تکینگی روباتیک: آنچه در بازوهای رباتیک وجود دارد

منبع: www.idtechex.com

استفاده از بازوهای رباتیک در صنعت تولید با ورود کسب و کارهای بیشتری رو به افزایش است مزایای استفاده از بازوهای رباتیک. اگر قصد دارید بازوهای رباتیک را در فرآیندهای تجاری خود بگنجانید، باید اطمینان حاصل کنید که به خوبی مطلع هستید. به دنبال کیفیت باشید تولید کننده بازوی رباتیک که می توانید برای نتایج با کیفیت با آنها کار کنید.

بازوی رباتیک دارای بدن، مچ دست و همچنین افکتور انتهایی است. اثرگذار نهایی چیزی است که برای نگه داشتن محصولات مختلف یا انجام وظایف مختلف استفاده می شود. در بیشتر موارد، شما به افکتور نهایی نیاز دارید تا در جهات مختلف با دقت حرکت کند. اینجاست که باید مطمئن شوید که از تکینگی ربات و نحوه تأثیر آن بر عملکرد بازوی رباتیک خود آگاه هستید. در این مقاله، به طور عمیق به تکینگی ربات و اینکه چرا باید آن را در ذهن داشته باشیم، می پردازیم.

Robot Singularity چیست؟

منبع: www.technologyreview.com

تکینگی ربات به پیکربندی اشاره دارد که در آن ربات افکتور انتهایی حرکت در جهات خاصی مسدود شده است. این پیکربندی منجر به محدودیت در کارایی و دقت بازوی رباتیکی می شود که با آن کار می کنید. به طور کلی، زمانی که صحبت از بازوهای رباتیک 6 محوره، آنها با حرکت در حرکت نسبت به محورهای X، Y و Z در یک صفحه سه بعدی یا دکارتی کار می کنند. این شامل 3 مفصل است که به 6 درجه آزادی که بازوی رباتیک در حین کار تجربه می کند کمک می کند.

این درجه آزادی به بازوی رباتیک اجازه می دهد تا در جهات مختلف حرکت کند و به راحتی به وظایفی که برای آن طراحی شده است برسد. اگر به طور تصادفی، ربات نهایی قادر به رسیدن به محصولات نباشد یا در جهت اشتباه حرکت کند، اینجاست که مشکل تکینگی مطرح می‌شود. شناسایی و حل برخی از تکینگی‌ها بسیار آسان است و به شما امکان می‌دهد به سمت خود بازگردید. وظایف با این حال، از سوی دیگر، شناسایی برخی از ربات‌ها سخت‌تر است، مگر اینکه با کمک فرمول‌های پیچیده و طولانی.

چه چیزی بر تکینگی ربات تأثیر می گذارد؟

منبع: www.mecademic.com

تکینگی ربات دارای اثرات متفاوت و همچنین چالش هایی به خصوص در هنگام شناسایی مشکلات خاص خواهد بود. این چالش ها بسته به چند فاکتور که در بازوی رباتیکی که با آن کار خواهید کرد، متفاوت است. پیچیدگی و شدت تکینگی تجربه شده توسط ربات شما به تعداد مفاصل، نوع ربات (خطی یا چرخشی) و آرایش هندسی بستگی دارد.

An بازوی ربات صنعتی دارای دو فضایی است که به راحتی می توان آن را کنترل کرد. این معمولا فضای مفصلی و فضای دکارتی است. با فضاهای متفاوتی که بازوی رباتیک در آن کار می کند، متوجه می شوید که دارای دو مجموعه از دستورات حرکتی حالت موقعیت است.

وقتی نوبت به دستورات فضای مشترک می رسد، ربات دستورالعمل های خاصی را با مجموعه مورد نظر از فضاهای مشترک دریافت می کند. سپس حرکت می کند تا هر مفصل را در یک ترجمه خطی و همزمان به موقعیت مشترک پیشنهادی برساند. با دستورات فضای دکارتی، پیشنهاد به ربات حالت مورد نظر را برای افکتور انتهایی با یک مسیر دکارتی خاص نشان می دهد. مسیر دکارتی به صورت خطی یا دایره ای طراحی شده است.

برای اینکه ربات به طور دقیق با مفصل دکارتی و دستورات هماهنگ شود، کنترل کننده ربات موقعیت معکوس و سینماتیک سرعت ربات را محاسبه می کند. این منجر به قرارگیری صحیح افکتور انتهایی برای انجام وظیفه طراحی شده می شود. با این حال، اگر محاسبات اشتباه باشد، تکینگی‌ها در جایی رخ می‌دهند که متوجه می‌شوید که افکت‌کننده نهایی دقیقاً در جای خود قرار ندارد. این به شما پیکربندی هایی را نشان می دهد که می خواهید از آنها اجتناب کنید تا از مشکلات تکینگی جلوگیری کنید تا فرآیندهای اتوماسیون شما را مختل کنند.

توابع تکینگی ربات

منبع: www.dignited.com

برای اطمینان از اینکه بازوی رباتیک صنعتی شما می تواند در وظایف مورد نظر به بهترین شکل ممکن کار کند، باید از تکینگی های اعطا شده ربات به هر قیمتی اجتناب شود. یادگیری بیشتر در مورد عملکرد تکینگی ربات به شما درک بهتری از این موضوع می دهد که چرا باید از آن اجتناب کنید. تکینگی ربات عمدتاً با دو عملکرد مجزا مرتبط است.

کاهش در نقشه برداری سرعت

منبع: studywolf.wordpress.com

دو ربات دکارتی را در نظر بگیرید که برای جهت دهی افکت های انتهایی خود به جهات مختلف استفاده می شوند. این دو ربات دارای موقعیت یابی شش محوره با پشته های سه راهنما خطی متعامد و سه مرحله چرخش هستند. زمانی که ربات مورد استفاده بتواند محورها و مفاصل را در جایی که قرار است نگه دارد، جهت گیری افکتور انتهایی آسان است.

می‌تواند به‌طور پیوسته از افکتور پایانی در مسیر 6 بعدی در فضای کاری خود استفاده کند و در عین حال دقت و صحت را حفظ کند. با این حال، هنگامی که محورها و مفاصل بر هم منطبق می شوند، یک تکینگی رخ می دهد و ربات دیگر قادر به حرکت با 6 درجه آزادی که در اختیار دارد نیست.

با این ربات متوجه می‌شوید که نمی‌تواند عامل پایانی خود را حول محورهایی که با مفاصل چرخشی منطبق هستند بچرخاند. این نوع تکینگی اغلب به عنوان قفل گیمبال شناخته می شود. با توجه به اینکه اکثر تکینگی ها با کمک معادلات حل می شوند، متوجه می شوید که تعیین سرعت معینی دشوارتر می شود. بردارهای دکارتی. هنگامی که تکینگی رخ می دهد، مانع از توانایی شما برای تشخیص شدت در اعداد مرتبط با سرعت های مشخص می شود.

توانایی اندازه گیری سرعت بازوی رباتیک برای اطمینان از رعایت ایمنی ضروری است. هنگامی که با مشکل تکینگی مواجه می شوید، متوجه می شوید که خطر بزرگی برای روباتیک است، حتی اگر هنوز در آن نقطه قرار نگرفته اند. این منجر به سرعت های مفصلی بالا می شود که ممکن است خطرناک باشد به خصوص اگر با ربات های صنعتی بزرگ و سریع کار می کنید. به همین دلیل است که ترسیم سرعت هایی که با آن ها کار می کنید بسیار مهم است.

مرزهای فضای کاری داخلی محدود

منبع: یوتیوب

وقتی صحبت از تکینگی ربات می شود، نه تنها بر سینماتیک سرعت معکوس تأثیر می گذارد، بلکه به معادلات سینماتیک موقعیت معکوس می رسد. هنگام کار با ربات های صنعتی متوجه خواهید شد که آنها معادلات و راه حل هایی برای موقعیت های مختلف مفصل دارند. راه حل های مختلف ارائه شده ارتباط نزدیکی با انواع مختلف پیکربندی دارند.

به عنوان مثال، اگر ربات شما دارای 8 راه حل منحصر به فرد برای موقعیت های مفاصل تا موقعیت افکتور انتهایی باشد، 8 نوع پیکربندی مختلف نیز خواهد داشت. برای تغییر نوع پیکربندی، باید از یک تکینگی عبور کنید. تکینگی ها مرزهایی هستند که در بین موجودیت های 6 بعدی که در فضای کاری دکارتی مشخص شده اند، یک روبات معمولی 6 محوری وجود دارد. این تنظیمات مختلفی را که می توانید به دست آورید و مرزهای فضای کاری در دسترس شما محدود می کند ربات صنعتی.

انواع تکینگی ربات در یک ربات با مفصل بندی عمودی

منبع: blog.grabcad.com

با توجه به این واقعیت که تکینگی ربات ممکن است در هر بازوی رباتیک صنعتی که با آن کار می کنید رخ دهد، مهم است که بدانیم انواع مختلفی وجود دارد. درست مانند بازوی رباتیک در قسمت‌های مختلف، تکینگی‌ها نیز بر این قسمت‌های مختلف تأثیر می‌گذارند که منجر به مشکلات مختلفی می‌شود.

در اینجا مهم است که محورهای مختلف اتصالات در بازوهای روباتیک صنعتی را در نظر داشته باشید. شما با 2 و 3 که موازی هستند، 1 و 4 که نرمال با 2 و 3 هستند، محور مفصل 5 که با مفاصل محورهای 4 و 6 نرمال است کار خواهید کرد. اکنون که درک بهتری از این موضوع دارید. محورها و مفاصل مختلف شما در مکان بهتری برای کشف انواع تکینگی هستید. بارزترین انواع تکینگی ها در الف بازوی ربات با مفصل بندی عمودی در نظر گرفتن شامل:

تکینگی مچ دست

منبع: sites.google.com

وقتی صحبت از بازوهای ربات با مفصل بندی عمودی می شود مچ های خطی، آنها تمایل دارند که تکینگی مچ دست را به عنوان شایع ترین مشکل داشته باشند. این نوع تکینگی زمانی اتفاق می افتد که محورهای مفاصل 4 و 6 با یکدیگر منطبق شوند. هنگامی که این اتفاق می افتد، مچ دست قادر به حرکت افکتور انتهایی در جهت محور مفصل 5 نیست. در کاربرد، یک بازوی ربات صنعتی را در نظر بگیرید که با دقت کار می کند.

برای اینکه یک خط را از طریق تکینگی دنبال کند، اتصالات 4 و 6 باید همزمان باشند و 90 درجه بچرخند. این کار در جهت مخالف انجام خواهد شد تا اطمینان حاصل شود که فرآیند دقیق است. این نشان می دهد که عبور از تکینگی مچ دست امکان پذیر است. با این حال، هنگامی که به تکینگی رسیدید، در حالی که دو مفصل در حال چرخش هستند، افکتور انتهایی بی حرکت می ماند. برای اینکه افکتور نهایی از تکینگی عبور کند، ابتدا باید متوقف شود. اگر در کاربرد بود، مانع از دقت بازوی صنعتی در حین کار می شد. راه‌حل‌های زیادی برای تکینگی مچ دست وجود دارد که به راحتی می‌توان آن‌ها را برای رفع مشکل پیاده‌سازی کرد.

تکینگی آرنج

منبع: www.electronicsteacher.com

نوع دوم تکینگی که ممکن است هنگام کار با آن به صورت عمودی با آن مواجه شوید بازوهای ربات مفصلی با مچ دست خطی تکینگی آرنج است. عمدتاً زمانی اتفاق می‌افتد که مرکز مچ دست روی صفحه‌ای که از محورهای مفاصل 2 و 3 عبور می‌کند، قرار می‌گیرد. در تکینگی آرنج، متوجه خواهید شد که بازو به طور کامل کشیده شده است و همچنین ممکن است مواردی وجود داشته باشد که نمی توان آن را به طور کامل جمع کرد. این نوع تکینگی بیشتر توسط محور و موقعیت مفصل 4 تعیین می شود. تکینگی آرنج همچنین دارای چند راه حل است که می تواند به شما در حل مشکلات عملکردی که ممکن است با بازوی روباتیک خود تجربه می کنید کمک کند. این نوع تکینگی اغلب اتفاق می افتد و به راحتی قابل پیش بینی و همچنین اجتناب از آن است.

تکینگی شانه

منبع: blenderartists.org

تکینگی نهایی که ممکن است با آن روبرو شوید تکینگی شانه است که زمانی رخ می دهد که مرکز مچ دست ربات روی خطی که از محورهای مفاصل 1 و 2 عبور می کند قرار می گیرد. یک موقعیت مفصل با تکینگی شانه، محدودیت در حرکت در جهت محور مفصل 2 قرار می گیرد.

در کاربرد، برای اینکه ربات یک خط را از طریق تکینگی شانه دنبال کند، مفاصل 1 و 4 باید به طور همزمان با زاویه 90 درجه بچرخند. این چرخش مانند تکینگی مچ دست در جهات مخالف انجام می شود در حالی که اثر پایانی ثابت باقی می ماند. مانند تکینگی مچ دست، حرکت از طریق تکینگی شانه امکان پذیر است، اما افکتور انتهایی باید متوقف شود تا این امکان فراهم شود. این تکینگی همچنین دارای چند راه حل است که می تواند برای اطمینان از بازگشت بازوی رباتیک به بهترین حالت خود پیاده سازی شود.

انواع تکینگی در یک ربات مشارکتی شش محوره (Cobot)

منبع: www.istockphoto.com

وقتی که می آید ربات های مشارکتی، محورهای اتصالات 2، 3، و 4 را خواهید یافت که موازی هستند، محور اتصال 1 با محورهای اتصال 2 متقاطع است و با محورهای اتصال 5 نرمال است. علاوه بر این، محور اتصال 4 را نیز مشخص می کند که قطع می شود و نرمال است. به محورهای اتصالات 6 و XNUMX. مانند تکینگی های ربات های مفصلی، این ربات ها همچنین دارای راه حل های متفاوتی نسبت به انواع پیکربندی مختلف هستند. انواع تکینگی های موجود در Cobot ها عبارتند از:

تکینگی مچ دست

تکینگی مچ دست در این ربات ها زمانی اتفاق می افتد که محورهای مفاصل 4 و 6 موازی شوند. در این شرایط، ممکن است متوجه شوید که محورهای مفاصل 2، 3، 4 و 5 می توانند حرکت کنند در حالی که افکتور انتهایی ثابت می ماند.

تکینگی آرنج

در این ربات ها، تکینگی آرنج زمانی اتفاق می افتد که محورهای مفاصل 2، 3 و 4 در یک صفحه باشند. این به شدت حرکت افکتور انتهایی را محدود می کند و به نوبه خود بر عملکرد بازوی رباتیک تأثیر می گذارد.

تکینگی شانه

تکینگی شانه زمانی اتفاق می‌افتد که نقطه تلاقی محورهای اتصالات 5 و 6 در صفحه‌ای که از محورهای اتصالات 1 و 2 عبور می‌کند قرار می‌گیرد. در اینجا چند راه حل وجود دارد که می‌توان برای رفع تکینگی و داشتن یک ربات صنعتی کارآمد پیاده‌سازی کرد.

چگونه از تکینگی در رباتیک جلوگیری کنیم؟

منبع: www.ennomotive.com

با اثرات متفاوتی که تکینگی ربات بر فرآیندهای تولید دارد، داشتن راه هایی برای اجتناب از آنها ضروری است. با توجه به اینکه انواع مختلف ربات ها، تکینگی ها بسته به نوع رباتی که با آن کار می کنید متفاوت است، داشتن درک اولیه از نحوه اجتناب از آنها باعث می شود فرآیندهای شما به راحتی اجرا شوند. به طور کلی، تنها با اطمینان از اینکه شما می توانید از تکینگی ها اجتناب کنید سلول های رباتیک به درستی طراحی شده اند. این همچنین به طراحی نشان داده شده در صفحه آداپتوری که انتخاب می‌کنید برای افکتور انتهایی خود استفاده می‌کنید، منتهی می‌شود.

به عنوان مثال، اگر شما به طور اتفاقی خود را پیکربندی کنید بازوی رباتیک و مکان انتخابی را برای مطابقت با تکینگی مچ تعیین کنید، در این صورت کار زیادی برای حل مشکل نمی توانید انجام دهید. با این کار، تنها کاری که باید انجام دهید این است که بررسی کنید آیا می توان از ژست در یک برنامه غیر تکی استفاده کرد یا خیر. علاوه بر این، با افزودن زوایای کوچک به ابزار، می توان از تکینگی ها نیز جلوگیری کرد. این کمک زیادی به کاهش شانس این است که ربات به سمت تکینگی حرکت کند. این تکنیکی است که عمدتا توسط تکنسین هایی استفاده می شود که مکانیک را درک می کنند و می توانند راه حل ها را به نفع خود تغییر دهند.

در نهایت، با استفاده از رویکرد برنامه نویسی می توان از تکینگی ها نیز جلوگیری کرد و ریاضیات به شما در مراقبت از چیزها کمک می کند. در این، خواهید دید که تعداد محورها به شدت کاهش یافته است تا از تکینگی جلوگیری شود. این عمدتاً به این دلیل است که تعداد بیشتر محورها شانس رخ دادن تکینگی ها را افزایش می دهد. به یاد داشته باشید، تکینگی ها زمانی رخ می دهند که محورها با یکدیگر همسو می شوند و حرکت بازوهای رباتیک را در جهات خاصی مسدود می کنند. کاهش تعداد محورها نیز احتمال تراز شدن آنها و ایجاد هرگونه انسداد را کاهش می دهد.

نتیجه

تکینگی ربات مشکل بزرگی است که در کاربردهای صنعتی مختلف بازوهای رباتیک و سایر تجهیزات اتوماسیون تجربه می شود. رویارویی با این مشکلات توسط خودتان می‌تواند مشکل باشد، به همین دلیل است که باید سعی کنید از تکینگی ربات اجتناب کنید. با این حال، اگر با این مشکل مواجه شدید، می توانید راه حلی بیابید یا یک تکنسین باهوش را استخدام کنید که مشکل را برطرف کند.

از طرف دیگر، یک رابطه کاری نزدیک با یک فرد معتبر ایجاد کنید سازنده تجهیزات اتوماسیون چه کسی در صورت مواجهه با موارد منحصر به فرد به شما کمک می کند. وقت خود را صرف کنید تا اطمینان حاصل کنید که تجهیزات روباتیک شما به خوبی کار می کنند و به شما کمک می کنند تا به طور کامل از آن برای کسب و کار خود استفاده کنید و از آن استفاده کنید.