A hagyományos ipari robotok nagy térfogattal és alacsony biztonsági tényezővel rendelkeznek, mivel a működési sugáron belül nem tartózkodhatnak emberek. A dinamikus, strukturálatlan gyártás, például a precíziós gyártás és a rugalmas gyártás iránti növekvő kereslet következtében a robotok és az emberek együttélése, valamint a robotok a környezettel való együttélése magasabb követelményeket támaszt a robottervezés terén. Az ezzel a képességgel rendelkező robotokat kollaboratív robotoknak nevezzük.
Együttműködő robotokszámos előnye van, beleértve a könnyű súlyt, a környezetbarátságot, az intelligens érzékelést, az ember-gép együttműködést és a könnyű programozást. Ezen előnyök mögött egy nagyon fontos funkció húzódik meg, az ütközésészlelés – a fő funkció az ütközési erőnek a robot testére gyakorolt hatásának csökkentése, a robottest vagy a perifériás berendezések sérülésének elkerülése, és ami még fontosabb, megakadályozza, hogy a robot emberben kárt okozva.
A tudomány és a technológia fejlődésével számos módszer létezik az együttműködő robotok ütközésérzékelésére, ideértve a kinematikát, a mechanikát, az optikát stb. Természetesen ezeknek a megvalósítási módszereknek a lényege a különféle észlelési funkciókkal rendelkező alkatrészek.
Együttműködő robotok ütközésérzékelése
A robotok megjelenésének nem célja, hogy teljesen leváltsa az embereket. Sok feladat elvégzéséhez ember és robot együttműködésre van szükség, ami a kollaboratív robotok születésének hátterében áll. A kollaboratív robotok tervezésének eredeti célja az emberekkel való interakció és együttműködés a munkavégzés során a munka hatékonyságának és biztonságának javítása érdekében.
Egy munkahelyi forgatókönyv szerintegyüttműködő robotokközvetlenül együttműködnek az emberekkel, így a biztonsági kérdéseket nem lehet eléggé hangsúlyozni. Az ember-gép együttműködés biztonsága érdekében az iparág számos vonatkozó előírást és szabványt fogalmazott meg azzal a céllal, hogy a kollaboratív robotok tervezésétől kezdve figyelembe vegyék az ember-gép együttműködés biztonsági kérdéseit.
Eközben maguknak az együttműködő robotoknak is gondoskodniuk kell a biztonságról és a megbízhatóságról. A kollaboratív robotok nagy térbeli szabadsága miatt, amelyek főként az emberi munkát helyettesítik összetett és veszélyes környezetben, szükséges a lehetséges ütközések gyors és megbízható észlelése a köszörülési, szerelési, fúrási, kezelési és egyéb munkák során is.
Az együttműködő robotok és az emberek, valamint a környezet közötti ütközések megelőzése érdekében a tervezők nagyjából négy szakaszra osztják az ütközésészlelést:
01 Ütközés előtti észlelés
Amikor együttműködő robotokat helyeznek üzembe munkakörnyezetben, a tervezők azt remélik, hogy ezek a robotok az emberekhez hasonlóan ismerik a környezetet, és megtervezik saját mozgási útjukat. Ennek elérése érdekében a tervezők bizonyos számítási teljesítményű processzorokat és észlelési algoritmusokat telepítenek az együttműködő robotokra, és észlelési módszerként egy vagy több kamerát, érzékelőt és radart építenek. Amint fentebb említettük, vannak olyan iparági szabványok, amelyek követhetők az ütközés előtti észleléshez, mint például az ISO/TS15066 kollaboratív robottervezési szabvány, amely előírja, hogy az együttműködő robotoknak le kell állniuk, amikor az emberek közelednek, és azonnal helyre kell állniuk, amikor az emberek távoznak.
02 Ütközésérzékelés
Ez egy igen vagy nem forma, amely azt jelzi, hogy az együttműködő robot ütközött-e. A hibák kiváltásának elkerülése érdekében a tervezők küszöböt határoznak meg az együttműködő robotok számára. Ennek a küszöbértéknek a beállítása nagyon aprólékos, biztosítva, hogy ne legyen gyakran aktiválva, ugyanakkor rendkívül érzékeny az ütközések elkerülésére. Tekintettel arra, hogy a robotok vezérlése főként motorokra támaszkodik, a tervezők ezt a küszöböt motoradaptív algoritmusokkal kombinálják az ütközés megállítása érdekében.
03 Ütközésszigetelés
Miután a rendszer megerősítette, hogy ütközés történt, meg kell erősíteni az adott ütközési pontot vagy ütközési csuklót. Az elszigetelés megvalósításának célja jelenleg az ütközés helyszínének megállítása. Az ütközés szigetelésehagyományos robotokkülső védőkorlátokon keresztül érhető el, míg az együttműködő robotokat algoritmusokon és fordított gyorsításon keresztül kell megvalósítani nyílt terük miatt.
04 Ütközésfelismerés
Ezen a ponton az együttműködő robot megerősítette, hogy ütközés történt, és a releváns változók túllépték a küszöbértéket. Ezen a ponton a robot processzorának érzékelési információ alapján kell meghatároznia, hogy az ütközés véletlen ütközés-e. Ha az ítélet eredménye igen, az együttműködő robotnak önkorrigálnia kell; Ha nem véletlen ütközésnek minősül, az együttműködő robot megáll és vár az emberi feldolgozásra.
Elmondható, hogy az ütközésészlelés nagyon fontos javaslat a kollaboratív robotok öntudatosság eléréséhez, lehetőséget adva a kollaboratív robotok széles körű alkalmazására és a forgatókönyvek szélesebb körébe való belépésre. A különböző ütközési szakaszokban az együttműködő robotok eltérő követelményeket támasztanak az érzékelőkkel szemben. Például az ütközés előtti észlelési szakaszban a rendszer fő célja az ütközések megakadályozása, így az érzékelő felelőssége a környezet érzékelése. Számos megvalósítási mód létezik, mint például a látás alapú környezetérzékelés, a milliméteres hullámú radar alapú környezetérzékelés és a lidar alapú környezetérzékelés. Ezért a megfelelő érzékelőket és algoritmusokat össze kell hangolni.
Az ütközés bekövetkezte után fontos, hogy az együttműködő robotok a lehető leghamarabb tisztában legyenek az ütközés pontjával és mértékével, hogy további intézkedéseket tegyenek a helyzet további romlásának megakadályozása érdekében. Ebben az időben az ütközésérzékelő érzékelő játszik szerepet. A gyakori ütközésérzékelők közé tartoznak a mechanikus ütközésérzékelők, a mágneses ütközésérzékelők, a piezoelektromos ütközésérzékelők, a nyúlás típusú ütközésérzékelők, a piezorezisztív lemezes ütközésérzékelők és a higanykapcsoló típusú ütközésérzékelők.
Mindannyian tudjuk, hogy az együttműködő robotok működése során a robotkart számos irányból nyomaték éri, hogy a robotkar mozogjon és működjön. Az alábbi ábrán látható módon az ütközésérzékelőkkel felszerelt védelmi rendszer az ütközés észlelésekor kombinált nyomatékot, nyomatékot és axiális terhelési reakcióerőt fejt ki, és az együttműködő robot azonnal leáll.
Feladás időpontja: 2023. december 27
