Els robots industrials tradicionals tenen un gran volum i un baix factor de seguretat, ja que no hi ha persones permeses dins del radi d'operació. Amb la creixent demanda de producció dinàmica no estructurada, com ara la fabricació de precisió i la fabricació flexible, la coexistència de robots amb humans i robots amb l'entorn ha plantejat requisits més elevats per al disseny de robots. Els robots amb aquesta capacitat s'anomenen robots col·laboratius.
Robots col·laboratiustenen molts avantatges, com ara lleugeresa, respectuós amb el medi ambient, percepció intel·ligent, col·laboració home-màquina i facilitat de programació. Darrere d'aquests avantatges, hi ha una funció molt important, que és la detecció de col·lisions: la funció principal és reduir l'impacte de la força de col·lisió sobre el cos del robot, evitar danys al cos del robot o als equips perifèrics i, el que és més important, evitar que el robot causant danys als humans.
Amb el desenvolupament de la ciència i la tecnologia, hi ha moltes maneres d'aconseguir la detecció de col·lisions per a robots col·laboratius, incloses la cinemàtica, la mecànica, l'òptica, etc. Per descomptat, el nucli d'aquests mètodes d'implementació són components amb diverses funcions de detecció.
Detecció de col·lisions de robots col·laboratius
L'aparició dels robots no pretén substituir completament els humans. Moltes tasques requereixen la cooperació entre humans i robots per completar-se, que és el rerefons del naixement dels robots col·laboratius. La intenció original de dissenyar robots col·laboratius és interactuar i col·laborar amb humans en el treball, per tal de millorar l'eficiència i la seguretat en el treball.
En un escenari de treball,robots col·laboratiuscol·laborar directament amb els humans, de manera que els problemes de seguretat no es poden exagerar. Per tal de garantir la seguretat de la cooperació home-màquina, la indústria ha formulat moltes normatives i estàndards rellevants, amb l'objectiu de considerar els problemes de seguretat de la cooperació home-màquina a partir del disseny de robots col·laboratius.
Mentrestant, els mateixos robots col·laboratius també han de garantir la seguretat i la fiabilitat. A causa de l'alt grau de llibertat espacial dels robots col·laboratius, que substitueixen principalment el treball humà en entorns complexos i perillosos, també és necessari detectar de manera ràpida i fiable possibles col·lisions en la mòlta, el muntatge, la perforació, la manipulació i altres treballs.
Per evitar col·lisions entre robots col·laboratius i humans i el medi ambient, els dissenyadors divideixen aproximadament la detecció de col·lisions en quatre etapes:
01 Detecció prèvia a la col·lisió
Quan es despleguen robots col·laboratius en un entorn de treball, els dissenyadors esperen que aquests robots puguin estar familiaritzats amb l'entorn com els humans i planificar els seus propis camins de moviment. Per aconseguir-ho, els dissenyadors instal·len processadors i algorismes de detecció amb certa potència de càlcul en robots col·laboratius i construeixen una o diverses càmeres, sensors i radars com a mètodes de detecció. Com s'ha esmentat anteriorment, hi ha estàndards de la indústria que es poden seguir per a la detecció prèvia a la col·lisió, com l'estàndard de disseny de robots col·laboratius ISO/TS15066, que requereix que els robots col·laboratius deixin de funcionar quan la gent s'acosti i es recuperi immediatament quan la gent marxi.
02 Detecció de col·lisions
Aquesta és una forma sí o no, que representa si el robot col·laboratiu ha xocat. Per evitar errors, els dissenyadors establiran un llindar per als robots col·laboratius. La configuració d'aquest llindar és molt meticulosa, assegurant que no es pot activar amb freqüència, alhora que és extremadament sensible per evitar col·lisions. A causa del fet que el control dels robots es basa principalment en motors, els dissenyadors combinen aquest llindar amb algorismes adaptatius del motor per aconseguir l'aturada de col·lisions.
03 Aïllament de col·lisió
Després que el sistema confirmi que s'ha produït una col·lisió, cal confirmar el punt de col·lisió específic o l'articulació de col·lisió. L'objectiu d'implementar l'aïllament en aquest moment és aturar el lloc de la col·lisió. L'aïllament de la col·lisiórobots tradicionalss'aconsegueix mitjançant baranes externes, mentre que els robots col·laboratius s'han d'implementar mitjançant algorismes i acceleració inversa a causa del seu espai obert.
04 Reconeixement de col·lisions
En aquest punt, el robot col·laboratiu ha confirmat que s'ha produït una col·lisió i les variables rellevants han superat el llindar. En aquest punt, el processador del robot ha de determinar si la col·lisió és una col·lisió accidental a partir de la informació de detecció. Si el resultat del judici és afirmatiu, el robot col·laboratiu s'ha de corregir; Si es determina com una col·lisió no accidental, el robot col·laboratiu s'aturarà i esperarà el processament humà.
Es pot dir que la detecció de col·lisions és una proposta molt important perquè els robots col·laboratius assoleixin l'autoconsciència, oferint la possibilitat de l'aplicació a gran escala de robots col·laboratius i entrar en una gamma més àmplia d'escenaris. En diferents etapes de col·lisió, els robots col·laboratius tenen diferents requisits per als sensors. Per exemple, en l'etapa de detecció prèvia a la col·lisió, l'objectiu principal del sistema és evitar que es produeixin col·lisions, de manera que la responsabilitat del sensor és percebre l'entorn. Hi ha moltes vies d'implementació, com ara la percepció ambiental basada en la visió, la percepció ambiental basada en radar d'ones mil·límetres i la percepció ambiental basada en lidar. Per tant, cal coordinar els sensors i algorismes corresponents.
Després que es produeixi una col·lisió, és important que els robots col·laboratius coneguin el punt i el grau de col·lisió tan aviat com sigui possible, per tal de prendre més mesures per evitar que la situació es deteriori encara més. El sensor de detecció de col·lisions juga un paper en aquest moment. Els sensors de col·lisió habituals inclouen sensors de col·lisió mecànics, sensors de col·lisió magnètics, sensors de col·lisió piezoelèctrics, sensors de col·lisió de tipus de tensió, sensors de col·lisió de plaques piezoresistives i sensors de col·lisió tipus interruptor de mercuri.
Tots sabem que durant el funcionament dels robots col·laboratius, el braç robòtic està sotmès a un parell des de moltes direccions perquè el braç robòtic es mogui i funcioni. Com es mostra a la figura següent, el sistema de protecció equipat amb sensors de col·lisió aplicarà una força de reacció combinada de parell, parell i càrrega axial en detectar una col·lisió, i el robot col·laboratiu deixarà de funcionar immediatament.
Hora de publicació: 27-12-2023
