlad robot. Den är särskilt effektiv för montering, insättning, överföring av komponenter och maskin-lastningsuppgifter där de flesta rörelser sker i horisontalplanet med kontrollerad vertikal rörelse vid plocknings- eller placeringspunkten.

Till exempel kan en monteringscell för små-delar plocka elektroniska eller mekaniska komponenter från brickor och placera dem på fasta platser på en sammansättning. Roboten kan röra sig snabbt mellan positioner samtidigt som den tar upp relativt lite golvyta runt processen.

A 6-axlig plockningsrobot, eller artikulerad robot, är mest användbar när applikationen kräver stor frihet över både position och orientering. Sex oberoende styrda axlar tillåter roboten att närma sig produkter från olika riktningar, rotera dem under överföring, nå runt utrustning och placera dem i riktningar som kan vara svåra för enklare arkitekturer. Det är därför vanligt vid maskinskötsel, blandade hanteringsuppgifter, komplex montering och celler där en robot utför flera olika operationer.

Den sex-axliga arkitekturen är mest meningsfull när orientering och flexibilitet för tillvägagångssätt är genuina processkrav, inte bara önskvärda specifikationer på papper.

A collaborative pick and place robot, eller cobot, kan vara vettigt när flexibilitet, enklare omplacering, mänsklig interaktion eller lägre-volym/hög-mixproduktion är viktigare än att uppnå högsta möjliga plockningshastighet.

Till exempel kan en tillverkare som producerar frekventa produktvarianter använda en cobot för att överföra delar mellan fixturer eller hjälpa en operatör med upprepad hantering. Cellen kan vara lättare att konfigurera om än ett mycket optimerat höghastighetsautomationssystem, vilket gör arkitekturen attraktiv där produktionskraven ändras regelbundet.

Robot typ	Hastighet	Nyttolast	Nå	Orienteringsflexibilitet	Fotavtryck	Typisk tillämpning
Delta	Extremt snabbt repetitivt plockning	Passar bäst till lättare produkter	Koncentrerat arbetsområde under roboten	Begränsad till måttlig,-konfigurationsberoende	Installation ovanför kan bevara linjeutrymmet	Plocka lätta matpaket från en rörlig transportör till brickor
SCARA	Snabb planrörelse	Vanligtvis lämpad för små och medelstora hanteringsuppgifter	Kompakt horisontellt arbetsområde	Bra runt vertikal axel, begränsad för komplex 3D-orientering	Kompakt	Plocka små komponenter från brickor för montering eller insättning
6-axligt ledad	Snabba men komplexa vägar kan minska den effektiva cykelhastigheten	Tillgänglig över ett mycket brett nyttolastintervall	Flexibel 3D-räckvidd runt roboten	Excellent	Liten bas, men kräver utrymme för ett större 3D-arbetskuvert	Plocka en komponent, omorientera den och sedan ladda den i en maskinfixtur
Samarbetande	Vanligtvis valt för flexibilitet snarare än maximal genomströmning	Vanligtvis lätt till medium, modellberoende-	Flexibel ledad räckvidd	Hög	Ofta kompakt och lätt att omplacera	Hög-blandningsöverföring i en arbetsyta som delas med operatörer

Tre avvägningar-har vanligtvis störst betydelse.

Första,hastighet och flexibilitet drar designen åt olika håll. En deltarobot kan utmärka sig i tusentals mycket repetitiva rörelser, medan en sexaxlad robot offrar lite enkelhet för att få mycket större frihet över närmande och orientering. Att betala för flexibilitet som applikationen aldrig använder förbättrar sällan cellen.

Andra,arbetskuvertet betyder mer än den nominella räckvidden. En robot kan tekniskt sett nå två nödvändiga punkter men fortfarande inte kunna röra sig mellan dem med den nödvändiga verktygsorienteringen eller utan att störa transportörer, skydd, fixturer eller andra maskiner.

För det tredje bör valet av robot baseras påkomplett cykel istället för robotens specifikationsblad. Produktpresentation, grepptid, avkänning, bana, spårning av transportörer, placeringstolerans, verifiering och nedströmssynkronisering kan alla avgöra den faktiska genomströmningen.

Den bästa arkitekturen är därför den som utför den nödvändiga cykeln med tillräcklig marginal-utan att lägga till hastighet, räckvidd, artikulering eller komplexitet som processen inte behöver.

A välj-och-placera robotkan utföra en enkel uppgift-att flytta ett objekt från en plats till en annan-men ett tillförlitligt val-och-system beror på mycket mer än själva robotarmen. Gripning, avkänning, produktpresentation, rörelseplanering, säkerhet och integration påverkar alla om hela cellen kan uppnå den önskade cykeln konsekvent. Robotval bör därför börja med applikationen snarare än med en viss robotmodell. Definiera produktens vikt och geometri, nödvändig räckvidd och orientering, målcykeltid, placeringstolerans, produktpresentation, greppmetod och avkänningskrav innan robotarkitekturer jämförs.

Delta-robotar är ofta ett starkt val för mycket snabb hantering av lätta produkter, medan SCARA-robotar passar kompakta plana monterings- och överföringsuppgifter. Kartesiska robotar kan ge effektiv täckning över stora rektangulära arbetsområden, och robotar med sex -axlar ger större frihet när komplex positionering och orientering krävs. Samarbetsrobotar kan vara lämpliga där flexibilitet, omplacering eller interaktion med människor är viktigare än maximal genomströmning.

Det slutliga beslutet bör baseras på prestandan för den fullständiga -och-placeringscykeln-inte på nyttolast, räckvidd eller maximal robothastighet isolerat. Ett väl-matchat system är ett som upprepade gånger kan plocka, flytta, placera och verifiera den verkliga produkten under faktiska produktionsförhållanden med tillräcklig prestandamarginal.

Pick-and-Place Robot Selection Guide

Letar du efter något annat?

7 Key Pick and Place Robot Specifikationer för urval och prestanda

Plockningsbegränsningar: Vad minskar robotplockningsprestanda?

Välj och placera robotkostnad: 7 faktorer som driver systempriset

Är du redo att implementera robotic pick and place?
Oavsett om du uppgraderar din end-of-line automation eller söker efter en pålitlig leverantör av plockningsrobotar-och-, kontakta RBTIC för kostnadsfria anpassade plockningslösningar och layoutdesigner, eller för att boka en fabriksvisning.

F: Vad används pick-and-place-robotar till?

S: Plocka-och-platsrobotar används vanligtvis för materialhantering, förpackning, sortering, montering, maskinlastning och lossning, produktöverföring, bricklastning och andra repetitiva hanteringsoperationer inom tillverkning och logistik.

F: Hur fungerar en pick-and-robot?

S: En typisk plockningscykel-och- inkluderar att lokalisera produkten, beräkna den önskade plockpositionen, närma sig produkten, greppa den, bekräfta valet, flytta den till destinationen, placera den och verifiera placeringen. Den exakta sekvensen beror på nivån av avkänning och synkronisering som krävs av applikationen.

F: Vilken typ av robot är bäst att välja och placera?

S: Det finns ingen enskild robottyp som är bäst för varje val-och-app. Delta-robotar är vanligtvis lämpade för höghastighets-lättviktsplockning, SCARA-robotar för snabb planhantering, kartesiska robotar för linjära eller stora rektangulära arbetsområden och sex-axliga robotar för applikationer som kräver större orientering och flexibilitet. Rätt val beror på de fullständiga applikationskraven.

F: Hur väljer jag en -och-placeringsrobot?

S: Börja med att definiera produktens vikt och dimensioner, verktygsvikt, erforderlig räckvidd, arbetsomslag, orienteringsändringar, målcykeltid, placeringskrav och produktpresentation. Bestäm sedan de nödvändiga kraven på gripdon, avkänning, syn, transportbandsspårning och integration innan du jämför lämpliga robotarkitekturer.

F: Hur beräknas robotens nyttolast för en val-och-app?

S: Robotens nyttolast bör innehålla mer än produkten som flyttas. Roboten måste också stödja griparen eller andra ände-av-armverktyg, monteringsutrustning, sensorer, kablar, slangar och all extra utrustning som bärs av armen. Dynamisk rörelse och verktygskonfiguration bör också beaktas vid validering av applikationen.

F: Behöver en pick-and{1}}place-robot ett visionsystem?

A: Inte alltid. Om produkter anländer i fasta, repeterbara positioner kan roboten kunna arbeta från programmerade koordinater utan maskinseende. Synen blir mer användbar när produkter varierar i position, orientering, höjd eller presentation och roboten måste lokalisera dem innan de plockas.