ロボットマニピュレーターとは

ロボットマニピュレーターは、人間と直接接触することなく、材料、ツール、部品を操作または移動するように設計されたロボットアームのようなメカニズムです。 ほとんどのロボットマニピュレーターは、人間が完全に安全に環境内のオブジェクトと対話できるようにする軽量デバイスです。 場合によっては、材料が危険または放射性である場合や、アクセスできない場所に置かれている場合があります。 ロボットマニピュレーターはロボットアームに似ており、いくつかのセグメントで構成されています。 産業用アプリケーションで使用され、アセンブリ、溶接、表面仕上げ、穴あけなどのタスクを効果的に実行します。

セグメント化されたアームは、人間の制御下でオブジェクトを把持および移動できます。 すべての商用ロボットマニピュレーターは、コントローラーとマニピュレーターアームという2つの個別の要素で構成されています。 これらのアームのほとんどには、6つの自由度と独自のコントローラーがあります。 アームは、特定のタイプのパフォーマンスを実現するためにさまざまなコンポーネントが配置される方法が互いに異なります。 マニピュレータのパフォーマンスは、精度、ペイロード重量、速度などの特性によって評価されます。 ロボットマニピュレーターの性能に関する決定を行う際に、リーチと器用さも測定されます。

リーチは、マニピュレーターがワークスペースをカバーする範囲の尺度です。 器用さは、腕の関節の角変位の特性です。 ペイロードの重量はメーカーが指定し、リーチと速度の条件が異なるペイロード容量も考慮します。 腕の動きを繰り返す能力、または再現性を測定して、腕の精度を正確に把握します。 さまざまなアプリケーションのパフォーマンスパラメータを検証するために、シミュレーションとモーションテスト方法が使用されます。

さまざまなリンクとジョイントの組み合わせは、さまざまなタイプのマニピュレーターにつながります。 ジョイントを接続するリジッドパーツはリンクと呼ばれます。 ジョイントはリンクの移動を可能にし、直線または回転のいずれかです。 リニアメカニカルジョイントは、隣接するリンク間の非回転運動のみを許可します。 ただし、ロータリージョイントを使用すると、接続リンクを回転させることができます。

たとえば、円筒型のロボットマニピュレーターは、ベースロータリージョイントに接続されたリニアジョイントで製造されます。 デカルトロボット、またはガントリー構成は、アームのリニアジョイントで構成されます。 極構成は、線形ジョイントと回転ジョイントの両方の組み合わせで構成されます。 対照的に、多関節ロボットマニピュレーターには、リンクがロータリージョイントを使用して接続されているアームがあります。

基本的に、マニピュレーターは腕と体に接続された手首と考えることができます。 手首にはいくつかのコンパクトなジョイントがあり、部品の向きを決めるために使用されます。 アームとボディは、作業スペース内のツールやパーツを操作するために使用されます。 後者は、さまざまなタイプのアプリケーションに適した方法で構成できます。

多くのマニピュレータアームは、ほぼすべての表面に固定できます。 一部のマニピュレーターは、手首に機械的な握り指が入るところまで進んでいます。 これにより、ロボットマニピュレーターは卵のように繊細なオブジェクトを拾うことができます。 一部のマニピュレーターには、コンピューターで制御したり、他のシステムと簡単に統合したりできる高度なソフトウェアが付属しています。