産業用マニピュレーターの仕組みと機能

マニピュレータは、位置決め制御を自動化し、再プログラムによって変更可能な多機能機械です。複数の自由度を持ち、様々な環境で作業を行うために物体を移動させることができます。産業用マニピュレータは、準自動制御分野における新しい技術であり、現代の製造生産システムの重要な部分となっています。
 
マニピュレータアームは、ワーク（またはツール）を把持するために使用され、把持対象物の形状、サイズ、重量、材質、動作要件に応じて、クランプ式、保持式、吸着式など、さまざまな構造形式があります。動作機構は、ハンドがさまざまな回転（振動）、移動、または複合動作を完了して所定の動作を実現し、把持対象物の位置と姿勢を変更します。持ち上げ、伸縮、回転などの動作機構の独立した動きは、マニピュレータの自由度と呼ばれます。空間内の任意の位置と向きにある物体を把持するには、6つの自由度が必要です。自由度は、マニピュレータの設計における重要なパラメータです。自由度が多いほど、マニピュレータの柔軟性が高くなり、汎用性が広がり、構造が複雑になります。一般的に、特殊ロボットは2～3の自由度を持っています。制御システムは、マニピュレータの各自由度のモーターを制御することで、特定の動きを完了するために使用されます。また、センサーからのフィードバックを受け取り、安定した閉ループ制御を形成します。制御システムの中核は通常、マイクロコントローラやDSPなどのマイクロ制御チップで構成され、目的の機能を実現するようにプログラムされています。
 
産業用マニピュレーターの急速な発展は、その積極的な役割がますます認識されているためです。第一に、部分的に手作業を代替できます。第二に、生産プロセスの要件に応じて、特定の手順、時間、位置に従ってワークの搬送と積み下ろしを完了できます。第三に、溶接や組立に必要な工作機械を操作できます。したがって、労働者の労働条件を大幅に改善し、労働生産性を著しく向上させ、工業生産の機械化と自動化のペースを加速できます。その結果、先進工業国は注目し、研究と応用に多くの物的および財政的資源を投入しました。特に、高温、高圧、粉塵、騒音、放射能や汚染のある場面では、その応用範囲が広くなっています。中国では近年、産業界の注目により、急速な発展があり、一定の成果を上げています。