Tradiční průmyslové roboty se vyznačují velkým objemem a nízkým bezpečnostním faktorem, protože v pracovním okruhu nejsou povoleny žádné osoby. S rostoucí poptávkou po dynamické nestrukturované výrobě, jako je precizní výroba a flexibilní výroba, kladla koexistence robotů s lidmi a robotů s prostředím vyšší požadavky na konstrukci robotů. Roboti s touto schopností se nazývají kolaborativní roboti.
Kolaborativní robotimají mnoho výhod, včetně nízké hmotnosti, šetrnosti k životnímu prostředí, inteligentního vnímání, spolupráce mezi člověkem a strojem a snadného programování. Za těmito výhodami se skrývá velmi důležitá funkce, kterou je detekce kolizí – hlavní funkcí je snížit dopad kolizní síly na tělo robota, zabránit poškození těla robota nebo periferního zařízení, a co je důležitější, zabránit robotovi v způsobit škody na lidech.
S rozvojem vědy a techniky existuje mnoho způsobů, jak dosáhnout detekce kolizí pro kolaborativní roboty, včetně kinematiky, mechaniky, optiky atd. Samozřejmě jádrem těchto implementačních metod jsou komponenty s různými detekčními funkcemi.
Detekce kolize kolaborativních robotů
Vznik robotů nemá zcela nahradit lidi. Mnoho úkolů vyžaduje ke splnění spolupráci mezi lidmi a roboty, což je pozadí zrodu kolaborativních robotů. Původním záměrem navrhování kolaborativních robotů je interakce a spolupráce s lidmi při práci s cílem zlepšit efektivitu a bezpečnost práce.
V pracovním scénářikolaborativní robotyspolupracovat přímo s lidmi, takže otázky bezpečnosti nelze přehnaně zdůrazňovat. Aby byla zajištěna bezpečnost spolupráce člověka a stroje, průmysl formuloval mnoho příslušných předpisů a norem s cílem zvážit otázky bezpečnosti spolupráce člověka a stroje již od návrhu kolaborativních robotů.
Mezitím musí kolaborativní roboti sami zajistit bezpečnost a spolehlivost. Vzhledem k vysoké míře prostorové volnosti kolaborativních robotů, které nahrazují především lidskou práci ve složitém a nebezpečném prostředí, je také nutné rychle a spolehlivě detekovat případné kolize při broušení, montáži, vrtání, manipulaci a dalších pracích.
Aby se zabránilo kolizím mezi kolaborativními roboty a lidmi a prostředím, návrháři rozdělili detekci kolize zhruba do čtyř fází:
01 Detekce před srážkou
Při nasazování kolaborativních robotů v pracovním prostředí konstruktéři doufají, že tito roboti mohou být obeznámeni s prostředím jako lidé a plánovat si vlastní cesty pohybu. Aby toho dosáhli, konstruktéři instalují do kolaborativních robotů procesory a detekční algoritmy s určitým výpočetním výkonem a jako metody detekce staví jednu nebo několik kamer, senzorů a radarů. Jak již bylo zmíněno výše, existují průmyslové standardy, které lze dodržovat pro detekci před kolizí, jako je standard ISO/TS15066 pro návrh kolaborativních robotů, který vyžaduje, aby kolaborativní roboti zastavili běh, když se lidé přiblížili, a okamžitě se vzpamatovali, když lidé odejdou.
02 Detekce kolize
Toto je buď ano, nebo ne, představující, zda se kolaborativní robot srazil. Aby se zabránilo spouštění chyb, konstruktéři nastaví práh pro kolaborativní roboty. Nastavení tohoto prahu je velmi pečlivé a zajišťuje, že jej nelze spouštět často, a zároveň je extrémně citlivé, aby se zabránilo kolizím. Vzhledem k tomu, že řízení robotů závisí hlavně na motorech, konstruktéři kombinují tento práh s algoritmy adaptivními na motor, aby dosáhli zastavení kolize.
03 Izolace proti kolizi
Poté, co systém potvrdí, že došlo ke kolizi, je nutné potvrdit konkrétní kolizní bod nebo kolizní spoj. Účelem zavedení izolace v tuto chvíli je zastavit místo kolize. Kolizní izolacetradičních robotůje dosaženo prostřednictvím externích ochranných zábradlí, zatímco kolaborativní roboty je třeba implementovat pomocí algoritmů a zpětné akcelerace kvůli jejich otevřenému prostoru.
04 Rozpoznání kolize
V tomto okamžiku kolaborativní robot potvrdil, že došlo ke kolizi a příslušné proměnné překročily práh. V tomto okamžiku musí procesor na robotu na základě snímaných informací určit, zda je kolize náhodná. Pokud je výsledek úsudku ano, kolaborativní robot se musí sám opravit; Pokud je to určeno jako nenáhodná kolize, kolaborativní robot se zastaví a počká na zpracování člověkem.
Dá se říci, že detekce kolizí je pro kolaborativní roboty velmi důležitým návrhem k dosažení sebeuvědomění, poskytuje možnost rozsáhlé aplikace kolaborativních robotů a vstupuje do širšího spektra scénářů. V různých fázích kolize mají kolaborativní roboti různé požadavky na senzory. Například ve fázi předkolizní detekce je hlavním účelem systému zabránit kolizím, takže odpovědností senzoru je vnímat prostředí. Existuje mnoho implementačních cest, jako je vnímání prostředí založené na vizi, vnímání prostředí založené na radaru s milimetrovými vlnami a vnímání prostředí založené na lidaru. Proto je třeba koordinovat odpovídající senzory a algoritmy.
Poté, co ke kolizi dojde, je důležité, aby si kolaborativní roboti co nejdříve uvědomili bod a stupeň kolize, aby mohli přijmout další opatření, která zabrání dalšímu zhoršování situace. V tomto okamžiku hraje roli senzor detekce kolize. Mezi běžné kolizní senzory patří mechanické kolizní senzory, magnetické kolizní senzory, piezoelektrické kolizní senzory, tahové senzory kolizí, piezorezistivní senzory kolizí a kolizní senzory typu rtuťových spínačů.
Všichni víme, že během provozu kolaborativních robotů je robotické rameno vystaveno točivému momentu z mnoha směrů, aby se robotické rameno pohybovalo a pracovalo. Jak je znázorněno na obrázku níže, ochranný systém vybavený kolizními senzory použije při detekci kolize kombinovanou reakční sílu točivého momentu, točivého momentu a axiálního zatížení a kolaborativní robot okamžitě přestane pracovat.
Čas odeslání: 27. prosince 2023
