Traditionelle industrirobotter har stor volumen og lav sikkerhedsfaktor, da der ikke er personer tilladt inden for operationsradius. Med den stigende efterspørgsel efter dynamisk ustruktureret produktion såsom præcisionsfremstilling og fleksibel fremstilling, har sameksistensen af robotter med mennesker og robotter med miljøet stillet højere krav til robotdesign. Robotter med denne evne kaldes kollaborative robotter.
Samarbejdsrobotterhar mange fordele, herunder letvægt, miljøvenlighed, intelligent perception, menneske-maskine-samarbejde og nem programmering. Bag disse fordele er der en meget vigtig funktion, som er kollisionsdetektion - hovedfunktionen er at reducere påvirkningen af kollisionskraften på robotkroppen, undgå skader på robotkroppen eller perifert udstyr, og endnu vigtigere, forhindre robotten i at forårsager skade på mennesker.
Med udviklingen af videnskab og teknologi er der mange måder at opnå kollisionsdetektion for kollaborative robotter, herunder kinematik, mekanik, optik osv. Kernen i disse implementeringsmetoder er naturligvis komponenter med forskellige detektionsfunktioner.
Kollisionsdetektion af kollaborative robotter
Fremkomsten af robotter er ikke beregnet til fuldstændig at erstatte mennesker. Mange opgaver kræver samarbejde mellem mennesker og robotter at gennemføre, hvilket er baggrunden for fødslen af kollaborative robotter. Den oprindelige intention med at designe kollaborative robotter er at interagere og samarbejde med mennesker i arbejdet for at forbedre arbejdseffektiviteten og sikkerheden.
I et arbejdsscenarie,kollaborative robottersamarbejder direkte med mennesker, så sikkerhedsspørgsmål kan ikke overbetones. For at sikre sikkerheden ved menneske-maskine-samarbejde har industrien formuleret mange relevante regler og standarder med det formål at overveje sikkerhedsspørgsmålene ved menneske-maskine-samarbejde fra design af kollaborative robotter.
I mellemtiden skal kollaborative robotter også selv sikre sikkerhed og pålidelighed. På grund af den høje grad af rumlig frihed for kollaborative robotter, som hovedsageligt erstatter menneskeligt arbejde i komplekse og farlige miljøer, er det også nødvendigt hurtigt og pålideligt at detektere potentielle kollisioner ved slibning, montage, boring, håndtering og andet arbejde.
For at forhindre kollisioner mellem kollaborative robotter og mennesker og miljøet opdeler designere groft kollisionsdetektion i fire faser:
01 Pre-kollisionsdetektion
Når de implementerer kollaborative robotter i et arbejdsmiljø, håber designere, at disse robotter kan være fortrolige med miljøet ligesom mennesker og planlægge deres egne bevægelsesstier. For at opnå dette installerer designere processorer og detektionsalgoritmer med en vis computerkraft på kollaborative robotter og bygger et eller flere kameraer, sensorer og radarer som detektionsmetoder. Som nævnt ovenfor er der industristandarder, der kan følges for detektion før kollisionen, såsom ISO/TS15066 kollaborative robotdesignstandarden, som kræver, at kollaborative robotter holder op med at løbe, når folk nærmer sig og straks kommer sig, når folk går.
02 Kollisionsdetektion
Dette er en enten ja eller nej-form, der repræsenterer, om den kollaborative robot er kollideret. For at undgå at udløse fejl, vil designere sætte en tærskel for kollaborative robotter. Indstillingen af denne tærskel er meget omhyggelig, hvilket sikrer, at den ikke kan udløses ofte, samtidig med at den er ekstremt følsom for at undgå kollisioner. På grund af det faktum, at styringen af robotter hovedsageligt er afhængig af motorer, kombinerer designere denne tærskel med motoradaptive algoritmer for at opnå kollisionsstop.
03 Kollisionsisolering
Efter at systemet har bekræftet, at der er sket en kollision, er det nødvendigt at bekræfte det specifikke kollisionspunkt eller kollisionsled. Formålet med at implementere isolation på dette tidspunkt er at stoppe kollisionsstedet. Kollisionsisoleringen aftraditionelle robotteropnås gennem eksterne autoværn, mens kollaborative robotter skal implementeres gennem algoritmer og omvendt acceleration på grund af deres åbne rum.
04 Kollisionsgenkendelse
På dette tidspunkt har den kollaborative robot bekræftet, at der er sket en kollision, og de relevante variable har overskredet tærsklen. På dette tidspunkt skal processoren på robotten afgøre, om kollisionen er en utilsigtet kollision baseret på sanseinformation. Hvis bedømmelsesresultatet er ja, skal den kollaborative robot selv korrigere; Hvis det bestemmes som en ikke-tilfældig kollision, vil den kollaborative robot stoppe og vente på menneskelig behandling.
Det kan siges, at kollisionsdetektion er et meget vigtigt forslag for kollaborative robotter for at opnå selvbevidsthed, hvilket giver mulighed for storstilet anvendelse af kollaborative robotter og indgår i en bredere vifte af scenarier. På forskellige kollisionsstadier har kollaborative robotter forskellige krav til sensorer. For eksempel i før-kollisionsdetektionsfasen er hovedformålet med systemet at forhindre kollisioner i at opstå, så sensorens ansvar er at opfatte miljøet. Der er mange implementeringsruter, såsom synsbaseret miljøopfattelse, millimeterbølgeradarbaseret miljøopfattelse og lidarbaseret miljøopfattelse. Derfor skal tilsvarende sensorer og algoritmer koordineres.
Efter en kollision er det vigtigt for kollaborative robotter at være opmærksomme på kollisionspunktet og -graden så hurtigt som muligt, for at træffe yderligere foranstaltninger for at forhindre, at situationen forværres yderligere. Kollisionsdetektionssensoren spiller en rolle på dette tidspunkt. De almindelige kollisionssensorer omfatter mekaniske kollisionssensorer, magnetiske kollisionssensorer, piezoelektriske kollisionssensorer, kollisionssensorer af belastningstype, piezoresistive pladekollisionssensorer og kollisionssensorer af kviksølvswitchtypen.
Vi ved alle, at under driften af kollaborative robotter udsættes robotarmen for drejningsmoment fra mange retninger for at få robotarmen til at bevæge sig og arbejde. Som vist i figuren nedenfor, vil beskyttelsessystemet udstyret med kollisionssensorer påføre en kombineret drejningsmoment, drejningsmoment og aksial belastningsreaktionskraft ved detektering af en kollision, og den kollaborative robot vil straks stoppe med at arbejde.
Indlægstid: 27. december 2023
