Tradicionalni industrijski roboti imaju veliki volumen i nizak faktor sigurnosti, budući da nije dopušten boravak ljudi unutar radnog radijusa.Uz sve veću potražnju za dinamičnom nestrukturiranom proizvodnjom kao što je precizna proizvodnja i fleksibilna proizvodnja, suživot robota s ljudima i robota s okolišem iznio je veće zahtjeve za dizajn robota.Roboti s ovom sposobnošću nazivaju se kolaborativni roboti.
Kolaborativni robotiimaju mnoge prednosti, uključujući malu težinu, prihvatljivost za okoliš, inteligentnu percepciju, suradnju čovjeka i stroja i jednostavnost programiranja.Iza ovih prednosti postoji vrlo važna funkcija, a to je otkrivanje sudara - glavna funkcija je smanjiti utjecaj sile sudara na tijelo robota, izbjeći oštećenje tijela robota ili periferne opreme, i još važnije, spriječiti robota da nanošenje štete ljudima.
S razvojem znanosti i tehnologije, postoji mnogo načina za postizanje detekcije sudara za kolaborativne robote, uključujući kinematiku, mehaniku, optiku itd. Naravno, srž ovih implementacijskih metoda su komponente s različitim funkcijama detekcije.
Detekcija sudara kolaborativnih robota
Pojava robota ne namjerava u potpunosti zamijeniti ljude.Za obavljanje mnogih zadataka potrebna je suradnja između ljudi i robota, što je pozadina rođenja suradničkih robota.Izvorna namjera dizajniranja kolaborativnih robota je interakcija i suradnja s ljudima u radu, kako bi se poboljšala radna učinkovitost i sigurnost.
U radnom scenariju,kolaborativni robotiizravno surađuju s ljudima, tako da se sigurnosna pitanja ne mogu prenaglasiti.Kako bi se osigurala sigurnost suradnje čovjeka i stroja, industrija je formulirala mnoge relevantne propise i standarde, s ciljem razmatranja sigurnosnih pitanja suradnje čovjeka i stroja od dizajna kolaborativnih robota.
U međuvremenu, sami kolaborativni roboti također moraju osigurati sigurnost i pouzdanost.Zbog visokog stupnja prostorne slobode suradničkih robota, koji uglavnom zamjenjuju ljudski rad u složenim i opasnim okruženjima, također je potrebno brzo i pouzdano detektirati potencijalne kolizije pri brušenju, montaži, bušenju, rukovanju i drugim poslovima.
Kako bi spriječili sudare između suradničkih robota i ljudi te okoliša, dizajneri ugrubo dijele detekciju sudara u četiri faze:
01 Detekcija prije sudara
Prilikom postavljanja kolaborativnih robota u radno okruženje, dizajneri se nadaju da se ti roboti mogu upoznati s okolišem poput ljudi i planirati vlastite putanje kretanja.Kako bi to postigli, dizajneri instaliraju procesore i algoritme za detekciju s određenom računalnom snagom na kolaborativne robote i izgrade jednu ili više kamera, senzora i radara kao metode detekcije.Kao što je gore spomenuto, postoje industrijski standardi koji se mogu slijediti za detekciju prije sudara, kao što je ISO/TS15066 standard dizajna kolaborativnih robota, koji zahtijeva da kolaborativni roboti prestanu s radom kada se ljudi približe i odmah se oporave kada ljudi odu.
02 Otkrivanje sudara
Ovo je obrazac s da ili ne, koji predstavlja je li se suradnički robot sudario.Kako bi se izbjeglo pokretanje pogrešaka, dizajneri će postaviti prag za kolaborativne robote.Postavka ovog praga je vrlo pedantna, osiguravajući da se ne može često aktivirati, a istovremeno je izuzetno osjetljiva kako bi se izbjegle kolizije.Zbog činjenice da se kontrola robota uglavnom oslanja na motore, dizajneri kombiniraju ovaj prag s algoritmima koji se prilagođavaju motoru kako bi se postiglo zaustavljanje sudara.
03 Izolacija od sudara
Nakon što sustav potvrdi da je došlo do sudara, potrebno je potvrditi određenu točku sudara ili kolizijski spoj.Svrha provedbe izolacije u ovom trenutku je zaustaviti mjesto sudara.Izolacija od sudaratradicionalni robotipostiže se vanjskim zaštitnim ogradama, dok se kolaborativni roboti moraju implementirati putem algoritama i obrnutog ubrzanja zbog svog otvorenog prostora.
04 Prepoznavanje sudara
U ovom trenutku, kolaborativni robot je potvrdio da je došlo do sudara, a relevantne varijable su premašile prag.U ovom trenutku, procesor na robotu treba odrediti je li sudar slučajan na temelju senzorskih informacija.Ako je rezultat prosudbe potvrdan, kolaborativni robot se mora sam ispraviti;Ako se utvrdi da nije slučajan sudar, kolaborativni robot će se zaustaviti i čekati ljudsku obradu.
Može se reći da je otkrivanje sudara vrlo važan prijedlog za kolaborativne robote za postizanje samosvijesti, pružajući mogućnost za široku primjenu kolaborativnih robota i ulazak u širi raspon scenarija.U različitim fazama sudara, kolaborativni roboti imaju različite zahtjeve za senzore.Na primjer, u fazi detekcije prije sudara, glavna svrha sustava je spriječiti nastanak sudara, tako da je odgovornost senzora opažanje okoline.Postoje mnogi pravci implementacije, kao što je percepcija okoliša temeljena na viziji, percepcija okoliša temeljena na milimetarskom radaru i percepcija okoliša temeljena na lidaru.Stoga je potrebno uskladiti odgovarajuće senzore i algoritme.
Nakon što dođe do sudara, važno je da kolaborativni roboti budu svjesni točke i stupnja sudara što je prije moguće, kako bi poduzeli daljnje mjere kako bi spriječili daljnje pogoršanje situacije.Senzor za detekciju sudara igra ulogu u ovom trenutku.Uobičajeni senzori sudara uključuju mehaničke senzore sudara, magnetske senzore sudara, piezoelektrične senzore sudara, senzore sudara deformacijskog tipa, piezorezistivne senzore sudara ploča i senzore sudara tipa živine sklopke.
Svi znamo da je tijekom rada kolaborativnih robota robotska ruka podvrgnuta okretnom momentu iz mnogih smjerova kako bi se robotska ruka pokrenula i radila.Kao što je prikazano na donjoj slici, zaštitni sustav opremljen senzorima sudara primijenit će kombinirani okretni moment, okretni moment i reakcijsku silu aksijalnog opterećenja nakon otkrivanja sudara, a kolaborativni robot će odmah prestati raditi.
Vrijeme objave: 27. prosinca 2023
