المصدر: www.idtechex.com
يتزايد استخدام الأذرع الآلية في الصناعة التحويلية مع انضمام المزيد من الشركات إليها فوائد استخدام الأسلحة الروبوتية. إذا كنت تخطط لدمج الأسلحة الآلية في عمليات عملك، فأنت بحاجة إلى التأكد من أنك على اطلاع جيد. ابحث عن الجودة الشركة المصنعة للذراع الروبوتية التي يمكنك العمل بها للحصول على نتائج جيدة.
تتميز الذراع الآلية بالجسم والمعصم والمؤثر النهائي أيضًا. المؤثر النهائي هو ما يتم استخدامه للاحتفاظ بمنتجات مختلفة أو القيام بمهام مختلفة. في معظم الحالات، ستحتاج إلى أن يتحرك المستجيب النهائي في اتجاهات مختلفة بدقة. هذا هو المكان الذي تحتاج فيه إلى التأكد من أنك على دراية بتفرد الروبوت وكيفية تأثيره على أداء ذراعك الآلية. في هذه المقالة، سنتعمق في تفرد الروبوت ولماذا من الضروري أن نضعه في الاعتبار.
ما هو تفرد الروبوت
المصدر: www.technologyreview.com
يشير تفرد الروبوت إلى التكوين حيث المؤثر النهائي للروبوت يتم حظر الحركة في اتجاهات معينة. يؤدي هذا التكوين إلى الحد من كفاءة ودقة الذراع الآلية التي تعمل بها. بشكل عام، عندما يتعلق الأمر أذرع آلية ذات 6 محاوروهي تعمل من خلال التحرك في حركات تتعلق بالمحاور X وY وZ في مستوى ثلاثي الأبعاد أو ديكارتي. يتكون من 3 مفاصل تساهم في توفير 6 درجات من الحرية التي تتمتع بها الذراع الآلية أثناء العمل.
تسمح هذه الدرجة من الحرية للذراع الآلي بالتحرك في اتجاهات مختلفة والوصول بسهولة إلى المهام المصممة من أجلها. إذا لم يتمكن المستجيب النهائي للروبوت، بأي حال من الأحوال، من الوصول إلى المنتجات أو التحرك في الاتجاه الخاطئ، فهنا تأتي مشكلة التفرد. من السهل جدًا تحديد بعض التفردات وحلها مما يسمح لك بالعودة إلى هدفك. مهام. ومع ذلك، من ناحية أخرى، ستواجه بعض الروبوتات بعض التفردات التي يصعب تحديدها إلا بمساعدة صيغ معقدة وطويلة.
ما الذي يؤثر على تفرد الروبوت؟
المصدر: www.mecademic.com
ستتميز تفرد الروبوت بتأثيرات مختلفة وتحديات أيضًا خاصة عند تحديد المشكلات المحددة. تختلف هذه التحديات اعتمادًا على بعض العوامل الموجودة في الذراع الآلية التي ستعمل بها. يعتمد مدى تعقيد وشدة التفرد الذي يعاني منه الروبوت الخاص بك على عدد المفاصل، ونوع الروبوت (خطي أو دوار)، والترتيب الهندسي.
An ذراع روبوت صناعي يتميز بمساحتين حيث يمكن التحكم فيه بسهولة. هذا هو عادة الفضاء المشترك والفضاء الديكارتي. مع اختلاف المساحات التي يعمل فيها الذراع الآلي، تجد أنه سيحتوي على مجموعتين من أوامر الحركة في وضع الموضع.
عندما يتعلق الأمر بأوامر المساحة المشتركة، سيتلقى الروبوت تعليمات محددة مع مجموعة المساحات المشتركة المطلوبة. سينتقل بعد ذلك لجلب كل مفصل إلى موضع المفصل المقترح في ترجمة خطية ومتزامنة. باستخدام أوامر الفضاء الديكارتي، سيتضمن الاقتراح المقدم للروبوت الوضعية المرغوبة للمستجيب النهائي بمسار ديكارتي محدد. تم تصميم المسار الديكارتي ليكون خطيًا أو دائريًا.
لكي يتماشى الروبوت بدقة مع المفصل الديكارتي والأوامر، تقوم وحدة التحكم في الروبوت بحساب الموضع العكسي وحركيات السرعة للروبوت. وينتج عن هذا الوضع الصحيح للمستجيب النهائي لتنفيذ المهمة المصممة. ومع ذلك، إذا كانت الحسابات خاطئة، فستحدث التفردات حيث تجد أن المستجيب النهائي لم يتم وضعه بدقة. يوضح لك هذا التكوينات التي تريد تجنبها لمنع مشكلات التفرد من إعاقة عمليات التشغيل الآلي الخاصة بك.
وظائف التفرد الروبوت
المصدر: www.dignited.com
يجب تجنب تفردات الروبوت الممنوحة بأي ثمن للتأكد من أن ذراعك الآلية الصناعية يمكن أن تعمل بأفضل ما لديها في المهام المطلوبة. إن تعلم المزيد عن وظيفة تفرد الروبوت سيمنحك فهمًا أفضل لسبب تجنبه. ترتبط تفرد الروبوت بشكل أساسي بوظيفتين متميزتين.
الانخفاض في رسم خرائط السرعة
المصدر: studywolf.wordpress.com
خذ بعين الاعتبار روبوتين ديكارتيين يستخدمان لتوجيه مؤثراتهما النهائية إلى اتجاهات مختلفة. يتميز الروبوتان بموقع سداسي المحاور مع أكوام من ثلاثة أدلة خطية متعامدة وثلاث مراحل دوران. عندما يتمكن الروبوت المستخدم من الحفاظ على المحاور والمفاصل حيث من المفترض أن تكون، فإن اتجاه المستجيب النهائي يكون سهلاً.
يمكنه استخدام المؤثر النهائي بشكل مستمر على طول المسار 6D داخل مساحة العمل الخاصة به مع الحفاظ على الدقة والدقة. ومع ذلك، عندما تتطابق المحاور والمفاصل، يحدث التفرد ولا يعد الروبوت قادرًا على التحرك بدرجات الحرية الستة المتاحة له.
مع هذا الروبوت تجد أنه لا يستطيع تدوير مستجيبه النهائي حول المحاور التي تتوافق مع المفاصل الدائرية. غالبًا ما يشار إلى هذا النوع من التفرد باسم قفل gimbal. نظرًا لأن معظم المتفردات يتم حلها بمساعدة المعادلات، تجد أنه يصبح من الصعب تحديد سرعة بعض الأشياء ناقلات الديكارتية. عندما يحدث التفرد، فإنه يعيق قدرتك على معرفة الكثافة في الأرقام المرتبطة بالسرعات المميزة.
تعد القدرة على قياس سرعات الذراع الآلية أمرًا ضروريًا لضمان مراعاة السلامة. عند مواجهة مشكلة التفرد تجد أنها تشكل خطرًا كبيرًا على الروبوتات على الرغم من أنها لم تصل إلى هذه المرحلة بعد. وينتج عن ذلك سرعات مفصلية عالية قد تكون خطيرة خاصة إذا كنت تعمل مع روبوتات صناعية كبيرة وسريعة. هذا هو سبب أهمية تحديد السرعات التي تعمل بها.
حدود مساحة العمل الداخلية المحدودة
المصدر: يوتيوب
عندما يتعلق الأمر بتفرد الروبوت، فإنه لا يؤثر فقط على حركيات السرعة العكسية، بل يمتد أيضًا إلى المعادلات الحركية للموضع العكسي. عند العمل مع الروبوتات الصناعية ستجد أنها تحتوي على معادلات وحلول لمواضع مشتركة مختلفة. ترتبط الحلول المختلفة المميزة ارتباطًا وثيقًا بأنواع التكوين المختلفة.
على سبيل المثال، إذا كان الروبوت الخاص بك يتميز بـ 8 حلول فريدة لمواضع المفاصل حتى موضع المستجيب النهائي، فإنه سيحتوي أيضًا على 8 أنواع تكوين مختلفة. لتغيير نوع التكوين، يجب عليك المرور عبر التفرد. التفردات هي الحدود الموجودة بين الكيانات السداسية الأبعاد الموجودة في مساحة العمل الديكارتية، وهو روبوت نموذجي ذو 6 محاور. وهذا يحد من التكوينات المختلفة التي يمكنك تحقيقها وحدود مساحة العمل المتاحة لك روبوت صناعي.
أنواع تفرد الروبوت في الروبوت المفصلي عموديًا
المصدر: blog.grabcad.com
نظرًا لحقيقة أن التفردات الروبوتية قد تحدث في أي ذراع آلية صناعية تعمل بها، فمن المهم أن تدرك أن هناك أنواعًا مختلفة. تمامًا كما تأتي الذراع الآلية في أجزاء مختلفة، ستؤثر التفردات أيضًا على هذه الأجزاء المختلفة مما يؤدي إلى مجموعة متنوعة من المشكلات.
من المهم هنا أن نأخذ في الاعتبار المحاور المختلفة للمفاصل الموجودة في الأذرع الآلية الصناعية. ستعمل مع 2 و3 المتوازيين، 1 و4 الطبيعيين بالنسبة إلى 2 و3، ومحور المفصل 5 الطبيعي بالنسبة لمفاصل المحورين 4 و6. الآن بعد أن أصبح لديك فهم أفضل للمحورين محاور ومفاصل مختلفة أنت في مكان أفضل لاستكشاف أنواع التفرد. أبرز أنواع التفردات في أ ذراع روبوت مفصلية عموديًا للنظر في ما يلي:
تفرد المعصم
المصدر: sites.google.com
عندما يتعلق الأمر بأذرع الروبوت المفصلية عموديًا معصمين مضمنين، فإنهم يميلون إلى أن تكون تفرد المعصم هي المشكلة الأكثر شيوعًا. يحدث هذا النوع من التفرد عندما تتطابق محاور المفاصل 4 و 6 مع بعضها البعض. عندما يحدث هذا، لا يكون المعصم قادرًا على تحريك المؤثر النهائي في اتجاه محور المفصل 5. ومن الناحية التطبيقية، فكر في ذراع روبوت صناعي يعمل بدقة.
لكي يتبع خطًا عبر نقطة التفرد، يجب أن تكون المفاصل 4 و6 متزامنة وتدور بزاوية 90 درجة. وسيتم ذلك في اتجاهين متعاكسين للتأكد من دقة العملية. وهذا يوضح أن عبور تفرد الرسغ أمر ممكن. ومع ذلك، بمجرد الوصول إلى التفرد، يبقى المؤثر النهائي بلا حراك أثناء دوران المفصلين. لكي يتمكن المؤثر النهائي من عبور التفرد، عليه أن يتوقف أولاً. ولو تم تطبيقه لعرقل دقة الذراع الصناعية أثناء العمل. هناك الكثير من الحلول لتفرد المعصم والتي يمكن تنفيذها بسهولة لتصحيح المشكلة.
تفرد الكوع
المصدر: www.electronicsteacher.com
النوع الثاني من التفرد الذي قد تصادفه عند العمل عموديًا أذرع روبوتية مفصلية مع المعصمين المضمنين هو تفرد الكوع. ويحدث بشكل رئيسي عندما يقع مركز المعصم على المستوى الذي يمر عبر محاور المفاصل 2 و 3. ويستخدم مركز المعصم للإشارة إلى النقطة التي تتقاطع فيها محاور المفاصل 4 و 5 و 6. في تفرد المرفق، ستجد أن الذراع ممدود بالكامل وقد يتميز أيضًا ببعض الحالات حيث لا يمكن طيه بالكامل. يتم تحديد هذا النوع من التفرد في الغالب من خلال محور وموضع المفصل 3. يتميز تفرد المرفق أيضًا ببعض الحلول التي يمكن أن تساعدك في حل أي مشكلات في الأداء قد تواجهها مع ذراعك الآلية. يحدث هذا النوع من التفرد في كثير من الأحيان ويمكن التنبؤ به بسهولة وتجنبه أيضًا.
تفرد الكتف
المصدر: blenderartists.org
التفرد الأخير الذي قد تواجهه هو تفرد الكتف الذي يحدث عندما يقع مركز معصم الروبوت على الخط الذي يمر عبر محوري المفاصل 1 و 2. هذا التفرد هو الأكثر تعقيدًا بين الباقي نظرًا لأنه لا يعتمد على موقف مشترك واحد. مع تفرد الكتف، يتم وضع الحد على الحركة في اتجاه محور المفصل 2.
من الناحية التطبيقية، لكي يتبع الروبوت خطًا عبر نقطة تفرد الكتف، يجب أن تدور المفاصل 1 و4 في وقت واحد بزاوية 90 درجة. يتم هذا الدوران كما هو الحال في تفرد المعصم في اتجاهين متعاكسين بينما يتم نهاية المستجيب يبقى ثابتا. كما هو الحال في تفرد المعصم، فإن الحركة من خلال تفرد الكتف ممكنة، ومع ذلك، يجب أن يتوقف المستجيب النهائي لجعل ذلك ممكنًا. يتميز هذا التفرد أيضًا ببعض الحلول التي يمكن تنفيذها لضمان عودة الذراع الآلية إلى العمل بأفضل حالاتها.
أنواع التفرد في الروبوت التعاوني سداسي المحاور (كوبوت)
المصدر: www.istockphoto.com
عندما يتعلق الأمر الروبوتات التعاونيةستجد محاور المفاصل 2 و 3 و 4 متوازية، ويتقاطع محور المفصل 1 ويكون طبيعيًا مع محاور المفصل 2. بالإضافة إلى ذلك، يتميز أيضًا أن محور المفصل 5 يتقاطع ويكون طبيعيًا إلى محاور المفاصل 4 و6. مثل التفردات الموجودة في الروبوتات المفصلية، تتميز هذه الروبوتات أيضًا بحلول مختلفة تتعلق بأنواع التكوين المختلفة. تشمل أنواع التفردات المضمنة في Cobots ما يلي:
تفرد المعصم
تحدث تفرد المعصم في هذه الروبوتات عندما يصبح محورا المفصلين 4 و 6 متوازيين. في هذه الحالة، قد تجد أن محاور المفاصل 2 و3 و4 و5 يمكن أن تتحرك بينما يظل المؤثر النهائي ثابتًا.
تفرد الكوع
في هذه الروبوتات، يحدث تفرد المرفق عندما تكون محاور المفاصل 2 و3 و4 في نفس المستوى. وهذا يحد بشكل كبير من حركة المستجيب النهائي ويؤثر بدوره على أداء الذراع الآلية.
تفرد الكتف
يحدث تفرد الكتف عندما تقع نقطة تقاطع محوري المفصلين 5 و 6 في المستوى الذي يمر عبر محوري المفاصل 1 و 2. وهنا توجد بعض الحلول التي يمكن تنفيذها لعلاج التفرد والحصول على روبوت صناعي عامل.
كيفية تجنب التفرد في الروبوتات
المصدر: www.ennomotive.com
ومع التأثيرات المختلفة التي تحدثها تفرد الروبوت على عمليات التصنيع، فإن وجود طرق لتجنبها أمر ضروري. نظرًا لاختلاف أنواع الروبوتات، تختلف الخصائص الفردية اعتمادًا على نوع الروبوت الذي تعمل معه، فإن الفهم الأساسي لكيفية تجنبها سيضمن تشغيل عملياتك بسهولة. بشكل عام، لا يمكن تجنب التفردات إلا من خلال التأكد من أن بياناتك الخلايا الروبوتية مصممة بشكل صحيح. وينتقل هذا أيضًا إلى التصميم المميز على لوحة المحول التي تختار استخدامها للمؤثر النهائي الخاص بك.
على سبيل المثال، إذا حدث لك تكوين الذراع الروبوتية وقمت بتعيين موقع اختيار بشكل سيء ليتوافق مع تفرد المعصم، فليس هناك الكثير مما يمكنك فعله لحل المشكلة. مع هذا، الشيء الوحيد الذي يجب فعله هو التحقق مما إذا كان يمكن استخدام الوضعية في تطبيق غير مفرد. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا تجنب التفردات عن طريق إضافة زوايا صغيرة إلى الأدوات. يقطع هذا شوطًا طويلًا للمساعدة في تقليل فرص انتقال الروبوت إلى التفرد. هذه هي التقنية التي يستخدمها بشكل أساسي الفنيون الذين يفهمون الميكانيكا ويمكنهم تعديل الحلول لصالحهم.
وأخيرًا، يمكن أيضًا تجنب التفردات من خلال اتباع نهج البرمجة والاستعانة بالرياضيات لمساعدتك في الاهتمام بالأشياء. ستجد في هذا أنه تم تقليل عدد المحاور بشكل كبير حتى يكون من الممكن تجنب التفرد. ويرجع ذلك أساسًا إلى أن العدد الأكبر من المحاور يزيد من فرص حدوث التفردات. تذكر أن التفردات تحدث عندما تتم محاذاة المحاور مع بعضها البعض مما يعيق حركة الأذرع الآلية في اتجاهات معينة. كما أن تقليل عدد المحاور يقلل أيضًا من فرص محاذاتها والتسبب في أي عوائق.
خاتمة
تعد تفرد الروبوت مشكلة كبيرة يتم مواجهتها في التطبيقات الصناعية المختلفة للأذرع الآلية ومعدات التشغيل الآلي الأخرى. قد يكون التعامل مع هذه المشكلات بنفسك أمرًا عائقًا، ولهذا السبب يجب عليك محاولة تجنب تفرد الروبوت. ومع ذلك، إذا واجهت هذه المشكلة، يمكنك العثور على حل أو الاستعانة بفني ماهر يمكنه حل المشكلة.
وبدلاً من ذلك، قم ببناء علاقة عمل وثيقة مع شخص حسن السمعة الشركة المصنعة للمعدات الأتمتة من سيساعدك عندما تواجه أي تفردات. خذ وقتك للتأكد من أن المعدات الروبوتية الخاصة بك تعمل بشكل جيد لمساعدتك على تخصيص استخدامها والاستفادة منه بشكل كامل في عملك.