Kilde: www.idtechex.com
Brugen af robotarme i fremstillingsindustrien er stigende, og flere virksomheder er på vej til fordelene ved at bruge robotarme. Hvis du planlægger at inkorporere robotarme i dine forretningsprocesser, så skal du sikre dig, at du er velinformeret. Se efter en kvalitet producent af robotarme som du kan arbejde med for kvalitetsresultater.
Robotarmen har kroppen, håndleddet og også endeeffektoren. Sluteffektoren er det, der bruges til at holde på forskellige produkter eller påtage sig forskellige opgaver. I de fleste tilfælde har du brug for endeeffektoren til at bevæge sig i forskellige retninger med præcision. Det er her, du skal sikre dig, at du er opmærksom på robots singularitet, og hvordan det påvirker ydeevnen af din robotarm. I denne artikel går vi i dybden med robottens singularitet, og hvorfor det er vigtigt at have det i tankerne.
Hvad er Robot Singularity
Kilde: www.technologyreview.com
Robotsingularitet refererer til en konfiguration, hvor robot sluteffektorer bevægelse er blokeret i visse retninger. Denne konfiguration resulterer i en grænse for effektiviteten og præcisionen af den robotarm, du arbejder med. Generelt, når det kommer til 6-aksede robotarme, virker de ved at bevæge sig i bevægelser i forhold til X-, Y- og Z-akser i et 3D- eller kartesisk plan. Den består af 6 led, der bidrager til de 6 frihedsgrader, som robotarmen oplever, mens den er i aktion.
Denne grad af frihed gør det muligt for robotarmen at bevæge sig i forskellige retninger og nemt nå de opgaver, den er designet til. Hvis robotens sluteffektor tilfældigvis ikke er i stand til at komme til produkterne eller bevæger sig i den forkerte retning, er det her, singularitetsproblemet kommer ind. Nogle singulariteter er ret nemme at identificere og løse, så du kan gå tilbage til dine opgaver. Men på den anden side vil nogle robotter opleve singulariteter, der er sværere at identificere, medmindre de er ved hjælp af komplekse og lange formler.
Hvad påvirker robotsingularitet?
Kilde: www.mecademic.com
Robotsingularitet vil indeholde forskellige effekter og også udfordringer, især når de identificerer de specifikke problemer. Disse udfordringer varierer afhængigt af nogle få faktorer på den robotarm, du vil arbejde med. Kompleksiteten og sværhedsgraden af den singularitet, din robot oplever, afhænger af antallet af led, typen af robot (lineær eller roterende) og det geometriske arrangement.
An industrirobotarm har to rum, hvor den let kan styres. Dette er normalt ledrummet og det kartesiske rum. Med de forskellige rum, hvor robotarmen opererer, opdager du, at den vil have to sæt bevægelseskommandoer i positionstilstand.
Når det kommer til de fælles rumkommandoer, vil robotten modtage specifikke instruktioner med det ønskede sæt af ledrum. Det vil derefter flytte for at bringe hvert led til den foreslåede ledpositionering i en lineær og samtidig translation. Med de kartesiske mellemrumskommandoer vil forslaget til robotten indeholde den ønskede stilling for sluteffektoren med en specifik kartesisk bane. Den kartesiske sti er designet til enten at være lineær eller cirkulær.
For at robotten kan justere nøjagtigt med det kartesiske led og kommandoer, beregner robotcontrolleren robottens omvendte position og hastighedskinematik. Dette resulterer i den rigtige placering af sluteffektoren til at udføre den designet opgave. Men hvis beregningerne er forkerte, opstår singulariteterne, hvor du finder, at endeeffektoren ikke er præcist placeret. Dette viser dig de konfigurationer, du vil undgå for at forhindre singularitetsproblemerne i at hindre dine automatiseringsprocesser.
Robotsingularitets funktioner
Kilde: www.dignited.com
Tildelte robotsingulariteter bør undgås for enhver pris for at sikre, at din industrielle robotarm kan arbejde bedst muligt på de ønskede opgaver. At lære mere om funktionen af robotens singularitet vil give dig en bedre forståelse af, hvorfor du bør sigte efter at undgå det. Robotsingularitet er hovedsageligt forbundet med to forskellige funktioner.
Nedgangen i hastighedskortlægning
Kilde: studywolf.wordpress.com
Overvej to kartesiske robotter, der bruges til at orientere deres endeeffektorer i forskellige retninger. De to robotter har den seks-akse positionering med stakke af tre ortogonale lineære guider og tre rotationstrin. Når den anvendte robot kan holde akserne og leddene, hvor de er beregnet til at være, så er orienteringen af endeeffektoren let.
Den kan kontinuerligt bruge sluteffektoren langs 6D-stien i sit arbejdsområde, mens den bevarer præcision og nøjagtighed. Men når akserne og leddene falder sammen, opstår der en singularitet, og robotten er ikke længere i stand til at bevæge sig med de 6 frihedsgrader, den har til rådighed.
Med denne robot finder du ud af, at den ikke kan dreje sin endeeffektor om de akser, der falder sammen med de roterende led. Denne form for singularitet omtales ofte som kardanlåsen. Da de fleste singulariteter løses ved hjælp af ligninger, finder du ud af, at det bliver sværere at bestemme hastigheden af visse kartesiske vektorer. Når singulariteten opstår, hindrer det dig i at finde ud af intensiteten i tal forbundet med de hastigheder, der vises.
At kunne måle hastighederne af en robotarm er afgørende for at sikre, at du overholder sikkerheden. Når du står over for et singularitetsproblem, opdager du, at det udgør en stor risiko for robotteknologi, selvom de ikke er på det tidspunkt endnu. Det resulterer i høje ledhastigheder, der kan være farlige, især hvis du arbejder med store og hurtige industrirobotter. Derfor er det så vigtigt at kortlægge de hastigheder, du arbejder med.
Begrænsede interne arbejdsrumsgrænser
Kilde: Youtube
Når det kommer til robot-singularitet, påvirker det ikke kun den inverse hastighedskinematik, men sives også ned til de kinematiske ligninger for omvendt position. Når du arbejder med industrirobotter, vil du opdage, at de har ligninger og løsninger for forskellige ledpositioner. De forskellige præsenterede løsninger er tæt knyttet til de forskellige konfigurationstyper.
For eksempel, hvis din robot har 8 unikke løsninger til ledpositioner til sluteffektorpositionen, vil den også have 8 forskellige konfigurationstyper. For at ændre en konfigurationstype skal du gennemgå en singularitet. Singulariteter er grænserne fundet mellem 6D-entiteterne i det kartesiske arbejdsområde er en typisk 6-akset robot. Dette begrænser de forskellige konfigurationer, du kan opnå, og arbejdsområdets grænser, der er tilgængelige for din industrirobot.
Typer af robotsingularitet i en lodret artikuleret robot
Kilde: blog.grabcad.com
I betragtning af det faktum, at robotsingulariteter kan forekomme i enhver industriel robotarm, du arbejder med, er det vigtigt at indse, at der er forskellige typer. Ligesom robotarmen kommer i forskellige dele, vil singulariteterne også påvirke disse forskellige dele, hvilket resulterer i en række problemer.
Her er det vigtigt at huske på de forskellige ledakser i industrielle robotarme. Du kommer til at arbejde med 2 og 3, der er parallelle, 1 og 4, der er normale på 2 og 3, aksen i led 5, der er normal på aksesamlingerne på 4 og 6. Nu hvor du har en bedre forståelse af de forskellige akser og led, er du et bedre sted at udforske singularitetstyperne. De mest tydelige typer af singulariteter i en lodret leddelt robotarm at overveje omfatter:
Håndledssingularitet
Kilde: sites.google.com
Når det kommer til lodret leddelte robotarme med inline håndled, har de en tendens til at have håndledssingularitet som det mest udbredte problem. Denne type singularitet opstår, når akserne af leddene 4 og 6 falder sammen med hinanden. Når dette sker, er håndleddet ikke i stand til at bevæge endeeffektoren i retning af led 5's akse. Ved påføring skal du overveje en industrirobotarm, der arbejder nøjagtigt.
For at den kan følge en linje gennem singulariteten, skal leddene 4 og 6 være samtidige og rotere 90 grader. Dette vil blive gjort i modsatte retninger for at sikre, at processen er nøjagtig. Dette viser, at det er muligt at krydse et håndleds singularitet. Men når du kommer til singulariteten, forbliver endeeffektoren ubevægelig, mens de to led roterer. For at sluteffektoren kan krydse singulariteten, skal den stoppe først. Hvis det var i anvendelse, ville det hæmme nøjagtigheden af industriarmen, mens den var på arbejde. Der er tonsvis af løsninger til håndleddets singularitet, der nemt kan implementeres for at løse problemet.
Albue Singularitet
Kilde: www.electronicsteacher.com
Den anden type singularitet, som du kan støde på, når du arbejder med vertikalt leddelte robotarme med inline håndled er albue singularitet. Det opstår hovedsageligt, når håndledscentret ligger på det plan, der passerer gennem akserne i led 2 og 3. Håndledscentret bruges til at referere til det punkt, hvor akserne i leddene 4, 5 og 6 skærer hinanden. I albuens singularitet vil du opdage, at armen er helt strakt og kan også have nogle tilfælde, hvor den ikke kan foldes helt. Denne form for singularitet bestemmes for det meste af aksen og positionen af led 3. Albuens singularitet har også et par løsninger, der kan hjælpe dig med at løse eventuelle præstationsproblemer, du måtte opleve med din robotarm. Denne type singularitet forekommer ret ofte og kan let forudsiges og også undgås.
Skulder Singularitet
Kilde: blenderartists.org
Den sidste singularitet, som du kan støde på, er den skulder-singularitet, der opstår, når midten af robothåndleddet ligger på linjen, der går gennem akserne i led 1 og 2. Denne singularitet er den mest komplekse blandt resten, da den ikke afhænger af en enkelt ledposition. Med skulderens singularitet er begrænsningen placeret på bevægelsen i retning af led 2's akse.
For at robotten skal følge en linje gennem skulderens singularitet, skal led 1 og 4 rotere samtidigt i en 90 graders vinkel. Denne rotation som i håndleddets singularitet udføres i modsatte retninger, mens sluteffektor forbliver konstant. Ligesom i håndleddets singularitet er bevægelsen gennem skulderens singularitet mulig, men endeeffektoren bliver nødt til at stoppe for at gøre det muligt. Denne singularitet indeholder også et par løsninger, der kan implementeres for at sikre, at robotarmen er tilbage til at fungere på sit bedste.
Typer af singularitet i en seks-akset kollaborativ robot (Cobot)
Kilde: www.istockphoto.com
Når det kommer til samarbejdende robotter, vil du finde akserne for led 2, 3 og 4, som er parallelle, aksen af led 1 skærer og er normal på akserne af led 2. Derudover har den også aksen for led 5, der skærer og er vinkelret på akserne for led 4 og 6. Ligesom disse singulariteter har robotter også forskellige relative løsninger i teknikken. typer. Typerne af singulariteter inkluderet i Cobots inkluderer:
Håndledssingularitet
Håndleddets singularitet i disse robotter opstår, når akserne i leddene 4 og 6 bliver parallelle. I denne situation kan du opleve, at akserne i leddene 2, 3, 4 og 5 kan bevæge sig, mens endeeffektoren forbliver konstant.
Albue Singularitet
I disse robotter opstår albuens singularitet, når akserne for leddene 2, 3 og 4 er i samme plan. Dette begrænser i høj grad bevægelsen af endeeffektoren og påvirker igen robotarmens ydeevne.
Skulder Singularitet
Skuldersingulariteten opstår, når skæringspunktet for akserne i leddene 5 og 6 ligger i det plan, der går gennem akserne i led 1 og 2. Her er der et par løsninger, der kan implementeres for at afhjælpe singulariteten og have en fungerende industrirobot.
Sådan undgår du singularitet i robotteknologi
Kilde: www.ennomotive.com
Med de forskellige effekter, robot-singularitet har på fremstillingsprocesserne, er det vigtigt at have måder at undgå dem på. I betragtning af at forskellige typer robotter varierer singulariteter afhængigt af den type robot, du arbejder med, vil en grundlæggende forståelse af, hvordan du undgår dem, sikre, at dine processer kører med lethed. Generelt kan singulariteter kun undgås ved at sikre, at din robotceller er korrekt designet. Dette risler også ned til designet på den adapterplade, du vælger at bruge til din sluteffektor.
For eksempel, hvis du tilfældigvis konfigurerer din robotarm og dårligt tildele en valgplacering til at svare til en håndledssingularitet, så er der ikke meget du kan gøre for at løse problemet. Med dette er den eneste ting at gøre at kontrollere, om stillingen kan bruges i en ikke-singular applikation. Derudover kan singulariteter også undgås ved at tilføje små vinkler til værktøjet. Dette hjælper langt med at reducere chancerne for, at robotten vil bevæge sig ind i en singularitet. Dette er en teknik, der hovedsageligt bruges af teknikere, der forstår mekanikken og kan tilpasse løsningerne til deres fordel.
Endelig kan singulariteterne også undgås ved at tage programmeringstilgangen og lade matematik hjælpe dig med at tage dig af tingene. I dette vil du opdage, at antallet af akser er stærkt reduceret for at gøre det muligt at undgå singulariteten. Dette primært fordi et højere antal akser øger chancerne for at singulariteter opstår. Husk, at singulariteter opstår, når akser flugter med hinanden og blokerer robotarmenes bevægelse i bestemte retninger. Reduktion af antallet af akser mindsker også chancerne for, at de flugter og forårsager blokeringer.
Konklusion
Robotsingularitet er et stort problem, der opleves i forskellige industrielle anvendelser af robotarme og andet automationsudstyr. At håndtere disse problemer på egen hånd kan vise sig at være et træk, og derfor bør du forsøge at undgå robotens singularitet. Men hvis du støder på dette problem, kan du finde en løsning eller hyre en kyndig tekniker, som vil tage hånd om problemet.
Alternativt kan du opbygge et tæt samarbejde med en velrenommeret producent af automationsudstyr hvem vil hjælpe dig, når du støder på nogen særheder. Tag dig tid til at sikre, at dit robotudstyr fungerer godt for at hjælpe dig med fuldt ud at tilpasse og udnytte dets brug til din virksomhed.