Tradisjonelle industriroboter har stort volum og lav sikkerhetsfaktor, da det ikke er tillatt med personer innenfor operasjonsradiusen. Med den økende etterspørselen etter dynamisk ustrukturert produksjon som presisjonsproduksjon og fleksibel produksjon, har sameksistensen av roboter med mennesker og roboter med miljøet stilt høyere krav til robotdesign. Roboter med denne evnen kalles samarbeidsroboter.
Samarbeidende roboterhar mange fordeler, inkludert lettvekt, miljøvennlighet, intelligent oppfatning, menneske-maskin-samarbeid og enkel programmering. Bak disse fordelene er det en svært viktig funksjon, som er kollisjonsdeteksjon - hovedfunksjonen er å redusere innvirkningen av kollisjonskraft på robotkroppen, unngå skade på robotkroppen eller periferutstyr, og enda viktigere, forhindre at roboten forårsaker skade på mennesker.
Med utviklingen av vitenskap og teknologi er det mange måter å oppnå kollisjonsdeteksjon for samarbeidende roboter, inkludert kinematikk, mekanikk, optikk, etc. Selvfølgelig er kjernen i disse implementeringsmetodene komponenter med ulike deteksjonsfunksjoner.
Kollisjonsdeteksjon av samarbeidende roboter
Fremveksten av roboter er ikke ment å erstatte mennesker fullstendig. Mange oppgaver krever samarbeid mellom mennesker og roboter for å fullføre, som er bakgrunnen for fødselen av samarbeidende roboter. Den opprinnelige intensjonen med å designe samarbeidende roboter er å samhandle og samarbeide med mennesker i arbeid, for å forbedre arbeidseffektiviteten og sikkerheten.
I et arbeidsscenario,samarbeidende robotersamarbeide direkte med mennesker, så sikkerhetsspørsmål kan ikke vektlegges for mye. For å sikre sikkerheten til menneske-maskin-samarbeid har industrien formulert mange relevante forskrifter og standarder, med sikte på å vurdere sikkerhetsproblemene ved menneske-maskin-samarbeid fra utformingen av samarbeidende roboter.
I mellomtiden må samarbeidsroboter selv også sørge for sikkerhet og pålitelighet. På grunn av den høye graden av romlig frihet til samarbeidsroboter, som hovedsakelig erstatter menneskelig arbeid i komplekse og farlige miljøer, er det også nødvendig å raskt og pålitelig oppdage potensielle kollisjoner ved sliping, montering, boring, håndtering og annet arbeid.
For å forhindre kollisjoner mellom samarbeidende roboter og mennesker og miljø, deler designere grovt sett opp kollisjonsdeteksjon i fire stadier:
01 Deteksjon før kollisjon
Når de distribuerer samarbeidende roboter i et arbeidsmiljø, håper designere at disse robotene kan bli kjent med miljøet som mennesker og planlegge sine egne bevegelsesbaner. For å oppnå dette, installerer designere prosessorer og deteksjonsalgoritmer med viss datakraft på samarbeidende roboter, og bygger ett eller flere kameraer, sensorer og radarer som deteksjonsmetoder. Som nevnt ovenfor er det bransjestandarder som kan følges for deteksjon før kollisjon, for eksempel ISO/TS15066 samarbeidsrobotdesignstandard, som krever at samarbeidende roboter slutter å løpe når folk nærmer seg og kommer seg umiddelbart når folk drar.
02 Kollisjonsdeteksjon
Dette er en enten ja eller nei-form, som representerer om samarbeidsroboten har kollidert. For å unngå å utløse feil, vil designere sette en terskel for samarbeidende roboter. Innstillingen av denne terskelen er svært omhyggelig, og sikrer at den ikke kan utløses ofte, samtidig som den er ekstremt følsom for å unngå kollisjoner. På grunn av det faktum at kontrollen av roboter hovedsakelig er avhengig av motorer, kombinerer designere denne terskelen med motoradaptive algoritmer for å oppnå kollisjonsstopp.
03 Kollisjonsisolasjon
Etter at systemet har bekreftet at en kollisjon har skjedd, er det nødvendig å bekrefte det spesifikke kollisjonspunktet eller kollisjonsleddet. Hensikten med å implementere isolasjon på dette tidspunktet er å stoppe kollisjonsstedet. Kollisjonsisolasjonen avtradisjonelle roboteroppnås gjennom eksterne rekkverk, mens samarbeidende roboter må implementeres gjennom algoritmer og omvendt akselerasjon på grunn av deres åpne plass.
04 Kollisjonsgjenkjenning
På dette tidspunktet har samarbeidsroboten bekreftet at en kollisjon har skjedd, og de relevante variablene har overskredet terskelen. På dette tidspunktet må prosessoren på roboten bestemme om kollisjonen er en utilsiktet kollisjon basert på sanseinformasjon. Hvis vurderingsresultatet er ja, må samarbeidsroboten selv korrigere; Hvis det fastslås som en ikke-tilfeldig kollisjon, vil samarbeidsroboten stoppe og vente på menneskelig behandling.
Det kan sies at kollisjonsdeteksjon er et svært viktig forslag for samarbeidende roboter for å oppnå selvbevissthet, og gir mulighet for storskala anvendelse av samarbeidsroboter og gå inn i et bredere spekter av scenarier. På ulike kollisjonsstadier har samarbeidsroboter ulike krav til sensorer. For eksempel, i deteksjonsstadiet før kollisjon, er hovedformålet med systemet å forhindre kollisjoner, så sensorens ansvar er å oppfatte miljøet. Det er mange implementeringsruter, for eksempel synsbasert miljøoppfatning, millimeterbølgeradarbasert miljøoppfatning og lidarbasert miljøoppfatning. Derfor må tilsvarende sensorer og algoritmer koordineres.
Etter en kollisjon er det viktig for samarbeidende roboter å være klar over kollisjonspunkt og grad så raskt som mulig, for å iverksette ytterligere tiltak for å hindre at situasjonen forverres ytterligere. Kollisjonsdeteksjonssensoren spiller en rolle på dette tidspunktet. De vanlige kollisjonssensorene inkluderer mekaniske kollisjonssensorer, magnetiske kollisjonssensorer, piezoelektriske kollisjonssensorer, tøyningstype kollisjonssensorer, piezoresistive platekollisjonssensorer og kollisjonssensorer av kvikksølvbrytertype.
Vi vet alle at under driften av samarbeidende roboter blir robotarmen utsatt for dreiemoment fra mange retninger for å få robotarmen til å bevege seg og fungere. Som vist i figuren nedenfor, vil beskyttelsessystemet utstyrt med kollisjonssensorer påføre en kombinert dreiemoment, dreiemoment og aksial belastningsreaksjonskraft ved å oppdage en kollisjon, og samarbeidsroboten vil umiddelbart slutte å fungere.
Innleggstid: 27. desember 2023
