Traditionella industrirobotar har stor volym och låg säkerhetsfaktor, eftersom det inte är tillåtet med personer inom operationsradien. Med den ökande efterfrågan på dynamisk ostrukturerad produktion som precisionstillverkning och flexibel tillverkning, har samexistensen av robotar med människor och robotar med miljön ställt högre krav på robotdesign. Robotar med denna förmåga kallas kollaborativa robotar.
Samarbetande robotarhar många fördelar, inklusive lättvikt, miljövänlighet, intelligent perception, samarbete mellan människa och maskin och enkel programmering. Bakom dessa fördelar finns en mycket viktig funktion, som är kollisionsdetektering - huvudfunktionen är att minska påverkan av kollisionskraft på robotkroppen, undvika skador på robotkroppen eller kringutrustning, och ännu viktigare, förhindra att roboten orsakar skada på människor.
Med utvecklingen av vetenskap och teknik finns det många sätt att uppnå kollisionsdetektering för kollaborativa robotar, inklusive kinematik, mekanik, optik, etc. Självklart är kärnan i dessa implementeringsmetoder komponenter med olika detektionsfunktioner.
Kollisionsdetektering av kollaborativa robotar
Framväxten av robotar är inte avsedd att helt ersätta människor. Många uppgifter kräver samarbete mellan människor och robotar för att slutföra, vilket är bakgrunden till födelsen av kollaborativa robotar. Den ursprungliga avsikten med att designa kollaborativa robotar är att interagera och samarbeta med människor i arbetet, för att förbättra arbetets effektivitet och säkerhet.
I ett arbetsscenario,kollaborativa robotarsamarbeta direkt med människor, så säkerhetsfrågor kan inte överbetonas. För att säkerställa säkerheten för människa-maskin-samarbete har industrin formulerat många relevanta regler och standarder, med syftet att överväga säkerhetsfrågorna för människa-maskin-samarbete från utformningen av kollaborativa robotar.
Samtidigt måste samarbetsrobotar själva också säkerställa säkerhet och tillförlitlighet. På grund av den höga graden av rumslig frihet för kollaborativa robotar, som huvudsakligen ersätter mänskligt arbete i komplexa och farliga miljöer, är det också nödvändigt att snabbt och tillförlitligt upptäcka potentiella kollisioner vid slipning, montering, borrning, hantering och annat arbete.
För att förhindra kollisioner mellan kollaborativa robotar och människor och miljön delar designers grovt sett upp kollisionsdetektering i fyra steg:
01 Förkollisionsdetektering
När de distribuerar kollaborativa robotar i en arbetsmiljö hoppas designers att dessa robotar kan vara bekanta med miljön som människor och planera sina egna rörelsevägar. För att uppnå detta installerar designers processorer och detektionsalgoritmer med viss beräkningskraft på kollaborativa robotar, och bygger en eller flera kameror, sensorer och radarer som detekteringsmetoder. Som nämnts ovan finns det branschstandarder som kan följas för detektering före kollision, såsom ISO/TS15066 samarbetsrobotdesignstandard, som kräver att samarbetsrobotar slutar springa när människor närmar sig och omedelbart återhämtar sig när människor lämnar.
02 Kollisionsdetektering
Detta är en antingen ja eller nej-form, som representerar om den kollaborativa roboten har kolliderat. För att undvika att utlösa fel kommer designers att sätta en tröskel för kollaborativa robotar. Inställningen av denna tröskel är mycket noggrann, vilket säkerställer att den inte kan utlösas ofta samtidigt som den är extremt känslig för att undvika kollisioner. På grund av det faktum att kontrollen av robotar huvudsakligen är beroende av motorer, kombinerar designers denna tröskel med motoranpassningsalgoritmer för att uppnå kollisionsstopp.
03 Kollisionsisolering
Efter att systemet har bekräftat att en kollision har inträffat är det nödvändigt att bekräfta den specifika kollisionspunkten eller kollisionsleden. Syftet med att implementera isolering vid denna tidpunkt är att stoppa kollisionsplatsen. Kollisionsisoleringen avtraditionella robotaruppnås genom externa skyddsräcken, medan kollaborativa robotar måste implementeras genom algoritmer och omvänd acceleration på grund av deras öppna utrymme.
04 Kollisionsigenkänning
Vid denna tidpunkt har den kollaborativa roboten bekräftat att en kollision har inträffat, och de relevanta variablerna har överskridit tröskeln. Vid denna tidpunkt måste processorn på roboten avgöra om kollisionen är en oavsiktlig kollision baserat på avkänningsinformation. Om bedömningsresultatet är ja, måste samarbetsroboten själv korrigera; Om det fastställs som en icke oavsiktlig kollision, kommer den samarbetande roboten att stanna och vänta på mänsklig bearbetning.
Man kan säga att kollisionsdetektering är ett mycket viktigt förslag för kollaborativa robotar för att uppnå självkännedom, vilket ger möjlighet till storskalig tillämpning av kollaborativa robotar och går in i ett bredare spektrum av scenarier. Vid olika kollisionsstadier har kollaborativa robotar olika krav på sensorer. Till exempel, i detektionsstadiet före kollision, är systemets huvudsakliga syfte att förhindra kollisioner från att inträffa, så sensorns ansvar är att uppfatta omgivningen. Det finns många implementeringsvägar, såsom synbaserad miljöuppfattning, millimetervågradarbaserad miljöuppfattning och lidarbaserad miljöuppfattning. Därför måste motsvarande sensorer och algoritmer koordineras.
Efter en kollision är det viktigt för samarbetsrobotar att vara medvetna om kollisionspunkt och kollisionsgrad så snart som möjligt, för att kunna vidta ytterligare åtgärder för att förhindra att situationen förvärras ytterligare. Kollisionsdetekteringssensorn spelar en roll vid denna tidpunkt. De vanliga kollisionssensorerna inkluderar mekaniska kollisionssensorer, magnetiska kollisionssensorer, piezoelektriska kollisionssensorer, kollisionssensorer av töjningstyp, piezoresistiva plåtkollisionssensorer och kollisionssensorer av kvicksilveromkopplartyp.
Vi vet alla att under driften av kollaborativa robotar utsätts robotarmen för vridmoment från många håll för att få robotarmen att röra sig och arbeta. Som visas i figuren nedan kommer skyddssystemet utrustat med kollisionssensorer att applicera ett kombinerat vridmoment, vridmoment och axiell belastningsreaktionskraft vid detektering av en kollision, och den samarbetande roboten kommer omedelbart att sluta fungera.
Posttid: 2023-12-27
