Традиційні промислові роботи мають великий об’єм і низький коефіцієнт міцності, оскільки в робочому радіусі заборонено перебувати людям. Зі зростанням попиту на динамічне неструктуроване виробництво, таке як точне та гнучке виробництво, співіснування роботів із людьми та роботів із навколишнім середовищем висунуло вищі вимоги до конструкції роботів. Роботи з такою здатністю називаються колаборативними роботами.
Колаборативні роботимають багато переваг, включаючи легкість, екологічність, інтелектуальне сприйняття, співпрацю людини та машини та простоту програмування. За цими перевагами стоїть дуже важлива функція, якою є виявлення зіткнень. Основна функція полягає в тому, щоб зменшити вплив сили зіткнення на тіло робота, уникнути пошкодження корпусу робота або периферійного обладнання та, що більш важливо, запобігти роботі завдаючи шкоди людям.
З розвитком науки й техніки з’явилося багато способів виявлення зіткнень для роботів, що працюють разом, включаючи кінематику, механіку, оптику тощо. Звичайно, основою цих методів реалізації є компоненти з різними функціями виявлення.
Виявлення зіткнень колаборативних роботів
Поява роботів не має на меті повністю замінити людину. Для виконання багатьох завдань потрібна співпраця між людьми та роботами, що стало основою народження роботів, що співпрацюють. Початковий намір розробки коллаборативних роботів — взаємодіяти та співпрацювати з людьми під час роботи, щоб підвищити ефективність і безпеку роботи.
У робочому сценарії,колаборативні роботиспівпрацювати безпосередньо з людьми, тому питання безпеки неможливо переоцінити. Щоб забезпечити безпеку взаємодії людини і машини, галузь сформулювала багато відповідних правил і стандартів з метою розгляду питань безпеки взаємодії людини і машини від проектування роботів, що співпрацюють.
У той же час самі колаборативні роботи також повинні забезпечувати безпеку та надійність. Завдяки високому ступеню просторової свободи коллаборативних роботів, які в основному замінюють роботу людини в складних і небезпечних середовищах, також необхідно швидко і надійно виявляти потенційні зіткнення під час шліфування, складання, свердління, обробки та інших робіт.
Щоб запобігти зіткненням між роботами, які співпрацюють, і людьми, а також навколишнім середовищем, розробники приблизно поділяють виявлення зіткнень на чотири етапи:
01 Попереднє виявлення зіткнення
Розгортаючи роботів для співпраці в робочому середовищі, дизайнери сподіваються, що ці роботи зможуть знайомитися з навколишнім середовищем, як люди, і планувати власні шляхи руху. Щоб досягти цього, розробники встановлюють процесори та алгоритми виявлення з певною обчислювальною потужністю на колаборативних роботах і створюють одну або кілька камер, датчиків і радарів як методи виявлення. Як згадувалося вище, існують галузеві стандарти, яких можна дотримуватися для виявлення перед зіткненнями, наприклад стандарт проектування роботів для співпраці ISO/TS15066, який вимагає від роботів для співпраці припиняти рух, коли люди наближаються, і негайно відновлюватися, коли люди відходять.
02 Виявлення зіткнень
Це форма «так» або «ні», яка вказує, чи зіткнувся робот-колаборатор. Щоб уникнути помилок ініціювання, дизайнери встановлять порогове значення для роботів, що працюють разом. Налаштування цього порогу дуже ретельне, гарантуючи, що його не можна запускати часто, а також є надзвичайно чутливим, щоб уникнути зіткнень. Через те, що керування роботами в основному залежить від двигунів, розробники поєднують цей поріг із адаптивними до двигуна алгоритмами для досягнення зупинки зіткнення.
03 Ізоляція зіткнення
Після того, як система підтвердить, що сталося зіткнення, необхідно підтвердити конкретну точку зіткнення або стик зіткнення. Метою впровадження ізоляції в цей час є зупинка місця зіткнення. Колізійна ізоляціятрадиційні роботидосягається за допомогою зовнішніх огорож, тоді як колаборативні роботи мають бути реалізовані за допомогою алгоритмів і зворотного прискорення через їх відкритий простір.
04 Розпізнавання зіткнень
На цьому етапі робот-колаборант підтвердив, що відбулося зіткнення, і відповідні змінні перевищили порогове значення. У цей момент процесор на роботі повинен визначити, чи є зіткнення випадковим зіткненням на основі отриманої інформації. Якщо результат оцінки ствердний, колаборативний робот повинен самостійно виправитися; Якщо це буде визначено як невипадкове зіткнення, спільний робот зупиниться та чекатиме на обробку людиною.
Можна сказати, що виявлення зіткнень є дуже важливою пропозицією для колаборативних роботів для досягнення самосвідомості, надаючи можливість для широкомасштабного застосування колаборативних роботів і входу в більш широкий діапазон сценаріїв. На різних етапах зіткнення колаборативні роботи мають різні вимоги до датчиків. Наприклад, на етапі попереднього виявлення зіткнення основною метою системи є запобігання зіткненням, тому відповідальністю датчика є сприйняття навколишнього середовища. Існує багато шляхів впровадження, наприклад сприйняття навколишнього середовища на основі бачення, сприйняття навколишнього середовища на основі міліметрового радара та сприйняття навколишнього середовища на основі лідара. Тому необхідно узгоджувати відповідні датчики та алгоритми.
Після зіткнення роботам-колаборантам важливо знати точку та ступінь зіткнення якомога швидше, щоб вжити подальших заходів, щоб запобігти подальшому погіршенню ситуації. У цей час роль відіграє датчик виявлення зіткнень. Звичайні датчики зіткнення включають механічні датчики зіткнення, магнітні датчики зіткнення, п’єзоелектричні датчики зіткнення, датчики зіткнення типу деформації, датчики зіткнення п’єзорезистивних пластин і датчики зіткнення типу ртутного перемикача.
Ми всі знаємо, що під час роботи коллаборативних роботів робота-рука піддається крутному моменту з багатьох напрямків, щоб робота-рука рухалася та працювала. Як показано на малюнку нижче, система захисту, оснащена датчиками зіткнень, застосує комбінований крутний момент, крутний момент і силу реакції осьового навантаження після виявлення зіткнення, і спільний робот негайно припинить роботу.
Час публікації: 27 грудня 2023 р
