Манипулятор — это роботизированная «рука»: последовательность жёстких звеньев, соединённых подвижными сочленениями (шарнирами), с рабочим инструментом на конце. Задача манипулятора — переносить и позиционировать предметы или инструмент в пространстве: варить, красить, паять, собирать, укладывать на паллету, брать деталь с конвейера. Это самый массовый тип промышленного робота и основа большинства автоматизированных линий.

Механически манипулятор представляет собой открытую кинематическую цепь. Каждое сочленение приводится в движение своим приводом (обычно электродвигатель с редуктором) и добавляет роботу одну степень свободы — независимую ось движения. Большинство промышленных роборук имеют 4–6 степеней свободы: этого достаточно, чтобы вывести инструмент в любую точку рабочей зоны под нужным углом. Основные узлы манипулятора: основание, звенья и шарниры, приводы, рабочий орган (захват, сварочная горелка, присоска) и контроллер с программным обеспечением.

Ключевые характеристики манипулятора:

  • Полезная нагрузка — максимальный вес, который рука уверенно удерживает и перемещает на конце.
  • Рабочая зона (досягаемость) — объём пространства, до которого дотягивается инструмент.
  • Повторяемость — насколько точно робот возвращается в одну и ту же запрограммированную точку; для промышленных моделей это доли миллиметра.

По назначению манипуляторы делят на классические промышленные (работают в ограждённой зоне на высокой скорости) и коллаборативные (коботы), рассчитанные на безопасную работу рядом с человеком без ограждений. Управляет рукой контроллер: он рассчитывает, под какими углами должны встать сочленения, чтобы инструмент оказался в нужной точке (обратная задача кинематики), и отдаёт команды приводам, отслеживая положение по датчикам обратной связи.

Программируют манипулятор либо обучением траектории (оператор проводит руку по нужным точкам вручную или с пульта), либо офлайн — в специальной среде, с последующей загрузкой программы в контроллер. Современные манипуляторы всё чаще дополняют системой технического зрения — это позволяет им работать не по жёстко заданным координатам, а находить и брать детали в произвольном положении.

Источники:

  1. Всё о роботе-манипуляторе // Яндекс Робототехника. URL:https://robotics.yandex.ru/blogs/vse-o-robote-manipulyatore
  2. Роботы-манипуляторы // Робособака. URL:https://robosobaka.ru/expertise/articles/roboty-manipulyatory/