اخبار - چرا تشخیص برخورد فناوری زیربنایی ربات های مشارکتی است؟

ربات‌های صنعتی سنتی حجم زیادی دارند و ضریب ایمنی پایینی دارند، زیرا در شعاع عملیاتی افراد مجاز نیستند. با افزایش تقاضا برای تولید بدون ساختار پویا مانند ساخت دقیق و ساخت انعطاف‌پذیر، همزیستی روبات‌ها با انسان و روبات‌ها با محیط، الزامات بیشتری را برای طراحی ربات مطرح کرده است. ربات هایی که این توانایی را دارند، ربات های مشارکتی نامیده می شوند.

روبات های مشارکتیدارای مزایای بسیاری از جمله سبک وزن، سازگاری با محیط زیست، درک هوشمندانه، همکاری انسان و ماشین و سهولت برنامه نویسی است. در پشت این مزایا، یک عملکرد بسیار مهم وجود دارد که تشخیص برخورد است - عملکرد اصلی کاهش تأثیر نیروی برخورد بر روی بدنه ربات، جلوگیری از آسیب به بدنه ربات یا تجهیزات جانبی و مهمتر از آن جلوگیری از برخورد ربات است. باعث آسیب به انسان می شود.

با پیشرفت علم و فناوری، راه‌های زیادی برای دستیابی به تشخیص برخورد برای ربات‌های مشارکتی وجود دارد که از آن جمله می‌توان به سینماتیک، مکانیک، اپتیک و غیره اشاره کرد که البته هسته اصلی این روش‌های پیاده‌سازی قطعاتی با عملکردهای مختلف تشخیص هستند.

تشخیص برخورد ربات های مشارکتی

ظهور ربات ها قرار نیست به طور کامل جایگزین انسان شود. بسیاری از کارها برای تکمیل نیاز به همکاری بین انسان و ربات دارند که پس زمینه تولد روبات های مشارکتی است. هدف اصلی از طراحی ربات های مشارکتی، تعامل و همکاری با انسان ها در کار است تا کارایی و ایمنی کار را بهبود بخشد.

در یک سناریوی کاری،ربات های مشارکتیبه طور مستقیم با انسان ها همکاری کنید، بنابراین نمی توان بر مسائل ایمنی بیش از حد تاکید کرد. به منظور اطمینان از ایمنی همکاری انسان و ماشین، صنعت بسیاری از مقررات و استانداردهای مربوطه را با هدف در نظر گرفتن مسائل ایمنی همکاری انسان و ماشین از طراحی ربات‌های مشارکتی تدوین کرده است.

در همین حال، خود ربات های مشارکتی نیز باید ایمنی و قابلیت اطمینان را تضمین کنند. با توجه به درجه بالای آزادی فضایی ربات‌های مشارکتی که عمدتاً جایگزین کار انسان در محیط‌های پیچیده و خطرناک می‌شوند، شناسایی سریع و مطمئن برخوردهای احتمالی در سنگ‌زنی، مونتاژ، حفاری، جابجایی و سایر کارها نیز ضروری است.

به منظور جلوگیری از برخورد بین ربات های مشارکتی و انسان و محیط، طراحان تقریباً تشخیص برخورد را به چهار مرحله تقسیم می کنند:

01 تشخیص قبل از برخورد

هنگام استقرار ربات‌های مشارکتی در یک محیط کاری، طراحان امیدوارند که این روبات‌ها بتوانند مانند انسان‌ها با محیط آشنا شده و مسیر حرکت خود را برنامه‌ریزی کنند. برای دستیابی به این هدف، طراحان پردازنده‌ها و الگوریتم‌های تشخیص را با قدرت محاسباتی معین روی روبات‌های مشترک نصب می‌کنند و یک یا چند دوربین، حسگر و رادار را به عنوان روش‌های تشخیص می‌سازند. همانطور که در بالا ذکر شد، استانداردهای صنعتی وجود دارد که می توان برای تشخیص قبل از برخورد از آنها پیروی کرد، مانند استاندارد طراحی ربات مشارکتی ISO/TS15066، که به ربات های مشارکتی نیاز دارد که هنگام نزدیک شدن افراد، کار را متوقف کنند و با خروج افراد بلافاصله بهبود یابند.

02 تشخیص برخورد

این یک فرم بله یا خیر است که نشان می دهد آیا ربات همکار با هم برخورد کرده است یا خیر. به منظور جلوگیری از ایجاد خطا، طراحان آستانه ای را برای روبات های مشارکتی تعیین می کنند. تنظیم این آستانه بسیار دقیق است و این اطمینان را می دهد که نمی تواند مکرر راه اندازی شود و همچنین برای جلوگیری از برخورد بسیار حساس است. با توجه به اینکه کنترل ربات ها عمدتاً به موتورها متکی است، طراحان این آستانه را با الگوریتم های تطبیقی موتور ترکیب می کنند تا به توقف برخورد دست یابند.

03 جداسازی برخورد

پس از اینکه سیستم تایید کرد که برخورد اتفاق افتاده است، لازم است نقطه برخورد یا مفصل برخورد خاص تایید شود. هدف از اجرای ایزوله در این زمان، توقف محل برخورد است. جداسازی برخورد ازربات های سنتیاز طریق نرده‌های محافظ خارجی به دست می‌آید، در حالی که روبات‌های مشارکتی به دلیل فضای بازشان باید از طریق الگوریتم‌ها و شتاب معکوس پیاده‌سازی شوند.

04 تشخیص برخورد

در این مرحله، ربات مشارکتی تأیید کرده است که یک برخورد رخ داده است و متغیرهای مربوطه از آستانه فراتر رفته اند. در این مرحله، پردازنده روی ربات باید تشخیص دهد که آیا برخورد تصادفی بر اساس اطلاعات سنجش است یا خیر. اگر نتیجه قضاوت مثبت است، ربات همکار باید خود را اصلاح کند. اگر به عنوان یک برخورد غیر تصادفی تشخیص داده شود، ربات مشترک متوقف می شود و منتظر پردازش انسانی است.

می توان گفت که تشخیص برخورد پیشنهاد بسیار مهمی برای ربات های مشارکتی برای دستیابی به خودآگاهی است که امکان کاربرد گسترده ربات های مشارکتی و ورود به طیف وسیع تری از سناریوها را فراهم می کند. در مراحل مختلف برخورد، ربات‌های مشارکتی نیازهای متفاوتی برای حسگرها دارند. به عنوان مثال در مرحله تشخیص قبل از برخورد، هدف اصلی سیستم جلوگیری از وقوع برخورد است، بنابراین وظیفه سنسور درک محیط است. مسیرهای پیاده سازی زیادی وجود دارد، مانند ادراک محیطی مبتنی بر دید، ادراک محیطی مبتنی بر رادار موج میلی متری و درک محیطی مبتنی بر لیدار. بنابراین، حسگرها و الگوریتم های مربوطه باید هماهنگ شوند.

پس از وقوع یک برخورد، مهم است که روبات‌های همکار از نقطه و درجه برخورد در اسرع وقت آگاه شوند تا اقدامات بیشتری برای جلوگیری از وخامت بیشتر وضعیت انجام دهند. سنسور تشخیص برخورد در این زمان نقش مهمی ایفا می کند. سنسورهای برخورد متداول شامل سنسورهای برخورد مکانیکی، سنسورهای برخورد مغناطیسی، سنسورهای برخورد پیزوالکتریک، سنسورهای برخورد نوع کرنش، سنسورهای برخورد صفحه پیزورمقاومتی و سنسورهای برخورد نوع سوئیچ جیوه ای هستند.

همه ما می دانیم که در حین کار ربات های مشارکتی، بازوی رباتیک از جهات مختلف در معرض گشتاور قرار می گیرد تا بازوی رباتیک حرکت کند و کار کند. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، سیستم حفاظتی مجهز به حسگرهای برخورد، پس از تشخیص برخورد، نیروی واکنش ترکیبی گشتاور، گشتاور و بار محوری را اعمال می کند و ربات همکار بلافاصله کار را متوقف می کند.