Quelle: www.idtechex.com
Der Einsatz von Roboterarmen in der Fertigungsindustrie nimmt zu, und immer mehr Unternehmen steigen ein Vorteile des Einsatzes von Roboterarmen. Wenn Sie planen, Roboterarme in Ihre Geschäftsprozesse zu integrieren, müssen Sie sich gut informieren. Suchen Sie nach Qualität Hersteller von Roboterarmen mit denen Sie qualitativ hochwertige Ergebnisse erzielen können.
Der Roboterarm besteht aus Körper, Handgelenk und Endeffektor. Der Endeffektor dient dazu, unterschiedliche Produkte festzuhalten oder verschiedene Aufgaben zu übernehmen. In den meisten Fällen muss sich der Endeffektor präzise in verschiedene Richtungen bewegen. Hier müssen Sie sicherstellen, dass Sie sich der Roboter-Singularität und deren Auswirkungen auf die Leistung Ihres Roboterarms bewusst sind. In diesem Artikel gehen wir eingehend auf die Singularität des Roboters ein und erklären, warum es wichtig ist, sie im Auge zu behalten.
Was ist Robotersingularität?
Quelle: www.technologyreview.com
Robotersingularität bezieht sich auf eine Konfiguration, bei der die Roboter-Endeffektoren Die Bewegung ist in bestimmte Richtungen blockiert. Diese Konfiguration führt zu einer Einschränkung der Effizienz und Präzision des Roboterarms, mit dem Sie arbeiten. Im Allgemeinen, wenn es darum geht 6-Achsen-RoboterarmeSie funktionieren durch Bewegungen relativ zur X-, Y- und Z-Achse in einer 3D- oder kartesischen Ebene. Es besteht aus 6 Gelenken, die zu den 6 Freiheitsgraden beitragen, die der Roboterarm während seiner Aktion erfährt.
Dieser Freiheitsgrad ermöglicht es dem Roboterarm, sich in verschiedene Richtungen zu bewegen und die Aufgaben, für die er entwickelt wurde, problemlos zu erfüllen. Wenn der Endeffektor des Roboters nicht in der Lage ist, zu den Produkten zu gelangen oder sich in die falsche Richtung bewegt, kommt hier das Singularitätsproblem ins Spiel. Einige Singularitäten sind recht einfach zu identifizieren und zu lösen, sodass Sie zu Ihrem Produkt zurückkehren können Aufgaben. Andererseits werden Singularitäten bei manchen Robotern jedoch schwieriger zu identifizieren sein, außer mit Hilfe komplexer und langwieriger Formeln.
Was beeinflusst die Robotersingularität?
Quelle: www.mecademic.com
Die Robotersingularität wird unterschiedliche Auswirkungen und auch Herausforderungen mit sich bringen, insbesondere bei der Identifizierung der spezifischen Probleme. Diese Herausforderungen variieren je nach einigen Faktoren des Roboterarms, mit dem Sie arbeiten. Die Komplexität und Schwere der Singularität, die Ihr Roboter erfährt, hängt von der Anzahl der Gelenke, dem Robotertyp (linear oder rotierend) und der geometrischen Anordnung ab.
An Industrieroboterarm verfügt über zwei Bereiche, in denen es leicht gesteuert werden kann. Dies ist normalerweise der Gelenkraum und der kartesische Raum. Aufgrund der unterschiedlichen Einsatzbereiche des Roboterarms werden Sie feststellen, dass er über zwei Sätze von Positionsmodus-Bewegungsbefehlen verfügt.
Wenn es um die Gelenkraumbefehle geht, erhält der Roboter spezifische Anweisungen mit dem gewünschten Satz an Gelenkräumen. Anschließend bewegt es sich, um jedes Gelenk in einer linearen und gleichzeitigen Verschiebung in die vorgeschlagene Gelenkposition zu bringen. Mit den kartesischen Raumbefehlen enthält der Vorschlag an den Roboter die gewünschte Pose für den Endeffektor mit einem bestimmten kartesischen Pfad. Der kartesische Pfad ist entweder linear oder kreisförmig ausgelegt.
Damit sich der Roboter genau auf das kartesische Gelenk und die Befehle ausrichten kann, berechnet die Robotersteuerung die umgekehrte Position und Geschwindigkeitskinematik des Roboters. Dies führt zu der richtigen Positionierung des Endeffektors zur Ausführung der geplanten Aufgabe. Wenn die Berechnungen jedoch falsch sind, treten Singularitäten auf, bei denen der Endeffektor nicht genau positioniert ist. Dies zeigt Ihnen die Konfigurationen, die Sie vermeiden möchten, um zu verhindern, dass die Singularitätsprobleme Ihre Automatisierungsprozesse behindern.
Funktionen der Robotersingularität
Quelle: www.dignited.com
Zugegebene Robotersingularitäten sollten unbedingt vermieden werden, um sicherzustellen, dass Ihr Industrieroboterarm die gewünschten Aufgaben optimal erfüllen kann. Wenn Sie mehr über die Funktion der Robotersingularität erfahren, werden Sie besser verstehen, warum Sie sie vermeiden sollten. Robotersingularität wird hauptsächlich mit zwei unterschiedlichen Funktionen in Verbindung gebracht.
Der Rückgang der Geschwindigkeitskartierung
Quelle: studywolf.wordpress.com
Betrachten Sie zwei kartesische Roboter, die ihre Endeffektoren in unterschiedliche Richtungen ausrichten. Die beiden Roboter verfügen über eine Sechs-Achsen-Positionierung mit Stapeln von drei orthogonalen Linearführungen und drei Rotationstischen. Wenn der eingesetzte Roboter die Achsen und Gelenke dort halten kann, wo sie sein sollen, ist die Ausrichtung des Endeffektors einfach.
Es kann den Endeffektor kontinuierlich entlang des 6D-Pfads innerhalb seines Arbeitsbereichs nutzen und dabei Präzision und Genauigkeit beibehalten. Wenn jedoch die Achsen und Gelenke zusammenfallen, entsteht eine Singularität und der Roboter kann sich nicht mehr mit den ihm zur Verfügung stehenden 6 Freiheitsgraden bewegen.
Bei diesem Roboter stellen Sie fest, dass er seinen Endeffektor nicht um die Achsen drehen kann, die mit den Drehgelenken übereinstimmen. Diese Art der Singularität wird oft als Gimbal-Lock bezeichnet. Da die meisten Singularitäten mithilfe von Gleichungen gelöst werden, wird es schwieriger, die Geschwindigkeit bestimmter Singularitäten zu bestimmen kartesische Vektoren. Wenn die Singularität auftritt, behindert sie die Fähigkeit, die Intensität in Zahlen zu ermitteln, die mit den dargestellten Geschwindigkeiten verbunden ist.
Um die Sicherheit zu gewährleisten, ist es wichtig, die Geschwindigkeiten eines Roboterarms messen zu können. Wenn man mit einem Singularitätsproblem konfrontiert wird, stellt man fest, dass es ein großes Risiko für die Robotik darstellt, auch wenn sie diesen Punkt noch nicht erreicht hat. Dadurch entstehen hohe Gelenkgeschwindigkeiten, die insbesondere bei der Arbeit mit großen und schnellen Industrierobotern gefährlich sein können. Aus diesem Grund ist es so wichtig, die Geschwindigkeiten zu bestimmen, mit denen Sie arbeiten.
Begrenzte interne Arbeitsbereichsgrenzen
Quelle: Youtube
Wenn es um die Singularität des Roboters geht, wirkt sich dies nicht nur auf die Kinematik der inversen Geschwindigkeit aus, sondern wirkt sich auch auf die Gleichungen der Kinematik der inversen Position aus. Wenn Sie mit Industrierobotern arbeiten, werden Sie feststellen, dass diese über Gleichungen und Lösungen für unterschiedliche Gelenkpositionen verfügen. Die verschiedenen vorgestellten Lösungen sind eng mit den unterschiedlichen Konfigurationstypen verknüpft.
Wenn Ihr Roboter beispielsweise über 8 einzigartige Lösungen für die Gelenkpositionen bis zur Endeffektorposition verfügt, verfügt er auch über 8 verschiedene Konfigurationstypen. Um einen Konfigurationstyp zu ändern, müsste man eine Singularität durchlaufen. Singularitäten sind die Grenzen zwischen den 6D-Entitäten, die im kartesischen Arbeitsbereich eines typischen 6-Achsen-Roboters vorkommen. Dies begrenzt die verschiedenen Konfigurationen, die Sie erreichen können, und die verfügbaren Arbeitsbereichsgrenzen Industrieroboter.
Arten der Robotersingularität in einem Roboter mit vertikalen Gelenken
Quelle: blog.grabcad.com
Angesichts der Tatsache, dass Robotersingularitäten in jedem industriellen Roboterarm auftreten können, mit dem Sie arbeiten, ist es wichtig zu wissen, dass es verschiedene Typen gibt. So wie der Roboterarm aus verschiedenen Teilen besteht, wirken sich die Besonderheiten auch auf diese verschiedenen Teile aus, was zu einer Vielzahl von Problemen führt.
Hierbei ist es wichtig, die unterschiedlichen Gelenkachsen industrieller Roboterarme im Auge zu behalten. Sie arbeiten mit 2 und 3, die parallel sind, 1 und 4, die normal zu 2 und 3 sind, und der Achse von Gelenk 5, die normal zu den Achsen der Gelenke von 4 und 6 ist. Jetzt haben Sie ein besseres Verständnis davon Wenn Sie verschiedene Achsen und Gelenke verwenden, können Sie die Singularitätstypen besser erkunden. Die offensichtlichsten Arten von Singularitäten in a vertikal gelenkiger Roboterarm Zu berücksichtigen sind unter anderem:
Handgelenkssingularität
Quelle: sites.google.com
Wenn es um vertikal gelenkige Roboterarme mit geht Inline-HandgelenkeBei ihnen ist die Handgelenkssingularität das häufigste Problem. Diese Art von Singularität tritt auf, wenn die Achsen der Gelenke 4 und 6 zusammenfallen. In diesem Fall ist das Handgelenk nicht in der Lage, den Endeffektor in Richtung der Achse von Gelenk 5 zu bewegen. Stellen Sie sich in der Anwendung einen Industrieroboterarm vor, der präzise arbeitet.
Damit es einer Linie durch die Singularität folgt, müssen die Gelenke 4 und 6 gleichzeitig sein und sich um 90 Grad drehen. Dies erfolgt in entgegengesetzter Richtung, um sicherzustellen, dass der Prozess korrekt ist. Dies zeigt, dass das Überqueren einer Handgelenkssingularität möglich ist. Sobald man jedoch die Singularität erreicht, bleibt der Endeffektor bewegungslos, während die beiden Gelenke rotieren. Damit der Endeffektor die Singularität überqueren kann, muss er zuerst anhalten. Im Einsatz würde es die Genauigkeit des Industriearms bei der Arbeit beeinträchtigen. Es gibt unzählige Lösungen für die Singularität des Handgelenks, die leicht implementiert werden können, um das Problem zu beheben.
Ellenbogen-Singularität
Quelle: www.electronicsteacher.com
Die zweite Art von Singularität, auf die Sie möglicherweise stoßen, wenn Sie vertikal arbeiten Gelenkroboterarme Bei Inline-Handgelenken handelt es sich um eine Ellenbogen-Singularität. Dies tritt hauptsächlich dann auf, wenn die Handgelenkmitte auf der Ebene liegt, die durch die Achsen der Gelenke 2 und 3 verläuft. Mit der Handgelenkmitte wird der Punkt bezeichnet, an dem sich die Achsen der Gelenke 4, 5 und 6 schneiden. Bei der Ellenbogensingularität werden Sie feststellen, dass der Arm vollständig gestreckt ist und in einigen Fällen auch nicht vollständig gebeugt werden kann. Diese Art von Singularität wird hauptsächlich durch die Achse und Position von Gelenk 3 bestimmt. Die Ellenbogensingularität bietet auch einige Lösungen, die Ihnen bei der Lösung etwaiger Leistungsprobleme mit Ihrem Roboterarm helfen können. Diese Art von Singularität kommt recht häufig vor und kann leicht vorhergesagt und auch vermieden werden.
Schultersingularität
Quelle: blenderartists.org
Die letzte Singularität, auf die Sie möglicherweise stoßen, ist die Schultersingularität, die auftritt, wenn die Mitte des Roboterhandgelenks auf der Linie liegt, die durch die Achsen der Gelenke 1 und 2 verläuft. Diese Singularität ist die komplexeste unter den anderen, da sie nicht davon abhängt eine einzige gemeinsame Position. Bei der Schultersingularität liegt die Einschränkung in der Bewegung in Richtung der Achse von Gelenk 2.
Damit der Roboter einer Linie durch die Schultersingularität folgen kann, müssen sich die Gelenke 1 und 4 gleichzeitig in einem 90-Grad-Winkel drehen. Diese Drehung erfolgt wie bei der Handgelenkssingularität in entgegengesetzte Richtungen, während die Endeffektor bleibt konstant. Wie bei der Handgelenkssingularität ist die Bewegung durch die Schultersingularität möglich, allerdings muss der Endeffektor anhalten, um dies zu ermöglichen. Diese Einzigartigkeit bietet auch einige Lösungen, die implementiert werden können, um sicherzustellen, dass der Roboterarm wieder optimal funktioniert.
Arten der Singularität in einem sechsachsigen kollaborativen Roboter (Cobot)
Quelle: www.istockphoto.com
Wenn es um die kollaborative Roboterfinden Sie die Achsen der Gelenke 2, 3 und 4, die parallel sind. Die Achse von Gelenk 1 schneidet die Achsen von Gelenk 2 und ist normal zu ihnen. Darüber hinaus gibt es auch die Achse von Gelenk 5, die sich schneidet und normal zu ihnen ist zu den Achsen der Gelenke 4 und 6. Wie die Singularitäten bei den Gelenkrobotern weisen auch diese Roboter je nach Konfigurationstyp unterschiedliche Lösungen auf. Zu den Arten von Singularitäten, die in Cobots enthalten sind, gehören:
Handgelenkssingularität
Die Handgelenkssingularität tritt bei diesen Robotern auf, wenn die Achsen der Gelenke 4 und 6 parallel werden. In dieser Situation stellen Sie möglicherweise fest, dass sich die Achsen der Gelenke 2, 3, 4 und 5 bewegen können, während der Endeffektor konstant bleibt.
Ellenbogen-Singularität
Bei diesen Robotern tritt die Ellenbogensingularität auf, wenn die Achsen der Gelenke 2, 3 und 4 in derselben Ebene liegen. Dies schränkt die Bewegung des Endeffektors stark ein und beeinträchtigt wiederum die Leistung des Roboterarms.
Schultersingularität
Die Schultersingularität tritt auf, wenn der Schnittpunkt der Achsen der Gelenke 5 und 6 in der Ebene liegt, die durch die Achsen der Gelenke 1 und 2 verläuft. Hier gibt es einige Lösungen, die implementiert werden können, um die Singularität zu beheben und einen funktionierenden Industrieroboter zu erhalten.
So vermeiden Sie Singularität in der Robotik
Quelle: www.ennomotive.com
Angesichts der unterschiedlichen Auswirkungen, die die Singularität von Robotern auf die Herstellungsprozesse hat, ist es wichtig, Möglichkeiten zu finden, diese zu vermeiden. Angesichts der Tatsache, dass bei verschiedenen Robotertypen die Singularitäten je nach Art des Roboters, mit dem Sie arbeiten, unterschiedlich sind, stellt ein grundlegendes Verständnis dafür, wie man sie vermeidet, sicher, dass Ihre Prozesse problemlos ablaufen. Im Allgemeinen können Singularitäten nur vermieden werden, indem sichergestellt wird, dass Ihre Roboterzellen richtig gestaltet sind. Dies wirkt sich auch auf das Design der Adapterplatte aus, die Sie für Ihren Endeffektor verwenden.
Zum Beispiel, wenn Sie zufällig Ihre konfigurieren Roboterarm Wenn Sie einen Auswahlort schlecht zuweisen, der einer Handgelenkssingularität entspricht, können Sie nicht viel tun, um das Problem zu lösen. Damit muss lediglich geprüft werden, ob die Pose in einer nicht singulären Anwendung verwendet werden kann. Darüber hinaus können Singularitäten auch durch das Hinzufügen kleiner Winkel zum Werkzeug vermieden werden. Dies trägt erheblich dazu bei, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass sich der Roboter in eine Singularität bewegt. Dies ist eine Technik, die hauptsächlich von Technikern verwendet wird, die die Mechanik verstehen und die Lösungen zu ihrem Vorteil optimieren können.
Schließlich können die Singularitäten auch vermieden werden, indem man den Programmieransatz wählt und die Mathematik dabei unterstützt, die Dinge in die Hand zu nehmen. Dabei werden Sie feststellen, dass die Anzahl der Achsen stark reduziert wird, um die Singularität zu vermeiden. Dies liegt vor allem daran, dass eine höhere Anzahl von Achsen die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Singularitäten erhöht. Denken Sie daran, dass Singularitäten auftreten, wenn Achsen aufeinander ausgerichtet sind und die Bewegung der Roboterarme in bestimmte Richtungen blockiert. Durch die Verringerung der Anzahl der Achsen verringert sich auch die Wahrscheinlichkeit, dass sie sich ausrichten und Blockaden verursachen.
Fazit
Robotersingularität ist ein großes Problem, das bei verschiedenen industriellen Anwendungen von Roboterarmen und anderen Automatisierungsgeräten auftritt. Die alleinige Bewältigung dieser Probleme kann sich als mühsam erweisen, weshalb Sie versuchen sollten, die Roboter-Singularität zu vermeiden. Wenn Sie jedoch auf dieses Problem stoßen, können Sie eine Lösung finden oder einen erfahrenen Techniker beauftragen, der sich um das Problem kümmert.
Alternativ können Sie eine enge Arbeitsbeziehung mit einem seriösen Unternehmen aufbauen Hersteller von Automatisierungsgeräten der Ihnen hilft, wenn Sie auf Besonderheiten stoßen. Nehmen Sie sich Zeit, um sicherzustellen, dass Ihre Roboterausrüstung gut funktioniert, damit Sie sie vollständig an Ihr Unternehmen anpassen und daraus Nutzen ziehen können.