Allikas: www.idtechex.com
Robotrelvade kasutamine töötlevas tööstuses on tõusuteel, kuna üha rohkem ettevõtteid hakkab seda kasutama robotkäte kasutamise eelised. Kui kavatsete oma äriprotsessidesse lisada robotkäed, peate tagama, et olete hästi informeeritud. Otsige kvaliteeti robotkäte tootja millega saate kvaliteetsete tulemuste saavutamiseks töötada.
Robotkäel on keha, ranne ja ka otsaefekt. Lõppefektor on see, mida kasutatakse erinevate toodete hoidmiseks või erinevate ülesannete täitmiseks. Enamikul juhtudel vajate lõppefektorit täpselt eri suundades liikumiseks. Siin peate tagama, et olete teadlik roboti singulaarsusest ja sellest, kuidas see mõjutab teie robotkäe jõudlust. Selles artiklis käsitleme põhjalikult roboti singulaarsust ja seda, miks on oluline seda meeles pidada.
Mis on roboti singulaarsus
Allikas: www.technologyreview.com
Roboti singulaarsus viitab konfiguratsioonile, kus roboti lõppefektor liikumine on teatud suundades blokeeritud. See konfiguratsioon piirab teie töötava robotkäe tõhusust ja täpsust. Üldiselt, kui tegemist on 6-teljelised robotkäed, nad töötavad X-, Y- ja Z-telgede suhtes 3D- või Descartes'i tasapinnal liikudes. See koosneb 6 liigesest, mis aitavad kaasa 6 vabadusastmele, mida robotkäe töö ajal kogeb.
Selline vabadus võimaldab robotkäel liikuda erinevates suundades ja hõlpsalt täita ülesandeid, milleks see on mõeldud. Kui juhuslikult ei pääse roboti lõpp-efektor toodeteni või liigub vales suunas, siis siin tuleb esile singulaarsuse probleem. Mõnda singulaarsust on üsna lihtne tuvastada ja lahendada, mis võimaldab teil oma ülesannete juurde tagasi pöörduda. Kuid teisest küljest on mõnel robotil singulaarsusi raskem tuvastada, kui just keeruliste ja pikkade valemite abil ei tehta.
Mis mõjutab roboti singulaarsust?
Allikas: www.mecademic.com
Roboti singulaarsusel on erinevad mõjud ja ka väljakutsed, eriti konkreetsete probleemide tuvastamisel. Need väljakutsed varieeruvad sõltuvalt mõnest tegurist, mis on teie robotkäel, millega töötate. Teie roboti kogetava singulaarsuse keerukus ja raskusaste sõltuvad liigendite arvust, roboti tüübist (lineaarne või pöörlev) ja geomeetrilisest paigutusest.
An tööstuslik robotkäsi sisaldab kahte ruumi, kus seda saab hõlpsasti juhtida. Tavaliselt on see liigendruum ja ristlõike ruum. Erinevates ruumides, kus robotkäsi töötab, leiate, et sellel on kaks asendirežiimi liikumiskäskude komplekti.
Kui tegemist on liigeseruumi käsklustega, saab robot konkreetsed juhised soovitud ühenduskohtade komplektiga. Seejärel liigub see, et viia iga liigend lineaarses ja sünkroontõlkes soovitatud liigendipositsioonile. Descartes'i tühikukäskude korral kuvatakse robotile antud soovitus lõppefektori jaoks soovitud poos konkreetse ristjoonelise teega. Descartes'i tee on kavandatud olema kas lineaarne või ringikujuline.
Et robot joonduks täpselt ristliigendi ja käskudega, arvutab roboti kontroller roboti pöördpositsiooni ja kiiruse kinemaatika. Selle tulemuseks on lõppefektori õige paigutus kavandatud ülesande täitmiseks. Kui aga arvutused on valed, ilmnevad singulaarsused, kui leiate, et lõppefektor pole täpselt paigutatud. See näitab teile konfiguratsioone, mida soovite vältida, et singulaarsusprobleemid ei takistaks teie automatiseerimisprotsesse.
Roboti singulaarsuse funktsioonid
Allikas: www.dignited.com
Lubatud roboti singulaarsusi tuleks iga hinna eest vältida, et teie tööstuslik robotkäsi saaks soovitud ülesannete täitmisel parimal viisil töötada. Lisateavet roboti singulaarsuse funktsiooni kohta saate paremini mõista, miks peaksite seda vältima. Roboti singulaarsus on peamiselt seotud kahe erineva funktsiooniga.
Kiiruse kaardistamise langus
Allikas: studywolf.wordpress.com
Mõelge kahele Descartes'i robotile, mida kasutatakse oma lõppefektorite eri suundades orienteerimiseks. Kahel robotil on kuueteljeline positsioneerimine kolme ortogonaalse lineaarse juhiku ja kolme pöörlemisastmega. Kui kasutatav robot suudab hoida telgi ja liigeseid seal, kus need on ette nähtud, on lõppefektori orienteerimine lihtne.
See võib oma tööruumis pidevalt kasutada lõpp-efektorit 6D-teel, säilitades samal ajal täpsuse ja täpsuse. Kui aga teljed ja liigendid langevad kokku, tekib singulaarsus ja robot ei saa enam liikuda tema käsutuses oleva 6 vabadusastmega.
Selle robotiga avastate, et see ei saa pöörata oma otsaefektorit ümber telgede, mis langevad kokku pöördeliigenditega. Sellist singulaarsust nimetatakse sageli kardaanilukuks. Arvestades, et enamik singulaarsusi lahendatakse võrrandite abil, on teatud kiiruse määramine raskem. Descartes'i vektorid. Kui ilmneb singulaarsus, takistab see teil välja selgitada kuvatavate kiirustega seotud arvude intensiivsust.
Robotkäe kiiruste mõõtmise võimalus on oluline ohutuse tagamiseks. Singulaarsuse probleemiga silmitsi seistes avastate, et see kujutab robootikale suurt ohtu, kuigi see pole veel selles punktis. See toob kaasa suured liigeste kiirused, mis võivad olla ohtlikud, eriti kui töötate suurte ja kiirete tööstusrobotidega. Seetõttu on töötavate kiiruste kaardistamine nii oluline.
Piiratud sisemised tööruumi piirid
Allikas: Youtube
Kui rääkida roboti singulaarsusest, ei mõjuta see mitte ainult pöördkiiruse kinemaatikat, vaid nihkub ka pöördpositsiooni kinemaatiliste võrranditeni. Tööstusrobotidega töötades avastate, et neil on võrrandid ja lahendused erinevate liigespositsioonide jaoks. Esitatud erinevad lahendused on tihedalt seotud erinevate konfiguratsioonitüüpidega.
Näiteks kui teie robotil on 8 unikaalset lahendust liigeste positsioonide jaoks kuni lõpp-efektori asendini, on sellel ka 8 erinevat konfiguratsioonitüüpi. Konfiguratsioonitüübi muutmiseks peate läbima singulaarsuse. Singulaarsused on piirid 6D olemite vahel, mis on kujutatud Descartes'i tööruumis on tüüpiline 6-teljeline robot. See piirab erinevaid saavutatavaid konfiguratsioone ja teie jaoks saadaolevaid tööruumi piire tööstuslik robot.
Roboti singulaarsuse tüübid vertikaalselt liigendatud robotis
Allikas: blog.grabcad.com
Arvestades asjaolu, et robotite singulaarsused võivad esineda igas tööstuslikus robotkäes, millega töötate, on oluline mõista, et neid on erinevat tüüpi. Nii nagu robotkäsi koosneb erinevatest osadest, mõjutavad singulaarsused ka neid erinevaid osi, mille tulemuseks on mitmesuguseid probleeme.
Siin on oluline meeles pidada tööstuslike robotkäte erinevate liigeste telgesid. Töötate 2 ja 3, mis on paralleelsed, 1 ja 4, mis on normaalsed 2 ja 3 suhtes, liigendi 5 teljega, mis on normaalne telgede 4 ja 6 liigeste suhtes. Nüüd, kui mõistate paremini erinevaid telgesid ja liigeseid, on teil parem koht singulaarsuse tüüpide uurimiseks. Kõige ilmsemad singulaarsuste tüübid a vertikaalselt liigendatud robotkäsi kaaluda:
Randme singulaarsus
Allikas: sites.google.com
Kui tegemist on vertikaalselt liigendatud robotkätega sisemised randmed, on neil randme singulaarsus kõige levinum probleem. Seda tüüpi singulaarsus tekib siis, kui liigendite 4 ja 6 teljed langevad üksteisega kokku. Kui see juhtub, ei saa ranne liigutada lõppefektorit 5. liigendi telje suunas. Rakendamisel võtke arvesse tööstuslikku robotkätt, mis töötab täpselt.
Et see järgiks singulaarsust läbivat joont, peavad ühenduskohad 4 ja 6 olema samaaegsed ja pöörlema 90 kraadi. Protsessi täpsuse tagamiseks tehakse seda vastupidises suunas. See näitab, et randme singulaarsuse ületamine on teostatav. Kuid kui jõuate singulaarsuseni, jääb lõppefektor liikumatuks, kuni kaks liigendit pöörlevad. Selleks, et lõppefektor ületaks singulaarsuse, peab see kõigepealt peatuma. Kui seda kasutataks, takistaks see tööstusharu täpsust töö ajal. Randme singulaarsuse jaoks on palju lahendusi, mida saab probleemi lahendamiseks hõlpsasti rakendada.
Küünarnuki singulaarsus
Allikas: www.electronicsteacher.com
Teist tüüpi singulaarsus, millega võite vertikaalselt töötades kohata liigendatud robotkäed inline randmetega on küünarnuki singulaarsus. See esineb peamiselt siis, kui randme keskpunkt asub tasapinnal, mis läbib liigeste 2 ja 3 telgesid. Randme keskpunkti tähistatakse punkti, kus liigeste 4, 5 ja 6 teljed ristuvad. Küünarnuki singulaarsuse puhul näete, et käsi on täielikult venitatud ja võib esineda ka juhtumeid, kus seda ei saa täielikult kokku voltida. Seda tüüpi singulaarsus määratakse enamasti 3. liigese telje ja asendi järgi. Küünarnuki singulaarsusel on ka paar lahendust, mis aitavad teil lahendada kõik teie robotkäe tööga seotud probleemid. Seda tüüpi singulaarsus esineb üsna sageli ning seda on lihtne ennustada ja ka vältida.
Õla singulaarsus
Allikas: blenderartists.org
Viimane singulaarsus, millega võite kokku puutuda, on õla singulaarsus, mis ilmneb siis, kui roboti randme keskpunkt asub joonel, mis läbib liigeste 1 ja 2 telgesid. See singulaarsus on ülejäänute seas kõige keerulisem, kuna see ei sõltu ühest liigeseasendist. Õla singulaarsuse korral seatakse piirangud liikumisele 2. liigese telje suunas.
Rakenduses peavad roboti õla singulaarsuse järgimiseks jooned 1 ja 4 üheaegselt pöörlema 90-kraadise nurga all. See pöörlemine nagu randme singulaarsuse korral toimub vastassuundades, samal ajal kui lõppefektor jääb konstantseks. Sarnaselt randme singulaarsusele on liikumine läbi õla singulaarsuse võimalik, kuid lõppefektor peab selle võimaldamiseks peatuma. Sellel singulaarsusel on ka mõned lahendused, mida saab rakendada, et tagada robotkäe naasmine parimal viisil.
Singulaarsuse tüübid kuueteljelises koostöörobotis (Cobot)
Allikas: www.istockphoto.com
Kui tegemist on koostöörobotid, leiad paralleelsete liigendite 2, 3 ja 4 teljed, liigendi 1 telg lõikub ja on 2. liigendi telgede suhtes normaalne. Lisaks on sellel ka liigendi 5 telg, mis lõikub ja on normaalne liigeste 4 ja 6 telgede suhtes. Cobotsis sisalduvad singulaarsuste tüübid on järgmised:
Randme singulaarsus
Nende robotite randme singulaarsus ilmneb siis, kui liigeste 4 ja 6 teljed muutuvad paralleelseks. Sellises olukorras võite avastada, et liigendite 2, 3, 4 ja 5 teljed võivad liikuda, samal ajal kui lõppefektor jääb konstantseks.
Küünarnuki singulaarsus
Nendes robotites ilmneb küünarnuki singulaarsus, kui liigendite 2, 3 ja 4 teljed on samas tasapinnas. See piirab oluliselt lõppefektori liikumist ja omakorda mõjutab robotkäe jõudlust.
Õla singulaarsus
Õla singulaarsus ilmneb siis, kui liigendite 5 ja 6 telgede lõikepunkt asub tasapinnal, mis läbib ühenduskohtade 1 ja 2 telgesid. Siin on mõned lahendused, mida saab singulaarsuse kõrvaldamiseks rakendada ja omada töötavat tööstusrobotit.
Kuidas vältida singulaarsust robootikas
Allikas: www.ennomotive.com
Erinevate mõjude tõttu avaldab roboti singulaarsus tootmisprotsessidele, mistõttu on oluline leida viise nende vältimiseks. Arvestades, et erinevat tüüpi robotid, varieeruvad singulaarsused olenevalt roboti tüübist, millega te töötate, siis põhiteadmised nende vältimise kohta tagab teie protsesside hõlpsa kulgemise. Üldiselt saab singulaarsusi vältida ainult siis, kui tagate, et teie robotrakud on korralikult projekteeritud. See puudutab ka adapterplaadi kujundust, mille valite oma lõppefektori jaoks kasutamiseks.
Näiteks kui juhtute oma robotkäsi ja määrate halvasti randme singulaarsusele vastava valiku asukoha, siis ei saa te probleemi lahendamiseks palju teha. Sellega on ainus asi, mida teha, kontrollida, kas poosi saab kasutada mitteainsuses. Lisaks saab singulaarsusi vältida ka väikeste nurkade lisamisega tööriistadele. See aitab oluliselt vähendada tõenäosust, et robot liigub singulaarsusse. See on tehnika, mida kasutavad peamiselt tehnikud, kes mõistavad mehaanikat ja oskavad lahendusi enda kasuks kohandada.
Lõpuks saab singulaarsusi vältida ka programmeerimisega ja matemaatika aitamisega asjade eest hoolitseda. Selles näete, et telgede arv on singulaarsuse vältimiseks oluliselt vähenenud. Seda peamiselt seetõttu, et suurem telgede arv suurendab singulaarsuste esinemise tõenäosust. Pidage meeles, et singulaarsused tekivad siis, kui teljed joonduvad üksteisega, blokeerides robotkäte liikumist teatud suundades. Telgede arvu vähendamine vähendab ka võimalust, et need joonduvad ja tekitavad ummistusi.
Järeldus
Roboti singulaarsus on suur probleem, mida kogetakse robotkäte ja muude automaatikaseadmete erinevates tööstuslikes rakendustes. Nende probleemidega ise tegelemine võib osutuda keeruliseks, mistõttu peaksite püüdma vältida roboti singulaarsust. Kuid kui teil tekib see probleem, võite leida lahenduse või palgata asjatundliku tehniku, kes probleemi lahendab.
Teise võimalusena looge tihe töösuhe mõne mainekaga automaatikaseadmete tootja kes aitab teid, kui puutute kokku singulaarsustega. Võtke aega ja veenduge, et teie robotseadmed töötaksid hästi, et saaksite selle oma ettevõtte jaoks täielikult kohandada ja sellest kasu saada.