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El uso de brazos robóticos en la industria manufacturera está aumentando y cada vez más empresas se suman al sector. beneficios de usar brazos robóticos. Si planea incorporar brazos robóticos en sus procesos comerciales, debe asegurarse de estar bien informado. busca una calidad fabricante de brazos robóticos con el que puede trabajar para obtener resultados de calidad.
El brazo robótico incluye el cuerpo, la muñeca y también el efector final. El efector final es lo que se utiliza para conservar diferentes productos o realizar diversas tareas. En la mayoría de los casos, necesitará que el efector final se mueva en diferentes direcciones con precisión. Aquí es donde debe asegurarse de conocer la singularidad del robot y cómo afecta el rendimiento de su brazo robótico. En este artículo profundizamos en la singularidad del robot y por qué es fundamental tenerla en cuenta.
¿Qué es la singularidad del robot?
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La singularidad del robot se refiere a una configuración donde el efector final del robot el movimiento está bloqueado en ciertas direcciones. Esta configuración supone un límite para la eficiencia y precisión del brazo robótico con el que está trabajando. Generalmente, cuando se trata de brazos robóticos de 6 ejes, funcionan moviéndose con movimientos relativos a los ejes X, Y y Z en un plano 3D o cartesiano. Consta de 6 articulaciones que contribuyen a los 6 grados de libertad que experimenta el brazo robótico mientras está en acción.
Este grado de libertad permite que el brazo robótico se mueva en diferentes direcciones y pueda realizar fácilmente las tareas para las que está diseñado. Si por casualidad el efector final del robot no puede llegar a los productos o se mueve en la dirección equivocada, aquí es donde entra en juego el problema de la singularidad. Algunas singularidades son bastante fáciles de identificar y resolver, lo que le permite regresar a su tareas. Sin embargo, por otro lado, algunos robots experimentarán singularidades más difíciles de identificar a menos que utilicen fórmulas complejas y largas.
¿Qué afecta la singularidad del robot?
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La singularidad del robot presentará diferentes efectos y también desafíos, especialmente a la hora de identificar problemas específicos. Estos desafíos varían según algunos factores que aparecen en el brazo robótico con el que trabajará. La complejidad y gravedad de la singularidad experimentada por su robot dependen de la cantidad de articulaciones, el tipo de robot (lineal o giratorio) y la disposición geométrica.
An brazo robot industrial Cuenta con dos espacios donde se puede controlar fácilmente. Suele ser el espacio articular y el espacio cartesiano. Con los diferentes espacios donde opera el brazo robótico, encontrará que contará con dos conjuntos de comandos de movimiento en modo de posición.
En lo que respecta a los comandos de espacio articular, el robot recibirá instrucciones específicas con el conjunto deseado de espacios articulares. Luego se moverá para llevar cada articulación a la posición de articulación sugerida en una traslación lineal y simultánea. Con los comandos del espacio cartesiano, la sugerencia al robot incluirá la pose deseada para el efector final con una trayectoria cartesiana específica. La trayectoria cartesiana está diseñada para ser lineal o circular.
Para que el robot se alinee con precisión con la articulación cartesiana y los comandos, el controlador del robot calcula la posición inversa y la cinemática de velocidad del robot. Esto da como resultado el posicionamiento correcto del efector final para llevar a cabo la tarea diseñada. Sin embargo, si los cálculos son incorrectos, entonces se producen singularidades donde se encuentra que el efector final no está posicionado con precisión. Esto le muestra las configuraciones que desea evitar para evitar que los problemas de singularidad obstaculicen sus procesos de automatización.
Funciones de la singularidad del robot
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Se deben evitar a toda costa las singularidades concedidas al robot para garantizar que su brazo robótico industrial pueda funcionar de la mejor manera en las tareas deseadas. Aprender más sobre la función de la singularidad del robot le permitirá comprender mejor por qué debería intentar evitarla. La singularidad del robot se asocia principalmente con dos funciones distintas.
La disminución del mapeo de velocidades
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Consideremos dos robots cartesianos utilizados para orientar sus efectores finales en diferentes direcciones. Los dos robots cuentan con posicionamiento de seis ejes con pilas de tres guías lineales ortogonales y tres etapas de rotación. Cuando el robot utilizado puede mantener los ejes y las articulaciones donde deben estar, entonces la orientación del efector final es sencilla.
Puede utilizar continuamente el efector final a lo largo de la ruta 6D dentro de su espacio de trabajo mientras mantiene la precisión y exactitud. Sin embargo, cuando los ejes y las articulaciones coinciden se produce una singularidad y el robot ya no es capaz de moverse con los 6 grados de libertad de los que dispone.
Con este robot, encontrará que no puede girar su efector final alrededor de los ejes que coinciden con las juntas de revolución. Este tipo de singularidad a menudo se denomina bloqueo de cardán. Dado que la mayoría de las singularidades se resuelven con la ayuda de ecuaciones, resulta más difícil determinar la velocidad de ciertas Vectores cartesianos. Cuando ocurre la singularidad, dificulta la capacidad de calcular la intensidad en números asociados con las velocidades que se presentan.
Ser capaz de medir las velocidades de un brazo robótico es esencial para garantizar la seguridad. Cuando te enfrentas a un problema de singularidad, descubres que supone un gran riesgo para la robótica aunque aún no se encuentre en ese punto. Esto produce altas velocidades en las articulaciones que pueden ser peligrosas, especialmente si se trabaja con robots industriales grandes y rápidos. Por eso es tan importante mapear las velocidades con las que estás trabajando.
Límites limitados del espacio de trabajo interno
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Cuando se trata de la singularidad del robot, no solo afecta la cinemática de velocidad inversa, sino que también llega a las ecuaciones cinemáticas de posición inversa. Cuando trabaje con robots industriales, encontrará que presentan ecuaciones y soluciones para diferentes posiciones de las articulaciones. Las diferentes soluciones presentadas están estrechamente vinculadas a los diferentes tipos de configuración.
Por ejemplo, si su robot presenta 8 soluciones únicas para posiciones de articulación hasta la posición del efector final, también contará con 8 tipos de configuración diferentes. Para cambiar un tipo de configuración tendrías que pasar por una singularidad. Las singularidades son los límites que se encuentran entre las entidades 6D que aparecen en el espacio de trabajo cartesiano de un robot típico de 6 ejes. Esto limita las diferentes configuraciones que puede lograr y los límites del espacio de trabajo disponibles para su robot industrial.
Tipos de singularidad robótica en un robot articulado verticalmente
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Dado que pueden ocurrir singularidades robóticas en cualquier brazo robótico industrial con el que esté trabajando, es importante darse cuenta de que existen diferentes tipos. Así como el brazo robótico viene en diferentes partes, las singularidades también afectarán a estas diferentes partes, lo que generará una variedad de problemas.
Aquí es importante tener en cuenta los diferentes ejes de las articulaciones que presentan los brazos robóticos industriales. Trabajará con 2 y 3 que son paralelos, 1 y 4 que son normales a 2 y 3, el eje de la articulación 5 que es normal a los ejes de las articulaciones de 4 y 6. Ahora que comprende mejor el diferentes ejes y uniones, estará en un mejor lugar para explorar los tipos de singularidad. Los tipos de singularidades más aparentes en una brazo robótico articulado verticalmente a considerar incluyen:
Singularidad de la muñeca
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Cuando se trata de brazos robóticos articulados verticalmente con muñecas en línea, tienden a tener la singularidad de la muñeca como el problema más frecuente. Este tipo de singularidad se produce cuando los ejes de los nudos 4 y 6 coinciden entre sí. Cuando esto sucede, la muñeca no puede mover el efector final en la dirección del eje de la articulación 5. En la aplicación, considere un brazo de robot industrial que esté funcionando con precisión.
Para que siga una línea a través de la singularidad, las juntas 4 y 6 tienen que ser simultáneas y girar 90 grados. Esto se hará en direcciones opuestas para garantizar que el proceso sea preciso. Esto demuestra que es factible cruzar una singularidad de muñeca. Sin embargo, una vez que se llega a la singularidad, el efector final permanece inmóvil mientras las dos articulaciones giran. Para que el efector final cruce la singularidad, primero debe detenerse. Si estuviera en aplicación, obstaculizaría la precisión del brazo industrial mientras está en funcionamiento. Hay toneladas de soluciones para la singularidad de la muñeca que se pueden implementar fácilmente para corregir el problema.
Singularidad del codo
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El segundo tipo de singularidad con el que te puedes encontrar cuando trabajas verticalmente brazos robóticos articulados con muñecas alineadas es la singularidad del codo. Ocurre principalmente cuando el centro de la muñeca se encuentra en el plano que pasa por los ejes de las articulaciones 2 y 3. El centro de la muñeca se utiliza para referirse al punto donde se cruzan los ejes de las articulaciones 4, 5 y 6. En la singularidad del codo, encontrará que el brazo está completamente estirado y también puede presentar algunos casos en los que no se puede doblar por completo. Este tipo de singularidad está determinada principalmente por el eje y la posición de la articulación 3. La singularidad del codo también presenta un par de soluciones que pueden ayudarlo a resolver cualquier problema de rendimiento que pueda tener con su brazo robótico. Este tipo de singularidad ocurre con bastante frecuencia y puede predecirse y también evitarse fácilmente.
Singularidad del hombro
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La última singularidad que puede encontrar es la singularidad del hombro que ocurre cuando el centro de la muñeca del robot se encuentra en la línea que pasa por los ejes de las articulaciones 1 y 2. Esta singularidad es la más compleja entre las demás dado que no depende de una única posición conjunta. Con la singularidad del hombro, la limitación se pone en el movimiento en dirección al eje de la articulación 2.
En la aplicación, para que el robot siga una línea a través de la singularidad del hombro, las articulaciones 1 y 4 deben girar simultáneamente en un ángulo de 90 grados. Esta rotación como en la singularidad de la muñeca se realiza en direcciones opuestas mientras que el efector final permanece constante. Al igual que en la singularidad de la muñeca, el movimiento a través de la singularidad del hombro es posible; sin embargo, el efector final tendrá que detenerse para hacerlo posible. Esta singularidad también presenta algunas soluciones que se pueden implementar para garantizar que el brazo robótico vuelva a funcionar de la mejor manera.
Tipos de singularidad en un robot colaborativo de seis ejes (Cobot)
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Cuando hablamos de robots colaborativos, encontrará los ejes de las articulaciones 2, 3 y 4 que son paralelos, el eje de la articulación 1 se cruza y es normal a los ejes de la articulación 2. Además, también presenta el eje de la articulación 5 que se cruza y es normal a los ejes de las articulaciones 4 y 6. Al igual que las singularidades de los robots articulados, estos robots también presentan diferentes soluciones en relación con los diferentes tipos de configuración. Los tipos de singularidades incluidas en los Cobots incluyen:
Singularidad de la muñeca
La singularidad de la muñeca en estos robots se produce cuando los ejes de las articulaciones 4 y 6 se vuelven paralelos. En esta situación, es posible que los ejes de las articulaciones 2, 3, 4 y 5 se puedan mover mientras el efector final permanece constante.
Singularidad del codo
En estos robots, la singularidad del codo se produce cuando los ejes de las articulaciones 2, 3 y 4 están en el mismo plano. Esto limita en gran medida el movimiento del efector final y, a su vez, afecta el rendimiento del brazo robótico.
Singularidad del hombro
La singularidad del hombro ocurre cuando el punto de intersección de los ejes de las articulaciones 5 y 6 se encuentra en el plano que pasa por los ejes de las articulaciones 1 y 2. Aquí hay algunas soluciones que se pueden implementar para remediar la singularidad y tener un robot industrial en funcionamiento.
Cómo evitar la singularidad en la robótica
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Con los diferentes efectos que la singularidad del robot tiene en los procesos de fabricación, es esencial tener formas de evitarlos. Dado que las singularidades de los diferentes tipos de robots varían según el tipo de robot con el que esté trabajando, tener un conocimiento básico de cómo evitarlas garantizará que sus procesos se ejecuten con facilidad. Generalmente, las singularidades sólo se pueden evitar asegurándose de que su células robotizadas están correctamente diseñados. Esto también se refleja en el diseño que aparece en la placa adaptadora que elija utilizar para su efector final.
Por ejemplo, si configura su brazo robotico y asigna mal una ubicación de selección que se corresponda con una singularidad de muñeca, entonces no hay mucho que pueda hacer para resolver el problema. Con esto, lo único que queda por hacer es comprobar si la pose se puede utilizar en una aplicación no singular. Además, también se pueden evitar singularidades añadiendo pequeños ángulos a las herramientas. Esto contribuye en gran medida a reducir las posibilidades de que el robot se mueva hacia una singularidad. Esta es una técnica que utilizan principalmente técnicos que entienden la mecánica y pueden modificar las soluciones para su beneficio.
Por último, las singularidades también se pueden evitar adoptando el enfoque de programación y haciendo que las matemáticas te ayuden a encargarte de las cosas. En esto, encontrará que el número de ejes se reduce considerablemente para poder evitar la singularidad. Esto principalmente porque un mayor número de ejes aumenta las posibilidades de que ocurran singularidades. Recuerde, las singularidades ocurren cuando los ejes se alinean entre sí bloqueando el movimiento de los brazos robóticos en ciertas direcciones. Reducir el número de ejes también disminuye las posibilidades de que se alineen y provoquen bloqueos.
Conclusión
La singularidad del robot es un gran problema que se experimenta en diferentes aplicaciones industriales de brazos robóticos y otros equipos de automatización. Lidiar con estos problemas usted mismo puede resultar un fastidio, por lo que debe intentar evitar la singularidad del robot. Sin embargo, si encuentra este problema, puede encontrar una solución o contratar a un técnico experto que se ocupe del problema.
Alternativamente, establezca una estrecha relación de trabajo con una empresa de confianza. fabricante de equipos de automatización quien te ayudará cuando encuentres alguna singularidad. Tómese su tiempo para asegurarse de que su equipo robótico funcione bien para ayudarlo a personalizar y aprovechar completamente su uso para su negocio.