Lähde: www.idtechex.com
Robottiaseiden käyttö valmistavassa teollisuudessa on kasvussa, kun yhä useammat yritykset ryhtyvät käyttämään niitä robottikäsien käytön edut. Jos aiot sisällyttää robottikädet liiketoimintaprosesseihisi, sinun on varmistettava, että olet hyvin perillä. Etsi laatua robottikäsivarren valmistaja joiden kanssa voit työskennellä saadaksesi laadukkaita tuloksia.
Robottikäsivarressa on vartalo, ranne ja myös päätetehostin. Lopputehostin on se, jota käytetään pitämään kiinni erilaisista tuotteista tai suorittamaan erilaisia tehtäviä. Useimmissa tapauksissa tarvitset päätetehostimen liikkumaan eri suuntiin tarkasti. Tässä sinun on varmistettava, että olet tietoinen robotin singulaarisuudesta ja siitä, miten se vaikuttaa robottikäsivartesi suorituskykyyn. Tässä artikkelissa menemme syvälle robotin singulaarisuuteen ja siihen, miksi se on tärkeää pitää mielessä.
Mikä on Robot Singularity
Lähde: www.technologyreview.com
Robotin singulariteetti viittaa kokoonpanoon, jossa robotin päätetehostin liike on estetty tiettyihin suuntiin. Tämä kokoonpano rajoittaa käyttämäsi robottikäsivarren tehokkuutta ja tarkkuutta. Yleensä, kun on kyse 6-akseliset robottikädet, ne toimivat liikkumalla liikkeissä suhteessa X-, Y- ja Z-akseleihin 3D- tai suorakulmaisessa tasossa. Se koostuu kuudesta nivelestä, jotka edistävät robottikäsivarren toiminnan aikana kokemaa 6 vapausastetta.
Tämän vapausasteen ansiosta robottikäsivarsi voi liikkua eri suuntiin ja saavuttaa helposti sille suunniteltuja tehtäviä. Jos robotin päätelaite ei sattumalta pääse käsiksi tuotteisiin tai liikkuu väärään suuntaan, tässä tulee esiin singulaarisuusongelma. Jotkin singulariteetit on melko helppo tunnistaa ja ratkaista, joten voit palata takaisin tehtäviä. Kuitenkin toisaalta, jotkut robotit kokevat singulariteetteja vaikeammin tunnistaa, ellei monimutkaisten ja pitkien kaavojen avulla.
Mikä vaikuttaa robotin singulaarisuuteen?
Lähde: www.mecademic.com
Robotin singulaarisuus sisältää erilaisia vaikutuksia ja myös haasteita erityisesti ongelmien tunnistamisessa. Nämä haasteet vaihtelevat muutamien robottikäsivarsien tekijöiden mukaan, joiden kanssa työskentelet. Robottisi kokeman singulariteetin monimutkaisuus ja vakavuus riippuvat liitosten lukumäärästä, robotin tyypistä (lineaarinen tai pyörivä) ja geometrisesta järjestelystä.
An teollinen robottikäsi siinä on kaksi tilaa, joissa sitä on helppo ohjata. Tämä on yleensä liitostila ja karteesinen tila. Eri tiloissa, joissa robottikäsivarsi toimii, huomaat, että siinä on kaksi asentotilan liikekomentosarjaa.
Kun tulee liitostilakomentoja, robotti saa tarkat ohjeet halutuilla niveltiloilla. Sen jälkeen se siirtyy tuodakseen jokaisen liitoksen ehdotettuun liitoksen asentoon lineaarisessa ja samanaikaisessa käännöksessä. Karteesisten avaruuskomentojen avulla robotille annettu ehdotus sisältää halutun asennon loppuefektorille tietyllä karteesisella polulla. Karteesinen polku on suunniteltu joko lineaariseksi tai ympyrämäiseksi.
Jotta robotti asettuisi tarkasti suorakulmaisen nivelen ja komentojen kanssa, robottiohjain laskee robotin käänteisen sijainnin ja nopeuskinematiikan. Tämä johtaa päätetehostimen oikeaan asentoon suunnitellun tehtävän suorittamiseksi. Jos laskelmat ovat kuitenkin virheellisiä, esiintyy singulariteetteja silloin, kun huomaat, että loppuefektori ei ole tarkasti sijoitettu. Tämä näyttää kokoonpanot, joita haluat välttää, jotta singulaarisuusongelmat eivät estä automaatioprosessejasi.
Robotin singulaarisuuden toiminnot
Lähde: www.dignited.com
Myönnettyjä robottien singulariteetteja tulee välttää hinnalla millä hyvänsä, jotta varmistetaan, että teollinen robottikäsivarsi pystyy toimimaan parhaalla mahdollisella tavalla halutuissa tehtävissä. Kun opit lisää robotin singulaarisuuden toiminnasta, saat paremman käsityksen siitä, miksi sinun pitäisi pyrkiä välttämään sitä. Robotin singulaarisuus liittyy pääasiassa kahteen erilliseen toimintoon.
Velocity Mappingin lasku
Lähde: studywolf.wordpress.com
Tarkastellaan kahta karteesista robottia, joita käytetään suuntaamaan päätetehostimet eri suuntiin. Kahdessa robotissa on kuusiakselinen asemointi, jossa on kolme ortogonaalista lineaariohjainta ja kolme kiertotasoa. Kun käytetty robotti pystyy pitämään akselit ja nivelet paikoillaan, päätetehostimen suuntaus on helppoa.
Se voi käyttää päätetehostetta jatkuvasti 6D-polulla työtilassaan säilyttäen samalla tarkkuuden ja tarkkuuden. Kuitenkin, kun akselit ja nivelet osuvat kohdakkain, syntyy singulaarisuus, eikä robotti pysty enää liikkumaan käytettävissään olevilla 6 vapausasteella.
Tämän robotin avulla huomaat, että se ei voi pyörittää pääteefektoriaan niiden akselien ympäri, jotka ovat yhteneväisiä kiertonivelten kanssa. Tällaista singulaarisuutta kutsutaan usein kardaanilukoksi. Koska useimmat singulariteetit ratkaistaan yhtälöiden avulla, huomaat, että on vaikeampaa määrittää tiettyjen karteesiset vektorit. Kun singulaarisuus esiintyy, se estää sinua hahmottamaan intensiteetin lukuina, jotka liittyvät esiteltyihin nopeuksiin.
Robottikäsivarren nopeuksien mittaaminen on välttämätöntä turvallisuuden varmistamiseksi. Kun kohtaat singulariteettiongelman, huomaat, että se muodostaa suuren riskin robotiikalle, vaikka se ei ole vielä siinä vaiheessa. Se johtaa suuriin liitosnopeuksiin, jotka voivat olla vaarallisia varsinkin jos työskentelet suurten ja nopeiden teollisuusrobottien kanssa. Tästä syystä työskentelynopeuksien kartoittaminen on niin tärkeää.
Rajoitetut sisäiset työtilan rajat
Lähde: Youtube
Mitä tulee robotin singulaarisuuteen, se ei vaikuta vain käänteisen nopeuden kinematiikkaan, vaan myös valuu alas käänteisaseman kinemaattisiin yhtälöihin. Teollisuusrobottien kanssa työskennellessäsi huomaat, että niissä on yhtälöitä ja ratkaisuja eri nivelasentoja varten. Esitellyt erilaiset ratkaisut liittyvät läheisesti eri kokoonpanotyyppeihin.
Jos robotissasi on esimerkiksi 8 ainutlaatuista ratkaisua nivelten asennoimiseksi tehostimen pääteasentoon, siinä on myös 8 erilaista konfiguraatiotyyppiä. Jos haluat muuttaa konfiguraatiotyyppiä, sinun on suoritettava singulariteetti. Singulariteetit ovat 6D-kokonaisuuksien välisiä rajoja, jotka esiintyvät karteesisessa työtilassa on tyypillinen 6-akselinen robotti. Tämä rajoittaa eri konfiguraatioita, joita voit saavuttaa, ja käytettävissäsi olevia työtilan rajoja teollisuusrobotti.
Robotin singulaarisuuden tyypit vertikaalisesti nivelletyssä robotissa
Lähde: blog.grabcad.com
Ottaen huomioon, että robottien singulariteetteja voi esiintyä missä tahansa teollisuusrobottikäsivarressa, jonka kanssa työskentelet, on tärkeää ymmärtää, että niitä on erilaisia. Aivan kuten robottikäsivarsi on eri osissa, singulariteetit vaikuttavat myös näihin eri osiin, mikä johtaa erilaisiin ongelmiin.
Tässä on tärkeää pitää mielessä teollisuusrobottikäsivarsien nivelten eri akselit. Työskentelet 2:n ja 3:n kanssa, jotka ovat yhdensuuntaiset, 1:n ja 4:n kanssa, jotka ovat normaaleja 2:n ja 3:n kanssa, nivelen 5 akselilla, joka on normaali akselien 4 ja 6 nivelten kanssa. Nyt kun ymmärrät paremmin eri akseleilla ja nivelillä olet parempi paikka tutkia singulaarisuustyyppejä. Näkyvimmät singulariteettityypit a pystysuoraan nivelletty robottikäsi harkittavaksi kuuluu:
Ranteen singulaarisuus
Lähde: sites.google.com
Kun kyse on pystysuoraan nivelletyistä robottikäsivarsista sisäänrakennetut ranteet, heillä on yleensä ranteen singulaarisuus yleisin ongelma. Tämän tyyppinen singulaarisuus ilmenee, kun liitosten 4 ja 6 akselit osuvat yhteen. Kun näin tapahtuu, ranne ei pysty liikuttamaan päätetehostetta nivelen 5 akselin suuntaan. Harkitse sovelluksessa tarkasti toimivaa teollisuusrobottivartta.
Jotta se noudattaisi singulaarisuuden läpi kulkevaa viivaa, liitosten 4 ja 6 on oltava samanaikaisia ja kierrettävä 90 astetta. Tämä tehdään vastakkaisiin suuntiin varmistaakseen, että prosessi on tarkka. Tämä osoittaa, että ranteen singulaarisuuden ylittäminen on mahdollista. Kuitenkin, kun pääset singulaarisuuteen, pääteefektori pysyy liikkumattomana kahden nivelen pyöriessä. Jotta loppuefektori ylittää singulaarisuuden, sen on ensin pysähdyttävä. Jos se olisi käytössä, se haittaisi teollisuusvarren tarkkuutta työssä. Ranteen singulaarisuuteen on olemassa monia ratkaisuja, jotka voidaan helposti toteuttaa ongelman korjaamiseksi.
Kyynärpään singularity
Lähde: www.electronicsteacher.com
Toinen singulaarisuuden tyyppi, johon saatat törmätä pystysuunnassa työskennellessäsi nivelletyt robottikädet inline ranteiden kanssa on kyynärpään singularity. Sitä esiintyy pääasiassa silloin, kun ranteen keskipiste on tasossa, joka kulkee nivelten 2 ja 3 akselien kautta. Ranteen keskipisteellä tarkoitetaan pistettä, jossa nivelten 4, 5 ja 6 akselit leikkaavat. Kyynärpään singulariteetissa huomaat, että käsivarsi on täysin venytetty, ja siinä voi olla myös tapauksia, joissa sitä ei voida taittaa kokonaan. Tällainen singulaarisuus määräytyy enimmäkseen nivelen 3 akselin ja sijainnin perusteella. Kyynärpään singulaarisuus sisältää myös pari ratkaisua, jotka voivat auttaa sinua ratkaisemaan kaikki robottikäsivartesi suorituskykyongelmat. Tämän tyyppistä singulaarisuutta esiintyy melko usein ja se voidaan helposti ennustaa ja myös välttää.
Olkapään singulaarisuus
Lähde: blenderartists.org
Viimeinen singulaarisuus, jonka saatat kohdata, on olkapään singulaarisuus, joka ilmenee, kun robotin ranteen keskipiste on linjalla, joka kulkee nivelten 1 ja 2 akselien kautta. Tämä singulaarisuus on monimutkaisin muiden joukossa, koska se ei riipu yksi yhteinen asento. Olkapääsingulariteetilla rajoitetaan liikettä nivelen 2 akselin suunnassa.
Sovelluksessa, jotta robotti voisi seurata linjaa olkapään singulaarisuuden läpi, nivelten 1 ja 4 on pyörittävä samanaikaisesti 90 asteen kulmassa. Tämä kierto, kuten ranteen singularity, tehdään vastakkaisiin suuntiin, kun taas loppuefektori pysyy vakiona. Kuten ranteen singulaarissa, liike olkapään singulaarisuuden kautta on mahdollista, mutta pääteefektorin on lopetettava tehdäkseen sen mahdolliseksi. Tämä ainutlaatuisuus sisältää myös muutamia ratkaisuja, jotka voidaan toteuttaa sen varmistamiseksi, että robottikäsi on palannut parhaimmillaan.
Singulariteettityypit kuusiakselisessa yhteistyörobotissa (Cobot)
Lähde: www.istockphoto.com
Kun se tulee yhteistyörobotit, löydät liitosten 2, 3 ja 4 akselit, jotka ovat yhdensuuntaiset, nivelen 1 akseli leikkaa ja on normaali nivelen 2 akseleiden kanssa. Lisäksi siinä on myös nivelen 5 akseli, joka leikkaa ja on normaali nivelten 4 ja 6 akseleille. Kuten nivelrobottien singulariteeteissa, myös näissä roboteissa on erilaisia ratkaisuja eri kokoonpanotyypeihin nähden. Coboteihin sisältyviä singulariteettityyppejä ovat:
Ranteen singulaarisuus
Ranteen singulaarisuus näissä roboteissa tapahtuu, kun nivelten 4 ja 6 akselit tulevat yhdensuuntaisiksi. Tässä tilanteessa saatat huomata, että liitosten 2, 3, 4 ja 5 akselit voivat liikkua päätetehostimen pysyessä vakiona.
Kyynärpään singularity
Näissä roboteissa kyynärpääsingulariteetti tapahtuu, kun liitosten 2, 3 ja 4 akselit ovat samassa tasossa. Tämä rajoittaa suuresti päätetehostimen liikettä ja puolestaan vaikuttaa robottikäden suorituskykyyn.
Olkapään singulaarisuus
Olkapään singulaarisuus syntyy, kun liitosten 5 ja 6 akselien leikkauspiste on nivelten 1 ja 2 akseleiden kautta kulkevassa tasossa. Tässä on muutamia toteutettavissa olevia ratkaisuja singulaarisuuden korjaamiseksi ja toimivan teollisuusrobotin saamiseksi.
Kuinka välttää singulariteetti robotiikassa
Lähde: www.ennomotive.com
Erilaisten vaikutusten ansiosta robotin singulaarisuus vaikuttaa valmistusprosesseihin, joten niiden välttäminen on välttämätöntä. Koska erityyppiset robotit vaihtelevat sen mukaan, minkä tyyppisten robottien kanssa työskentelet, peruskäsitys niiden välttämisestä varmistaa, että prosessisi toimivat helposti. Yleensä singulariteetit voidaan välttää vain varmistamalla, että sinun robottisolut ovat oikein suunniteltuja. Tämä heijastuu myös sovitinlevyssä olevaan malliin, jota valitset päätetehostimessasi.
Esimerkiksi, jos satut määrittämään oman robottivarsi ja määrität huonosti ranteen singulaarisuutta vastaavan valintapaikan, niin et voi tehdä paljon ongelman ratkaisemiseksi. Ainoa asia, mitä voit tehdä, on tarkistaa, voidaanko asentoa käyttää ei-singulaarisessa sovelluksessa. Lisäksi singulariteetit voidaan välttää lisäämällä työkaluihin pieniä kulmia. Tämä auttaa merkittävästi vähentämään mahdollisuuksia, että robotti siirtyy singulaarisuuteen. Tämä on tekniikka, jota käyttävät pääasiassa teknikot, jotka ymmärtävät mekaniikkaa ja voivat muokata ratkaisuja edukseen.
Lopuksi, singulariteetit voidaan välttää myös ohjelmointilähestymistavalla ja matematiikan avulla voit huolehtia asioista. Tässä huomaat, että akselien lukumäärää on vähennetty huomattavasti, jotta voidaan välttää singulaarisuus. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että suurempi määrä akseleita lisää singulariteettien esiintymisen todennäköisyyttä. Muista, että singulariteetteja esiintyy, kun akselit ovat kohdakkain toistensa kanssa estämällä robottikäsivarsien liikkeen tiettyihin suuntiin. Akseleiden määrän vähentäminen vähentää myös mahdollisuuksia, että ne asettuvat kohdakkain ja aiheuttavat tukoksia.
Yhteenveto
Robottien singulaarisuus on suuri ongelma, joka koetaan robottiaseiden ja muiden automaatiolaitteiden erilaisissa teollisissa sovelluksissa. Näiden ongelmien ratkaiseminen itse voi osoittautua rasitukseksi, minkä vuoksi sinun tulee yrittää välttää robotin singulaarisuutta. Jos kuitenkin kohtaat tämän ongelman, voit löytää ratkaisun tai palkata asiantuntevan teknikon, joka huolehtii ongelmasta.
Vaihtoehtoisesti voit rakentaa läheisen työsuhteen hyvämaineisen kanssa automaatiolaitteiden valmistaja joka auttaa sinua, kun kohtaat yksittäisiä asioita. Käytä aikaa varmistaaksesi, että robottilaitteesi toimivat hyvin, jotta voit mukauttaa ja hyödyntää sen käytön täysin yrityksesi kannalta.