Traditsioonilised tööstusrobotid on suure mahu ja madala ohutusteguriga, kuna tööraadiusesse ei lubata inimesi. Seoses kasvava nõudlusega dünaamilise struktureerimata tootmise, näiteks täppis- ja paindliku tootmise järele, on robotite kooseksisteerimine inimestega ja robotite kooseksisteerimine keskkonnaga seadnud robotite disainile kõrgemad nõuded. Sellise võimega roboteid nimetatakse koostöörobotiteks.
Koostöörobotidneil on palju eeliseid, sealhulgas kerge, keskkonnasõbralikkus, intelligentne taju, inimese ja masina koostöö ning programmeerimise lihtsus. Nende eeliste taga on väga oluline funktsioon, milleks on kokkupõrke tuvastamine – põhiülesanne on vähendada kokkupõrkejõu mõju roboti kehale, vältida roboti kere või välisseadmete kahjustamist ning mis veelgi olulisem, vältida roboti inimestele kahju tekitamine.
Teaduse ja tehnoloogia arenguga on koostöörobotite kokkupõrke tuvastamiseks palju võimalusi, sealhulgas kinemaatika, mehaanika, optika jne. Loomulikult on nende rakendusmeetodite tuumaks erinevate tuvastamisfunktsioonidega komponendid.
Koostöörobotite kokkupõrgete tuvastamine
Robotite ilmumine ei ole mõeldud inimeste täielikuks asendamiseks. Paljude ülesannete täitmiseks on vaja inimeste ja robotite koostööd, mis on koostöörobotite sünni taustaks. Koostöörobotite kavandamise algne eesmärk on inimestega tööl suhelda ja nendega koostööd teha, et parandada töö efektiivsust ja ohutust.
Tööstsenaariumi korralkoostöörobotidteha otsest koostööd inimestega, nii et ohutusprobleeme ei saa üle tähtsustada. Inimese ja masina koostöö ohutuse tagamiseks on tööstus sõnastanud palju asjakohaseid regulatsioone ja standardeid, mille eesmärk on arvestada inimese ja masina koostöö ohutusprobleeme alates koostöörobotite disainist.
Samal ajal peavad koostöörobotid ise tagama ka ohutuse ja töökindluse. Tulenevalt koostöörobotite suurest ruumilisest vabadusest, mis asendavad peamiselt inimtööd keerukates ja ohtlikes keskkondades, on vaja kiiresti ja usaldusväärselt tuvastada ka võimalikud kokkupõrked lihvimis-, montaaži-, puurimis-, käsitsemis- ja muudel töödel.
Et vältida kokkupõrkeid koostöös tegutsevate robotite ja inimeste ning keskkonna vahel, jagavad disainerid kokkupõrgete tuvastamise laias laastus neljaks etapiks:
01 Kokkupõrkeeelne tuvastamine
Koostöörobotite töökeskkonnas juurutamisel loodavad disainerid, et need robotid tunnevad keskkonda nagu inimesed ja planeerivad oma liikumisteid. Selle saavutamiseks paigaldavad disainerid koostöörobotitele teatud arvutusvõimsusega protsessoreid ja tuvastusalgoritme ning ehitavad tuvastamismeetoditena ühe või mitu kaamerat, andurit ja radarit. Nagu eespool mainitud, on kokkupõrkeeelse tuvastamise jaoks järgitavad tööstusstandardid, näiteks ISO/TS15066 robotite koostööstandard, mis nõuab, et koostöörobotid lõpetaksid jooksmise, kui inimesed lähenevad, ja taastuvad kohe, kui inimesed lahkuvad.
02 Kokkupõrke tuvastamine
See on kas jah või ei vorm, mis näitab, kas koostöörobot on kokku põrganud. Vigade käivitamise vältimiseks seavad disainerid koostöörobotite jaoks künnise. Selle läve seadistamine on väga täpne, tagades, et seda ei saa sageli käivitada, olles samas kokkupõrgete vältimiseks äärmiselt tundlik. Kuna robotite juhtimine tugineb peamiselt mootoritele, ühendavad disainerid selle läve kokkupõrke peatamise saavutamiseks mootori adaptiivsete algoritmidega.
03 Kokkupõrke isolatsioon
Pärast seda, kui süsteem on kinnitanud, et kokkupõrge on toimunud, on vaja kinnitada konkreetne kokkupõrkepunkt või põrkeühendus. Isolatsiooni rakendamise eesmärk on praegu kokkupõrkekoht peatada. Kokkupõrke isolatsioontraditsioonilised robotidsaavutatakse väliste kaitsepiirete kaudu, samas kui koostööroboteid tuleb nende avatud ruumi tõttu rakendada algoritmide ja vastupidise kiirenduse kaudu.
04 Kokkupõrketuvastus
Praeguseks on koostöörobot kinnitanud, et on toimunud kokkupõrge ja vastavad muutujad on läve ületanud. Siinkohal peab roboti protsessor tuvastava teabe põhjal kindlaks tegema, kas kokkupõrge on juhuslik kokkupõrge. Kui otsuse tulemus on jah, peab koostöörobot end ise parandama; Kui see tuvastatakse juhusliku kokkupõrkena, peatub koostöörobot ja ootab inimese töötlemist.
Võib öelda, et kokkupõrketuvastus on koostöörobotite jaoks väga oluline ettepanek eneseteadvuse saavutamiseks, pakkudes võimalust koostöörobotite laiaulatuslikuks rakendamiseks ja sisenemiseks laiemasse stsenaariumidesse. Erinevatel kokkupõrkeetappidel on koostöörobotitel anduritele erinevad nõuded. Näiteks kokkupõrke tuvastamise staadiumis on süsteemi põhieesmärk vältida kokkupõrgete tekkimist, seega on anduri kohustus tajuda keskkonda. Rakendusviise on palju, näiteks nägemisel põhinev keskkonnataju, millimeeterlaine radaripõhine keskkonnataju ja lidaril põhinev keskkonnataju. Seetõttu tuleb vastavad andurid ja algoritmid kooskõlastada.
Pärast kokkupõrke toimumist on oluline, et koostöörobotid oleksid võimalikult kiiresti teadlikud kokkupõrke punktist ja astmest, et võtta meetmeid olukorra edasise halvenemise vältimiseks. Sel ajal mängib rolli kokkupõrketuvastusandur. Levinud kokkupõrkeandurid hõlmavad mehaanilisi kokkupõrkeandureid, magnetilisi kokkupõrkeandureid, piesoelektrilisi kokkupõrkeandureid, deformatsioonitüüpi kokkupõrkeandureid, piezoresistiivseid plaatide kokkupõrkeandureid ja elavhõbedalüliti tüüpi kokkupõrkeandureid.
Me kõik teame, et koostöörobotite töötamise ajal mõjub robotkäe pöördemoment mitmest suunast, et robotkäe saaks liikuma ja tööle panna. Nagu on näidatud alloleval joonisel, rakendab kokkupõrkeanduritega varustatud kaitsesüsteem kokkupõrke tuvastamisel kombineeritud pöördemomendi, pöördemomendi ja aksiaalse koormuse reaktsioonijõudu ning koostöörobot lõpetab kohe töö.
Postitusaeg: 27. detsember 2023
