Zdroj: www.idtechex.com
Používání robotických paží ve zpracovatelském průmyslu je na vzestupu s tím, jak se do něj dostává stále více podniků výhody používání robotických paží. Pokud plánujete začlenit robotická ramena do svých obchodních procesů, musíte zajistit, abyste byli dobře informováni. Hledejte kvalitu výrobce robotických ramen se kterými můžete pracovat pro kvalitní výsledky.
Robotická paže obsahuje tělo, zápěstí a také koncový efektor. Koncový efektor je to, co se používá k držení různých produktů nebo k plnění různých úkolů. Ve většině případů budete potřebovat, aby se koncový efektor pohyboval v různých směrech s přesností. Zde se musíte ujistit, že jste si vědomi singularity robota a toho, jak ovlivňuje výkon vaší robotické paže. V tomto článku jdeme do hloubky do singularity robota a proč je důležité ji mít na paměti.
Co je robot singularita
Zdroj: www.technologyreview.com
Singularita robota se týká konfigurace, kde koncový efektor robota pohyb je v určitých směrech blokován. Tato konfigurace má za následek omezení účinnosti a přesnosti robotické paže, se kterou pracujete. Obecně, pokud jde o 6osá robotická ramenafungují tak, že se pohybují ve vztahu k osám X, Y a Z ve 3D nebo kartézské rovině. Skládá se ze 6 kloubů, které přispívají k 6 stupňům volnosti, které robotické rameno zažívá v akci.
Tento stupeň volnosti umožňuje robotickému rameni pohybovat se různými směry a snadno dosáhnout úkolů, pro které je určeno. Pokud se náhodou koncový efektor robota není schopen dostat k produktům nebo se pohybuje špatným směrem, zde nastává problém singularity. Některé singularity lze poměrně snadno identifikovat a vyřešit, což vám umožní vrátit se zpět k vašemu úkoly. Na druhou stranu však někteří roboti zažijí singularity hůře identifikovatelné, pokud jim nepomohou složité a dlouhé vzorce.
Co ovlivňuje robotickou singularitu?
Zdroj: www.mecademic.com
Robotická singularita bude mít různé efekty a také problémy, zejména při identifikaci konkrétních problémů. Tyto výzvy se liší v závislosti na několika faktorech obsažených na robotickém rameni, se kterým budete pracovat. Složitost a závažnost singularity, kterou váš robot zažívá, závisí na počtu kloubů, typu robota (lineární nebo rotační) a geometrickém uspořádání.
An rameno průmyslového robota má dva prostory, kde jej lze snadno ovládat. Obvykle se jedná o kloubní prostor a kartézský prostor. S různými prostory, kde robotické rameno funguje, zjistíte, že bude obsahovat dvě sady příkazů pohybu v režimu polohy.
Pokud jde o příkazy kloubového prostoru, robot obdrží konkrétní instrukce s požadovanou sadou kloubových prostorů. Poté se přesune tak, aby přivedl každý kloub do navrhované polohy kloubu v lineárním a simultánním posunu. Pomocí příkazů kartézského prostoru bude návrh robotovi obsahovat požadovanou pozici pro koncový efektor se specifickou kartézskou dráhou. Kartézská dráha je navržena jako lineární nebo kruhová.
Aby se robot přesně vyrovnal s kartézským kloubem a příkazy, vypočítá řídicí jednotka robota inverzní kinematiku polohy a rychlosti robota. To má za následek správné umístění koncového efektoru pro provedení navrženého úkolu. Pokud jsou však výpočty chybné, objeví se singularity tam, kde zjistíte, že koncový efektor není přesně umístěn. To vám ukáže konfigurace, kterým se chcete vyhnout, abyste zabránili tomu, aby problémy singularity bránily vašim automatizačním procesům.
Funkce singularity robota
Zdroj: www.dignited.com
Je třeba se za každou cenu vyhnout přiznaným singularitám robotů, aby bylo zajištěno, že vaše průmyslové robotické rameno bude moci co nejlépe pracovat na požadovaných úkolech. Pokud se dozvíte více o funkci singularity robota, lépe pochopíte, proč byste se jí měli snažit vyhnout. Robotická singularita je spojena hlavně se dvěma odlišnými funkcemi.
Pokles v mapování rychlosti
Zdroj: studywolf.wordpress.com
Uvažujme dva kartézské roboty používané k orientaci jejich koncových efektorů do různých směrů. Tyto dva roboty se vyznačují šestiosým polohováním se zásobníky tří ortogonálních lineárních vedení a třemi rotačními stupni. Když použitý robot dokáže udržet osy a klouby tam, kde mají být, pak je orientace koncového efektoru snadná.
Může nepřetržitě používat koncový efektor podél 6D dráhy v rámci svého pracovního prostoru při zachování přesnosti a přesnosti. Když se však osy a klouby shodují, dojde k singularitě a robot se již nemůže pohybovat se 6 stupni volnosti, které má k dispozici.
U tohoto robota zjistíte, že nemůže otáčet svůj koncový efektor kolem os, které se shodují s otočnými klouby. Tento druh singularity je často označován jako kardanový zámek. Vzhledem k tomu, že většina singularit je řešena pomocí rovnic, zjistíte, že je obtížnější určit rychlost určitých kartézské vektory. Když se objeví singularita, brání vám to ve schopnosti zjistit intenzitu v číslech souvisejících s uvedenými rychlostmi.
Schopnost měřit rychlosti robotické paže je nezbytná pro zajištění bezpečnosti. Když čelíte problému singularity, zjistíte, že to představuje velké riziko pro robotiku, i když v tomto bodě ještě není. Výsledkem jsou vysoké rychlosti spojů, které mohou být nebezpečné, zejména pokud pracujete s velkými a rychlými průmyslovými roboty. To je důvod, proč je mapování rychlostí, se kterými pracujete, tak důležité.
Omezené vnitřní hranice pracovního prostoru
Zdroj: Youtube
Pokud jde o singularitu robota, neovlivňuje pouze kinematiku inverzní rychlosti, ale také klesá k kinematickým rovnicím inverzní polohy. Při práci s průmyslovými roboty zjistíte, že obsahují rovnice a řešení pro různé polohy kloubů. Různá nabízená řešení jsou úzce spojena s různými typy konfigurací.
Pokud například váš robot nabízí 8 jedinečných řešení pro pozice kloubů až po pozici koncového efektoru, bude mít také 8 různých typů konfigurace. Chcete-li změnit typ konfigurace, museli byste projít singularitou. Singularity jsou hranice mezi 6D entitami v kartézském pracovním prostoru typického 6osého robota. To omezuje různé konfigurace, kterých můžete dosáhnout, a hranice pracovního prostoru, které máte k dispozici průmyslový robot.
Typy singularity robota ve vertikálně kloubovém robotu
Zdroj: blog.grabcad.com
Vzhledem k tomu, že singularity robota se mohou vyskytovat v jakémkoli průmyslovém robotickém rameni, se kterým pracujete, je důležité si uvědomit, že existují různé typy. Stejně jako robotické rameno má různé části, singularity ovlivní také tyto různé části, což povede k řadě problémů.
Zde je důležité mít na paměti různé osy kloubů, které jsou součástí průmyslových robotických ramen. Budete pracovat s 2 a 3, které jsou rovnoběžné, 1 a 4, které jsou kolmé k 2 a 3, osa kloubu 5, která je kolmá k osovým kloubům 4 a 6. Nyní, když lépe rozumíte různé osy a klouby, jste na lepším místě pro zkoumání typů singularity. Nejzřetelnější typy singularit v a vertikálně kloubové rameno robota ke zvážení zahrnout:
Singularita zápěstí
Zdroj: sites.google.com
Pokud jde o vertikálně kloubová ramena robota s inline zápěstí, mají tendenci mít singularitu zápěstí jako nejčastější problém. Tento typ singularity nastává, když se osy kloubů 4 a 6 vzájemně shodují. Když k tomu dojde, zápěstí není schopno posunout koncový efektor ve směru osy kloubu 5. V aplikaci zvažte rameno průmyslového robota, které pracuje přesně.
Aby mohl sledovat linii skrz singularitu, musí být spoje 4 a 6 současné a musí se otáčet o 90 stupňů. To bude provedeno v opačných směrech, aby bylo zajištěno, že proces je přesný. To ukazuje, že překročení singularity zápěstí je možné. Jakmile se však dostanete k singularitě, koncový efektor zůstane nehybný, zatímco se dva klouby otáčejí. Aby koncový efektor překročil singularitu, musí se nejprve zastavit. Pokud by to bylo v aplikaci, bránilo by to přesnosti průmyslového ramene při práci. Existuje spousta řešení pro singularitu zápěstí, která lze snadno implementovat k nápravě problému.
Singularita loktů
Zdroj: www.electronicsteacher.com
Druhý typ singularity, se kterým se můžete setkat při vertikální práci kloubová robotická ramena s inline zápěstí je loket singularita. Vyskytuje se hlavně tehdy, když střed zápěstí leží v rovině procházející osami kloubů 2 a 3. Střed zápěstí se používá k označení bodu, kde se osy kloubů 4, 5 a 6 protínají. V singularitě lokte zjistíte, že paže je plně napnutá a může se také vyskytovat v některých případech, kdy ji nelze zcela pokrčit. Tento druh singularity je většinou určen osou a polohou kloubu 3. Singularita lokte také obsahuje několik řešení, která vám mohou pomoci vyřešit jakékoli problémy s výkonem, se kterými se můžete setkat u své robotické paže. Tento typ singularity se vyskytuje poměrně často a lze jej snadno předvídat a také se mu vyhnout.
Ramenní singularita
Zdroj: blenderartists.org
Poslední singularitou, se kterou se můžete setkat, je singularita ramene, ke které dochází, když střed zápěstí robota leží na čáře procházející osami kloubů 1 a 2. Tato singularita je nejsložitější ze všech ostatních, protože nezávisí na jediná kloubní poloha. Při singularitě ramene je omezení kladeno na pohyb ve směru osy kloubu 2.
V aplikaci, aby robot sledoval linii přes singularitu ramene, musí se klouby 1 a 4 otáčet současně pod úhlem 90 stupňů. Tato rotace jako u singularity zápěstí se provádí v opačných směrech, zatímco koncový efektor zůstává konstantní. Stejně jako u singularity zápěstí je pohyb přes singularitu ramene možný, avšak koncový efektor se bude muset zastavit, aby to bylo možné. Tato singularita také obsahuje několik řešení, která lze implementovat, aby bylo zajištěno, že robotické rameno bude opět fungovat co nejlépe.
Typy singularity v šestiosém kolaborativním robotu (Cobot)
Zdroj: www.istockphoto.com
Pokud jde o kolaborativní roboty, najdete osy kloubů 2, 3 a 4, které jsou rovnoběžné, osa kloubu 1 se protíná a je kolmá k osám kloubu 2. Navíc obsahuje také osu kloubu 5, která se protíná a je kolmá k osám kloubů 4 a 6. Stejně jako singularity u kloubových robotů mají i tyto roboty různá řešení vzhledem k různým typům konfigurací. Mezi typy singularit zahrnutých v Cobotech patří:
Singularita zápěstí
K singularitě zápěstí u těchto robotů dochází, když se osy kloubů 4 a 6 stanou rovnoběžnými. V této situaci můžete zjistit, že osy kloubů 2, 3, 4 a 5 se mohou pohybovat, zatímco koncový efektor zůstává konstantní.
Singularita loktů
U těchto robotů nastává singularita lokte, když jsou osy kloubů 2, 3 a 4 ve stejné rovině. To značně omezuje pohyb koncového efektoru a následně ovlivňuje výkon robotické paže.
Ramenní singularita
K singularitě ramene dochází, když průsečík os kloubů 5 a 6 leží v rovině procházející osami kloubů 1 a 2. Zde je několik řešení, která lze implementovat k nápravě singularity a mít fungujícího průmyslového robota.
Jak se vyhnout singularitě v robotice
Zdroj: www.ennomotive.com
Vzhledem k různým vlivům, které má singularita robotů na výrobní procesy, je nezbytné mít způsoby, jak se jim vyhnout. Vzhledem k tomu, že různé typy robotů se singularity liší v závislosti na druhu robota, se kterým pracujete, základní znalost toho, jak se jim vyhnout, zajistí, že vaše procesy budou probíhat snadno. Obecně se lze singularitám vyhnout pouze tím, že zajistíte, že vaše robotické buňky jsou správně navrženy. To také souvisí s designem na desce adaptéru, kterou se rozhodnete použít pro svůj koncový efektor.
Například, pokud náhodou konfigurujete svůj robotická paže a špatně přiřadíte místo výběru tak, aby odpovídalo singularitě zápěstí, pak pro vyřešení problému nemůžete mnoho udělat. Jediné, co je třeba udělat, je zkontrolovat, zda lze pózu použít v nejednotné aplikaci. Singularitám lze navíc předejít přidáním malých úhlů k nástroji. To značně pomáhá snížit pravděpodobnost, že se robot přesune do singularity. Jedná se o techniku, kterou používají především technici, kteří rozumí mechanice a dokážou vyladit řešení ve svůj prospěch.
A konečně, singularitám se lze také vyhnout tím, že použijete programovací přístup a matematiku, která vám pomůže se o věci postarat. V tom zjistíte, že počet os je značně snížen, aby bylo možné vyhnout se singularitě. Je to hlavně proto, že vyšší počet os zvyšuje pravděpodobnost výskytu singularit. Pamatujte, že k singularitám dochází, když se osy vzájemně vyrovnávají a blokují pohyb robotických ramen v určitých směrech. Snížení počtu os také snižuje pravděpodobnost, že se vyrovnají a způsobí jakékoli zablokování.
Závěr
Singularita robotů je velkým problémem, který se vyskytuje v různých průmyslových aplikacích robotických ramen a dalších automatizačních zařízení. Vypořádat se s těmito problémy sami se může ukázat jako brzda, a proto byste se měli pokusit vyhnout se jedinečnosti robota. Pokud však narazíte na tento problém, můžete najít řešení nebo si najmout důvtipného technika, který problém vyřeší.
Případně si vytvořte úzký pracovní vztah s renomovanou osobou výrobce automatizační techniky kdo vám pomůže, když narazíte na nějaké singularity. Udělejte si čas, abyste se ujistili, že vaše robotické vybavení funguje dobře, abyste mohli plně přizpůsobit a využít jeho použití pro vaši firmu.