Os robôs industriais tradicionais possuem grande volume e baixo fator de segurança, pois não são permitidas pessoas no raio de operação. Com a crescente demanda por produção dinâmica não estruturada, como fabricação de precisão e fabricação flexível, a coexistência de robôs com humanos e de robôs com o meio ambiente impôs requisitos mais elevados para o projeto de robôs. Robôs com essa capacidade são chamados de robôs colaborativos.
Robôs colaborativostêm muitas vantagens, incluindo leveza, respeito ao meio ambiente, percepção inteligente, colaboração homem-máquina e facilidade de programação. Por trás dessas vantagens, existe uma função muito importante, que é a detecção de colisão - a principal função é reduzir o impacto da força de colisão no corpo do robô, evitar danos ao corpo do robô ou ao equipamento periférico e, mais importante, evitar que o robô de causando danos aos seres humanos.
Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, existem muitas maneiras de obter detecção de colisão para robôs colaborativos, incluindo cinemática, mecânica, óptica, etc. É claro que o núcleo desses métodos de implementação são componentes com várias funções de detecção.
Detecção de colisão de robôs colaborativos
O surgimento dos robôs não pretende substituir completamente os humanos. Muitas tarefas exigem a cooperação entre humanos e robôs para serem concluídas, o que é o pano de fundo do nascimento dos robôs colaborativos. A intenção original de projetar robôs colaborativos é interagir e colaborar com os humanos no trabalho, a fim de melhorar a eficiência e a segurança do trabalho.
Em um cenário de trabalho,robôs colaborativoscolaborar diretamente com os seres humanos, portanto, as questões de segurança não podem ser subestimadas. A fim de garantir a segurança da cooperação homem-máquina, a indústria formulou muitos regulamentos e normas relevantes, com o objectivo de considerar as questões de segurança da cooperação homem-máquina a partir da concepção de robôs colaborativos.
Entretanto, os próprios robôs colaborativos também devem garantir segurança e fiabilidade. Devido ao alto grau de liberdade espacial dos robôs colaborativos, que substituem principalmente o trabalho humano em ambientes complexos e perigosos, também é necessário detectar de forma rápida e confiável possíveis colisões em retificação, montagem, perfuração, manuseio e outros trabalhos.
Para evitar colisões entre robôs colaborativos, humanos e o meio ambiente, os projetistas dividem aproximadamente a detecção de colisões em quatro estágios:
01 Detecção pré-colisão
Ao implantar robôs colaborativos em um ambiente de trabalho, os projetistas esperam que esses robôs possam estar familiarizados com o ambiente como os humanos e planejar seus próprios caminhos de movimento. Para conseguir isso, os projetistas instalam processadores e algoritmos de detecção com certo poder computacional em robôs colaborativos e constroem uma ou mais câmeras, sensores e radares como métodos de detecção. Conforme mencionado acima, existem padrões da indústria que podem ser seguidos para detecção pré-colisão, como o padrão de design de robôs colaborativos ISO/TS15066, que exige que os robôs colaborativos parem de funcionar quando as pessoas se aproximam e se recuperem imediatamente quando as pessoas saem.
02 Detecção de colisão
Esta é uma forma de sim ou não, representando se o robô colaborativo colidiu. Para evitar erros de disparo, os designers definirão um limite para robôs colaborativos. A definição deste limite é muito meticulosa, garantindo que não pode ser acionado com frequência e ao mesmo tempo é extremamente sensível para evitar colisões. Devido ao fato de que o controle dos robôs depende principalmente de motores, os projetistas combinam esse limite com algoritmos adaptativos de motor para obter a parada de colisão.
03 Isolamento de colisão
Após o sistema confirmar que ocorreu uma colisão, é necessário confirmar o ponto de colisão ou junta de colisão específica. O objetivo de implementar o isolamento neste momento é parar o local da colisão. O isolamento de colisão derobôs tradicionaisé alcançado através de guarda-corpos externos, enquanto os robôs colaborativos precisam ser implementados através de algoritmos e aceleração reversa devido ao seu espaço aberto.
04 Reconhecimento de colisão
Neste ponto, o robô colaborativo confirmou que ocorreu uma colisão e que as variáveis relevantes excederam o limite. Neste ponto, o processador do robô precisa determinar se a colisão é acidental com base nas informações de detecção. Se o resultado do julgamento for sim, o robô colaborativo precisa se autocorrigir; Se for determinada como uma colisão não acidental, o robô colaborativo irá parar e aguardar o processamento humano.
Pode-se dizer que a detecção de colisões é uma proposta muito importante para que os robôs colaborativos alcancem a autoconsciência, proporcionando a possibilidade de aplicação em larga escala de robôs colaborativos e entrando em uma gama mais ampla de cenários. Em diferentes estágios de colisão, os robôs colaborativos têm diferentes requisitos para sensores. Por exemplo, na etapa de detecção pré-colisão, o objetivo principal do sistema é evitar a ocorrência de colisões, portanto a responsabilidade do sensor é perceber o ambiente. Existem muitas rotas de implementação, como percepção ambiental baseada em visão, percepção ambiental baseada em radar de ondas milimétricas e percepção ambiental baseada em lidar. Portanto, sensores e algoritmos correspondentes precisam ser coordenados.
Após a ocorrência de uma colisão, é importante que os robôs colaborativos estejam cientes do ponto e grau da colisão o mais rápido possível, a fim de tomar medidas adicionais para evitar que a situação se deteriore ainda mais. O sensor de detecção de colisão desempenha um papel neste momento. Os sensores de colisão comuns incluem sensores de colisão mecânicos, sensores de colisão magnéticos, sensores de colisão piezoelétricos, sensores de colisão do tipo deformação, sensores de colisão de placas piezoresistivas e sensores de colisão do tipo interruptor de mercúrio.
Todos sabemos que durante a operação de robôs colaborativos, o braço robótico é submetido a torque de várias direções para fazer o braço robótico se mover e funcionar. Conforme mostrado na figura abaixo, o sistema de proteção equipado com sensores de colisão aplicará uma combinação de torque, torque e força de reação de carga axial ao detectar uma colisão, e o robô colaborativo irá parar imediatamente de funcionar.
Horário da postagem: 27 de dezembro de 2023
