Tradicionalni industrijski roboti imajo veliko prostornino in nizek varnostni faktor, saj v radiju delovanja niso dovoljeni ljudje. Z naraščajočim povpraševanjem po dinamični nestrukturirani proizvodnji, kot sta natančna proizvodnja in fleksibilna proizvodnja, je sobivanje robotov z ljudmi in robotov z okoljem postavilo višje zahteve za načrtovanje robotov. Roboti s to sposobnostjo se imenujejo kolaborativni roboti.
Sodelujoči robotiimajo številne prednosti, vključno z majhno težo, prijaznostjo do okolja, inteligentnim zaznavanjem, sodelovanjem med človekom in strojem ter enostavnostjo programiranja. Za temi prednostmi je zelo pomembna funkcija, in sicer zaznavanje trka – glavna funkcija je zmanjšati vpliv sile trka na telo robota, preprečiti poškodbe telesa robota ali periferne opreme in, kar je še pomembneje, preprečiti, da bi robot povzročajo škodo ljudem.
Z razvojem znanosti in tehnologije obstaja veliko načinov za doseganje zaznavanja trkov za sodelujoče robote, vključno s kinematiko, mehaniko, optiko itd. Seveda so jedro teh implementacijskih metod komponente z različnimi funkcijami zaznavanja.
Zaznavanje trkov sodelujočih robotov
Pojav robotov ni namenjen popolni zamenjavi človeka. Številne naloge zahtevajo sodelovanje med ljudmi in roboti, kar je ozadje rojstva sodelujočih robotov. Prvotni namen oblikovanja sodelujočih robotov je interakcija in sodelovanje z ljudmi pri delu, da bi izboljšali delovno učinkovitost in varnost.
V delovnem scenariju,sodelovalni robotineposredno sodelujejo z ljudmi, zato varnostnih vprašanj ni mogoče preveč poudariti. Da bi zagotovili varnost sodelovanja človek-stroj, je industrija oblikovala številne ustrezne predpise in standarde, da bi upoštevala varnostna vprašanja sodelovanja človek-stroj od zasnove sodelujočih robotov.
Medtem pa morajo sodelujoči roboti tudi sami zagotavljati varnost in zanesljivost. Zaradi visoke stopnje prostorske svobode sodelovalnih robotov, ki nadomeščajo predvsem človeško delo v kompleksnih in nevarnih okoljih, je potrebno tudi hitro in zanesljivo zaznavanje morebitnih kolizij pri brušenju, montaži, vrtanju, rokovanju in drugih delih.
Da bi preprečili trke med sodelujočimi roboti in ljudmi ter okoljem, načrtovalci zaznavanje trkov grobo razdelijo na štiri stopnje:
01 Zaznavanje pred trkom
Pri uvajanju sodelujočih robotov v delovno okolje oblikovalci upajo, da bodo ti roboti lahko seznanjeni z okoljem kot ljudje in načrtujejo lastne poti gibanja. Da bi to dosegli, načrtovalci na sodelujoče robote namestijo procesorje in algoritme za zaznavanje z določeno računalniško močjo ter zgradijo eno ali več kamer, senzorjev in radarjev kot metod za zaznavanje. Kot je navedeno zgoraj, obstajajo industrijski standardi, ki jih je mogoče upoštevati za zaznavanje pred trkom, kot je standard za načrtovanje sodelovalnih robotov ISO/TS15066, ki zahteva, da sodelovalni roboti prenehajo delovati, ko se ljudje približajo, in takoj obnovijo, ko ljudje odidejo.
02 Zaznavanje trčenja
To je obrazec z da ali ne, ki predstavlja, ali je sodelujoči robot trčil. Da bi se izognili sprožanju napak, bodo oblikovalci določili prag za sodelujoče robote. Nastavitev tega praga je zelo natančna, saj zagotavlja, da ga ni mogoče pogosto sprožiti, hkrati pa je izjemno občutljiva za preprečevanje trkov. Ker je nadzor robotov v glavnem odvisen od motorjev, oblikovalci združujejo ta prag z algoritmi, ki se prilagajajo motorju, da dosežejo zaustavitev trka.
03 Izolacija trka
Ko sistem potrdi, da je prišlo do trka, je treba potrditi določeno točko trka ali trčni spoj. Namen izvajanja izolacije v tem trenutku je zaustavitev mesta trka. Izolacija trkovtradicionalni robotise doseže z zunanjimi zaščitnimi ograjami, medtem ko je treba sodelujoče robote implementirati z algoritmi in vzvratnim pospeševanjem zaradi njihovega odprtega prostora.
04 Prepoznavanje trčenja
Na tej točki je sodelovalni robot potrdil, da je prišlo do trka, ustrezne spremenljivke pa so presegle prag. Na tej točki mora procesor na robotu na podlagi zaznanih informacij ugotoviti, ali je trčenje naključno. Če je rezultat presoje pritrdilen, se mora sodelujoči robot sam popraviti; Če se ugotovi, da gre za nenaključen trk, se bo sodelujoči robot ustavil in počakal na človeško obdelavo.
Lahko rečemo, da je zaznavanje trkov zelo pomemben predlog za sodelujoče robote, da dosežejo samozavedanje, saj zagotavlja možnost za obsežno uporabo sodelujočih robotov in vstop v širši nabor scenarijev. Na različnih stopnjah trčenja imajo sodelujoči roboti različne zahteve glede senzorjev. Na primer, v fazi zaznavanja pred trkom je glavni namen sistema preprečiti nastanek trkov, zato je odgovornost senzorja zaznavanje okolja. Obstaja veliko načinov izvajanja, kot je zaznavanje okolja na podlagi vida, zaznavanje okolja na podlagi milimetrskega radarja in zaznavanje okolja na podlagi lidarja. Zato je potrebno uskladiti ustrezne senzorje in algoritme.
Ko pride do trka, je pomembno, da se sodelujoči roboti čim prej zavedajo točke in stopnje trka, da sprejmejo nadaljnje ukrepe za preprečitev nadaljnjega poslabšanja situacije. V tem trenutku ima vlogo senzor za zaznavanje trka. Običajni senzorji trkov vključujejo mehanske senzorje trkov, magnetne senzorje trkov, piezoelektrične senzorje trkov, deformacijske senzorje trkov, piezorezistivne senzorje trkov in senzorje trkov z živosrebrnim stikalom.
Vsi vemo, da je med delovanjem sodelujočih robotov robotska roka izpostavljena navoru iz več smeri, da se robotska roka premika in deluje. Kot je prikazano na spodnji sliki, bo zaščitni sistem, opremljen s senzorji za trčenje, ob zaznavi trka uporabil kombiniran navor, navor in reakcijsko silo osne obremenitve, sodelujoči robot pa bo takoj prenehal delovati.
Čas objave: 27. december 2023
