Los robots industriales tradicionales tienen un gran volumen y un bajo factor de seguridad, ya que no se permiten personas dentro del radio de operación. Con la creciente demanda de producción dinámica no estructurada, como la fabricación de precisión y la fabricación flexible, la coexistencia de robots con humanos y robots con el medio ambiente ha planteado requisitos más altos para el diseño de robots. Los robots con esta capacidad se denominan robots colaborativos.
Robots colaborativostienen muchas ventajas, incluido el peso ligero, el respeto al medio ambiente, la percepción inteligente, la colaboración hombre-máquina y la facilidad de programación. Detrás de estas ventajas, hay una función muy importante, que es la detección de colisiones: la función principal es reducir el impacto de la fuerza de colisión en el cuerpo del robot, evitar daños al cuerpo del robot o al equipo periférico y, lo que es más importante, evitar que el robot causando daños a los humanos.
Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, existen muchas formas de lograr la detección de colisiones para robots colaborativos, incluidas cinemática, mecánica, óptica, etc. Por supuesto, el núcleo de estos métodos de implementación son componentes con varias funciones de detección.
Detección de colisiones de robots colaborativos.
La aparición de los robots no pretende sustituir completamente a los humanos. Muchas tareas requieren la cooperación entre humanos y robots para completarse, que es el trasfondo del nacimiento de los robots colaborativos. La intención original del diseño de robots colaborativos es interactuar y colaborar con los humanos en el trabajo, para mejorar la eficiencia y la seguridad en el trabajo.
En un escenario de trabajo,robots colaborativoscolaboran directamente con los humanos, por lo que no se puede dejar de enfatizar las cuestiones de seguridad. Para garantizar la seguridad de la cooperación hombre-máquina, la industria ha formulado muchas regulaciones y estándares relevantes, con el objetivo de considerar las cuestiones de seguridad de la cooperación hombre-máquina desde el diseño de robots colaborativos.
Mientras tanto, los propios robots colaborativos también deben garantizar la seguridad y la fiabilidad. Debido al alto grado de libertad espacial de los robots colaborativos, que reemplazan principalmente el trabajo humano en entornos complejos y peligrosos, también es necesario detectar de forma rápida y fiable posibles colisiones en trabajos de rectificado, montaje, taladrado, manipulación y otros.
Para evitar colisiones entre robots colaborativos, humanos y el medio ambiente, los diseñadores dividen la detección de colisiones en cuatro etapas:
01 Detección previa a la colisión
Al implementar robots colaborativos en un entorno de trabajo, los diseñadores esperan que estos robots puedan familiarizarse con el entorno como los humanos y planificar sus propias rutas de movimiento. Para lograrlo, los diseñadores instalan procesadores y algoritmos de detección con cierta potencia informática en robots colaborativos y construyen una o varias cámaras, sensores y radares como métodos de detección. Como se mencionó anteriormente, existen estándares de la industria que se pueden seguir para la detección previa a una colisión, como el estándar de diseño de robots colaborativos ISO/TS15066, que requiere que los robots colaborativos dejen de funcionar cuando las personas se acercan y se recuperen inmediatamente cuando las personas se alejan.
02 Detección de colisión
Esta es una forma de sí o no, que representa si el robot colaborativo ha chocado. Para evitar que se produzcan errores, los diseñadores establecerán un umbral para los robots colaborativos. La configuración de este umbral es muy meticulosa, lo que garantiza que no se pueda activar con frecuencia y, al mismo tiempo, es extremadamente sensible para evitar colisiones. Debido a que el control de los robots se basa principalmente en motores, los diseñadores combinan este umbral con algoritmos adaptativos del motor para lograr detener la colisión.
03 Aislamiento de colisión
Después de que el sistema confirma que se ha producido una colisión, es necesario confirmar el punto de colisión específico o la junta de colisión. El propósito de implementar el aislamiento en este momento es detener el lugar de la colisión. El aislamiento de colisión derobots tradicionalesse logra a través de barandillas externas, mientras que los robots colaborativos deben implementarse mediante algoritmos y aceleración inversa debido a su espacio abierto.
04 Reconocimiento de colisión
En este punto, el robot colaborativo ha confirmado que se ha producido una colisión y las variables relevantes han superado el umbral. En este punto, el procesador del robot necesita determinar si la colisión fue accidental basándose en la información de detección. Si el resultado del juicio es sí, el robot colaborativo debe autocorregirse; Si se determina que se trata de una colisión no accidental, el robot colaborativo se detendrá y esperará el procesamiento humano.
Se puede decir que la detección de colisiones es una propuesta muy importante para que los robots colaborativos alcancen la autoconciencia, brindando la posibilidad de la aplicación a gran escala de robots colaborativos y entrando en una gama más amplia de escenarios. En diferentes etapas de colisión, los robots colaborativos tienen diferentes requisitos de sensores. Por ejemplo, en la etapa de detección previa a la colisión, el objetivo principal del sistema es evitar que se produzcan colisiones, por lo que la responsabilidad del sensor es percibir el entorno. Hay muchas rutas de implementación, como la percepción ambiental basada en la visión, la percepción ambiental basada en radar de ondas milimétricas y la percepción ambiental basada en lidar. Por lo tanto, es necesario coordinar los sensores y algoritmos correspondientes.
Después de que se produce una colisión, es importante que los robots colaborativos sean conscientes del punto y el grado de la colisión lo antes posible, con el fin de tomar medidas adicionales para evitar que la situación se deteriore aún más. El sensor de detección de colisiones juega un papel importante en este momento. Los sensores de colisión comunes incluyen sensores de colisión mecánicos, sensores de colisión magnéticos, sensores de colisión piezoeléctricos, sensores de colisión de tipo tensión, sensores de colisión de placas piezoresistivas y sensores de colisión de tipo interruptor de mercurio.
Todos sabemos que durante el funcionamiento de los robots colaborativos, el brazo robótico se somete a torsión desde muchas direcciones para hacer que se mueva y funcione. Como se muestra en la figura siguiente, el sistema de protección equipado con sensores de colisión aplicará una fuerza de reacción combinada de par, par y carga axial al detectar una colisión, y el robot colaborativo dejará de funcionar inmediatamente.
Hora de publicación: 27 de diciembre de 2023
