Традиционните индустриални роботи имат голям обем и нисък коефициент на безопасност, тъй като не се допускат хора в работния радиус. С нарастващото търсене на динамично неструктурирано производство като прецизно производство и гъвкаво производство, съвместното съществуване на роботи с хора и роботи с околната среда постави по-високи изисквания към дизайна на роботите. Роботите с тази способност се наричат колаборативни роботи.
Колаборативни роботиимат много предимства, включително леко тегло, екологичност, интелигентно възприятие, сътрудничество човек-машина и лекота на програмиране. Зад тези предимства има много важна функция, която е откриване на сблъсък - основната функция е да се намали въздействието на силата на сблъсък върху тялото на робота, да се избегне повреда на тялото на робота или периферното оборудване и по-важното, да се предотврати роботът от причинявайки щети на хората.
С развитието на науката и технологиите има много начини за постигане на откриване на сблъсък за колаборативни роботи, включително кинематика, механика, оптика и т.н. Разбира се, в основата на тези методи за внедряване са компоненти с различни функции за откриване.
Откриване на сблъсък на колаборативни роботи
Появата на роботите няма за цел да замени напълно хората. Много задачи изискват сътрудничество между хора и роботи за изпълнение, което е в основата на раждането на съвместните роботи. Първоначалното намерение на проектирането на колаборативни роботи е да взаимодействат и да си сътрудничат с хората по време на работа, за да подобрят ефективността и безопасността на работата.
В работен сценарий,колаборативни роботиси сътрудничат директно с хората, така че проблемите с безопасността не могат да бъдат преувеличени. За да се гарантира безопасността на сътрудничеството човек-машина, индустрията е формулирала много съответни разпоредби и стандарти, с цел да се разгледат проблемите на безопасността на сътрудничеството човек-машина от дизайна на колаборативни роботи.
Междувременно самите колаборативни роботи също трябва да гарантират безопасност и надеждност. Поради високата степен на пространствена свобода на колаборативните роботи, които основно заместват човешката работа в сложни и опасни среди, също така е необходимо бързо и надеждно откриване на потенциални сблъсъци при шлайфане, сглобяване, пробиване, боравене и друга работа.
За да предотвратят сблъсъци между съвместни роботи и хора и околната среда, дизайнерите грубо разделят откриването на сблъсък на четири етапа:
01 Откриване преди сблъсък
Когато разгръщат колаборативни роботи в работна среда, дизайнерите се надяват, че тези роботи могат да бъдат запознати със средата като хората и да планират свои собствени пътища на движение. За да постигнат това, дизайнерите инсталират процесори и алгоритми за откриване с определена изчислителна мощност на съвместни роботи и изграждат една или няколко камери, сензори и радари като методи за откриване. Както бе споменато по-горе, съществуват индустриални стандарти, които могат да се следват за откриване преди сблъсък, като например стандарта за проектиране на колаборативни роботи ISO/TS15066, който изисква колаборативните роботи да спрат да работят, когато хората се приближат, и веднага да се възстановят, когато хората си тръгнат.
02 Откриване на сблъсък
Това е форма с „да“ или „не“, която показва дали колаборативният робот се е сблъскал. За да се избегне задействането на грешки, дизайнерите ще зададат праг за съвместни роботи. Настройката на този праг е много щателна, като гарантира, че не може да се задейства често, като същевременно е изключително чувствителна, за да се избегнат сблъсъци. Поради факта, че управлението на роботите разчита главно на двигатели, дизайнерите комбинират този праг с моторни адаптивни алгоритми, за да постигнат спиране на сблъсък.
03 Изолация при сблъсък
След като системата потвърди, че е настъпил сблъсък, е необходимо да потвърдите конкретната точка на сблъсък или сблъсък. Целта на прилагането на изолация в този момент е да се спре мястото на сблъсък. Изолацията на сблъсък натрадиционни роботисе постига чрез външни парапети, докато колаборативните роботи трябва да бъдат внедрени чрез алгоритми и обратно ускорение поради тяхното отворено пространство.
04 Разпознаване на сблъсък
В този момент колаборативният робот е потвърдил, че е настъпил сблъсък и съответните променливи са надхвърлили прага. В този момент процесорът на робота трябва да определи дали сблъсъкът е случаен сблъсък въз основа на получена информация. Ако резултатът от преценката е „да“, колаборативният робот трябва да се самокоригира; Ако се определи като неслучаен сблъсък, колаборативният робот ще спре и ще изчака човешка обработка.
Може да се каже, че откриването на сблъсък е много важно предложение за колаборативните роботи за постигане на самосъзнание, предоставяйки възможност за широкомащабно приложение на колаборативни роботи и навлизане в по-широк набор от сценарии. На различни етапи на сблъсък, колаборативните роботи имат различни изисквания към сензорите. Например, в етапа на откриване преди сблъсък, основната цел на системата е да предотврати възникването на сблъсъци, така че отговорността на сензора е да възприема околната среда. Има много начини за внедряване, като възприемане на околната среда, базирано на визията, възприемане на околната среда, базирано на милиметров вълнов радар, и възприемане на околната среда, базирано на лидар. Следователно, съответните сензори и алгоритми трябва да бъдат координирани.
След като възникне сблъсък, важно е колаборативните роботи да са наясно с точката и степента на сблъсък възможно най-скоро, за да предприемат допълнителни мерки за предотвратяване на по-нататъшното влошаване на ситуацията. Сензорът за откриване на сблъсък играе роля в този момент. Общите сензори за сблъсък включват механични сензори за сблъсък, магнитни сензори за сблъсък, пиезоелектрични сензори за сблъсък, сензори за сблъсък от деформационен тип, сензори за сблъсък с пиезорезистивни пластини и сензори за сблъсък от тип живачен превключвател.
Всички знаем, че по време на работата на колаборативните роботи роботизираната ръка е подложена на въртящ момент от много посоки, за да я накара да се движи и работи. Както е показано на фигурата по-долу, системата за защита, оборудвана със сензори за сблъсък, ще приложи комбиниран въртящ момент, въртящ момент и сила на реакция на аксиално натоварване при откриване на сблъсък и роботът за сътрудничество незабавно ще спре да работи.
Време на публикуване: 27 декември 2023 г
