Forrás: www.idtechex.com
A robotkarok felhasználása a feldolgozóiparban egyre növekszik, egyre több vállalkozás veszi igénybe a a robotkarok használatának előnyei. Ha azt tervezi, hogy robotkarokat épít be üzleti folyamataiba, akkor gondoskodnia kell arról, hogy megfelelően tájékozott legyen. Keress minőséget robotkar gyártó amellyel a minőségi eredményekért dolgozhat.
A robotkar tartalmazza a testet, a csuklót és a véghatást. A végső effektor az, amit különböző termékekhez való ragaszkodásra vagy különféle feladatok elvégzésére használnak. A legtöbb esetben szüksége lesz a végeffektorra, hogy precízen mozogjon különböző irányokba. Itt kell megbizonyosodnia arról, hogy tisztában van a robot egyediségével és azzal, hogy az hogyan befolyásolja a robotkar teljesítményét. Ebben a cikkben részletesen megvizsgáljuk a robot szingularitást, és azt, hogy miért fontos ezt szem előtt tartani.
Mi az a robot szingularitás
Forrás: www.technologyreview.com
A robot szingularitás olyan konfigurációra utal, ahol a robotvégeffektor a mozgás bizonyos irányokban blokkolva van. Ez a konfiguráció korlátozza annak a robotkarnak a hatékonyságát és pontosságát, amellyel dolgozik. Általában, ha arról van szó 6 tengelyes robotkarok, úgy működnek, hogy az X, Y és Z tengelyekhez képest 3D vagy derékszögű síkban mozognak. 6 ízületből áll, amelyek hozzájárulnak ahhoz a 6 szabadsági fokhoz, amelyet a robotkar működés közben tapasztal.
Ez a szabadságfok lehetővé teszi, hogy a robotkar különböző irányokba mozogjon, és könnyen elérje azokat a feladatokat, amelyekre tervezték. Ha véletlenül a robot végfelhasználója nem tud hozzájutni a termékekhez, vagy rossz irányba mozog, itt jön a szingularitási probléma. Néhány szingularitást meglehetősen könnyű azonosítani és megoldani, így vissza lehet térni a feladatokat. Másrészről azonban egyes robotok a szingularitásokat nehezebben azonosítják, hacsak nem bonyolult és hosszadalmas képletek segítségével.
Mi befolyásolja a robot szingularitást?
Forrás: www.mecademic.com
A robot szingularitás különböző hatásokkal és kihívásokkal jár, különösen a konkrét problémák azonosításakor. Ezek a kihívások attól függően változnak, hogy néhány tényező a robotkaron található, amellyel dolgozni fog. A robot által tapasztalt szingularitás összetettsége és súlyossága az illesztések számától, a robot típusától (lineáris vagy forgó) és a geometriai elrendezéstől függ.
An ipari robotkar két helyet tartalmaz, ahol könnyen vezérelhető. Ez általában az ízületi rés és a derékszögű tér. A különböző helyeken, ahol a robotkar működik, két pozíciómódú mozgásparancsot tartalmaz.
Amikor a közös térparancsokról van szó, a robot konkrét utasításokat kap a kívánt csuklóterekkel. Ezután elmozdul, hogy az egyes kötéseket a javasolt illesztési pozícióba hozza lineáris és szimultán fordításban. A derékszögű térparancsokkal a robotnak szóló javaslat a végeffektor kívánt pózát tartalmazza egy adott derékszögű pályával. A derékszögű pálya lineáris vagy kör alakú.
Ahhoz, hogy a robot pontosan igazodjon a derékszögű ízülethez és a parancsokhoz, a robotvezérlő kiszámítja a robot inverz helyzetét és sebesség-kinematikáját. Ez azt eredményezi, hogy a vég-effektor megfelelő pozícióba kerül a tervezett feladat elvégzéséhez. Ha azonban a számítások hibásak, akkor a szingularitások akkor fordulnak elő, amikor azt találja, hogy a végeffektor nincs pontosan elhelyezve. Ez megmutatja azokat a konfigurációkat, amelyeket el szeretne kerülni, hogy a szingularitási problémák ne akadályozzák az automatizálási folyamatokat.
A robot szingularitás funkciói
Forrás: www.dignited.com
Minden áron el kell kerülni a robot szingularitásait, hogy ipari robotkarja a lehető legjobban végezhesse a kívánt feladatokat. Ha többet tud meg a robot szingularitás funkciójáról, akkor jobban megértheti, miért kell ezt elkerülni. A robot szingularitása főként két külön funkcióhoz kapcsolódik.
A sebesség-feltérképezés csökkenése
Forrás: studywolf.wordpress.com
Tekintsünk két derékszögű robotot, amelyek a végeffektusaikat különböző irányokba irányítják. A két robot hattengelyes pozicionálást tartalmaz, három merőleges lineáris vezetővel és három forgási fokozattal. Ha a használt robot a tengelyeket és a csuklókat a rendeltetésszerű helyén tudja tartani, akkor a végkiegyenlítés könnyen beállítható.
Folyamatosan használhatja a vég-effektort a 6D útvonalon a munkaterületén belül, miközben megőrzi a precizitást és a pontosságot. Amikor azonban a tengelyek és az ízületek egybeesnek, szingularitás lép fel, és a robot már nem tud a rendelkezésére álló 6 szabadságfokkal mozogni.
Ezzel a robottal azt tapasztalja, hogy nem tudja elforgatni a végeffektorát a forgócsuklókkal egybeeső tengelyek körül. Ezt a fajta szingularitást gyakran kardánzárnak nevezik. Tekintettel arra, hogy a legtöbb szingularitást egyenletek segítségével oldják meg, azt tapasztalja, hogy nehezebb meghatározni bizonyos derékszögű vektorok. Amikor a szingularitás jelentkezik, az akadályozza, hogy kitalálja a jelzett sebességekhez kapcsolódó számok intenzitását.
A robotkar sebességének mérése elengedhetetlen a biztonság betartásához. Amikor szingularitási problémával szembesül, azt tapasztalja, hogy az nagy kockázatot jelent a robotikára nézve, még akkor is, ha még nem ezen a ponton. Ez nagy kötési sebességet eredményez, ami veszélyes lehet, különösen, ha nagy és gyors ipari robotokkal dolgozik. Ezért olyan fontos feltérképezni, hogy milyen sebességgel dolgozik.
Korlátozott belső munkaterület-határok
Forrás: Youtube
Amikor a robot szingularitásról van szó, az nemcsak az inverz sebesség-kinematikát érinti, hanem az inverz helyzetű kinematikai egyenletekre is lecsordul. Ha ipari robotokkal dolgozik, azt tapasztalja, hogy ezek egyenleteket és megoldásokat tartalmaznak a különböző csuklópozíciókhoz. A bemutatott különböző megoldások szorosan kapcsolódnak a különböző konfigurációtípusokhoz.
Például, ha az Ön robotja 8 egyedi megoldással rendelkezik a csuklópozíciókhoz a végpontig, akkor 8 különböző konfigurációtípust is tartalmaz. A konfiguráció típusának megváltoztatásához egy szingularitáson kell keresztülmennie. A szingularitások a 6D entitások közötti határok, amelyek egy tipikus 6 tengelyes robot derékszögű munkaterületén jelennek meg. Ez korlátozza az elérhető különböző konfigurációkat és az Ön számára elérhető munkaterület-határokat ipari robot.
A robot szingularitás típusai függőlegesen artikulált robotban
Forrás: blog.grabcad.com
Tekintettel arra a tényre, hogy a robot szingularitások előfordulhatnak bármely ipari robotkarban, amellyel dolgozik, fontos felismerni, hogy különböző típusok léteznek. Csakúgy, mint a robotkar különböző részekből áll, a szingularitások ezekre a különböző részekre is hatással lesznek, és sokféle problémát okoznak.
Itt fontos szem előtt tartani az ipari robotkarok csuklóinak különböző tengelyeit. 2-vel és 3-mal fog dolgozni, amelyek párhuzamosak, 1-gyel és 4-gyel, amelyek normálisak a 2-vel és 3-mal, az 5-ös csukló tengelyével, amely merőleges a 4-es és 6-os tengely kötéseire. Most, hogy jobban megértette a Különböző tengelyek és ízületek esetén jobb helyen jársz a szingularitástípusok felfedezéséhez. A szingularitások legszembetűnőbb típusai a függőlegesen csuklós robotkar a következőket kell figyelembe venni:
Csukló szingularitás
Forrás: sites.google.com
Amikor a függőlegesen csuklós robotkarokról van szó inline csukló, általában a csukló szingularitás a leggyakoribb probléma. Ez a fajta szingularitás akkor fordul elő, ha a 4-es és 6-os csukló tengelyei egybeesnek egymással. Amikor ez megtörténik, a csukló nem tudja elmozdítani a végkiegyenlítőt az 5-ös csukló tengelye irányába. Alkalmazáskor vegye figyelembe a pontosan működő ipari robotkart.
Ahhoz, hogy egy vonalat kövessen a szingularitáson, a 4-es és 6-os csatlakozásoknak egyidejűnek kell lenniük, és 90 fokkal el kell forogniuk. Ez ellentétes irányban történik a folyamat pontosságának biztosítása érdekében. Ez azt mutatja, hogy a csukló szingularitás keresztezése megvalósítható. Ha azonban elérjük a szingularitást, a végeffektor mozdulatlan marad, miközben a két csukló forog. Ahhoz, hogy a vég effektor átlépje a szingularitást, először meg kell állnia. Ha alkalmazásban lenne, az akadályozná az ipari kar pontosságát munka közben. Rengeteg megoldás létezik a csukló szingularitásra, amelyek könnyen megvalósíthatók a probléma megoldására.
Könyök szingularitás
Forrás: www.electronicsteacher.com
A szingularitás második típusa, amellyel függőlegesen dolgozva találkozhat csuklós robotkarok beépített csuklóval a könyök szingularitás. Főleg akkor fordul elő, ha a csuklóközéppont a 2. és 3. ízületek tengelyein áthaladó síkon fekszik. A csuklóközéppont arra a pontra utal, ahol a 4., 5. és 6. ízületek tengelyei metszik egymást. A könyök szingularitásban azt tapasztalja, hogy a kar teljesen ki van feszítve, és előfordulhat olyan eset is, amikor nem lehet teljesen összecsukni. Ezt a fajta szingularitást leginkább a 3. ízület tengelye és helyzete határozza meg. A könyök szingularitás néhány olyan megoldást is tartalmaz, amelyek segíthetnek megoldani a robotkarjával kapcsolatos teljesítményproblémákat. Ez a fajta szingularitás meglehetősen gyakran előfordul, könnyen megjósolható és elkerülhető.
Váll szingularitás
Forrás: blenderartists.org
Az utolsó szingularitás, amellyel találkozhat, a váll szingularitás, amely akkor fordul elő, amikor a robot csuklójának középpontja az 1. és 2. ízületek tengelyein áthaladó vonalon fekszik. Ez a szingularitás a legösszetettebb a többi között, mivel nem függ egyetlen ízületi pozíció. A váll szingularitásnál a 2. ízület tengelye irányú mozgást korlátozzuk.
Alkalmazáskor ahhoz, hogy a robot egy vonalat kövessen a váll szingularitáson keresztül, az 1. és 4. ízületeknek egyidejűleg 90 fokos szögben kell forogniuk. Ez a forgatás a csukló szingularitáshoz hasonlóan ellentétes irányban történik, miközben a vég effektor állandó marad. A csukló szingularitáshoz hasonlóan a váll szingularitáson keresztül is lehetséges a mozgás, azonban a végeffektornak meg kell állnia, hogy ez lehetséges legyen. Ez a különlegesség néhány olyan megoldást is tartalmaz, amelyek megvalósíthatók annak biztosítására, hogy a robotkar ismét a legjobban működjön.
A szingularitás típusai egy hattengelyes kollaboratív robotban (Cobot)
Forrás: www.istockphoto.com
Mikor jön a együttműködő robotok, megtalálja a 2., 3. és 4. csukló tengelyeit, amelyek párhuzamosak, az 1. csukló tengelye metszi egymást, és merőleges a 2. csukló tengelyeire. Ezenkívül az 5. csukló tengelye is látható, amely metszi és normális A csuklós robotok szingularitásaihoz hasonlóan ezek a robotok is eltérő megoldásokat kínálnak a különböző konfigurációtípusokhoz képest. A Cobotokban szereplő szingularitások típusai a következők:
Csukló szingularitás
A csukló szingularitás ezekben a robotokban akkor következik be, amikor a 4. és 6. ízületek tengelyei párhuzamosak lesznek. Ebben a helyzetben előfordulhat, hogy a 2., 3., 4. és 5. ízületek tengelyei elmozdulhatnak, miközben a véghatás állandó marad.
Könyök szingularitás
Ezekben a robotokban a könyök szingularitás akkor lép fel, ha a 2., 3. és 4. ízületek tengelyei egy síkban vannak. Ez nagymértékben korlátozza a vég effektor mozgását, és viszont befolyásolja a robotkar teljesítményét.
Váll szingularitás
A váll szingularitás akkor lép fel, ha az 5. és 6. csukló tengelyeinek metszéspontja az 1. és 2. csukló tengelyein átmenő síkban van. Itt van néhány olyan megoldás, amely a szingularitás orvoslására és egy működő ipari robot kialakítására alkalmazható.
Hogyan kerüljük el a szingularitást a robotikában
Forrás: www.ennomotive.com
A különböző hatások miatt a robot szingularitása hatással van a gyártási folyamatokra, ezért elengedhetetlen, hogy ezeket elkerüljük. Tekintettel arra, hogy a különböző típusú robotok, a szingularitások eltérőek attól függően, hogy milyen robottal dolgozik, az elkerülésének alapvető ismerete biztosítja, hogy a folyamatok könnyedén futhassanak. Általában a szingularitásokat csak úgy lehet elkerülni, ha gondoskodik arról, hogy az Ön robotsejtek megfelelően vannak kialakítva. Ez az adapterlemezen található kialakításra is vonatkozik, amelyet a végeffektorhoz használ.
Például, ha véletlenül konfigurálja a robotkar és rosszul van hozzárendelve egy választási hely a csukló szingularitáshoz, akkor nem sok mindent tudsz tenni a probléma megoldása érdekében. Ezzel az egyetlen dolog, amit tehetünk, hogy ellenőrizzük, hogy a póz használható-e egy nem egyedi alkalmazásban. Ezenkívül a szingularitások elkerülhetők kis szögek hozzáadásával a szerszámokhoz. Ez nagyban hozzájárul ahhoz, hogy csökkentse annak esélyét, hogy a robot szingularitásba kerüljön. Ezt a technikát főként olyan technikusok használják, akik értik a mechanikát, és a megoldásokat előnyükre tudják állítani.
Végül a szingularitások is elkerülhetők, ha programozási megközelítést alkalmazunk, és a matematika segít a dolgok kezelésében. Ebben azt fogod látni, hogy a tengelyek száma jelentősen lecsökken, hogy elkerülhető legyen a szingularitás. Ez főleg azért, mert a nagyobb számú tengely növeli a szingularitások előfordulásának esélyét. Ne feledje, hogy szingularitások akkor fordulnak elő, amikor a tengelyek egymáshoz igazodva blokkolják a robotkarok mozgását bizonyos irányban. A tengelyek számának csökkentése csökkenti annak az esélyét is, hogy a tengelyek egymáshoz igazodjanak és elakadást okozzanak.
Összegzés
A robotok szingularitása nagy probléma, amely a robotkarok és más automatizálási berendezések különböző ipari alkalmazásaiban tapasztalható. Ha egyedül kezeled ezeket a problémákat, az nehézkesnek bizonyulhat, ezért érdemes elkerülni a robot szingularitást. Ha azonban ezzel a problémával találkozik, megoldást találhat, vagy felvehet egy hozzáértő technikust, aki ellátja a problémát.
Alternatív megoldásként építsen ki szoros munkakapcsolatot egy jó hírű emberrel automatizálási berendezések gyártója aki segít, ha bármilyen egyediséggel találkozik. Szánjon rá időt, hogy megbizonyosodjon arról, hogy robotberendezése jól működik, hogy teljes mértékben személyre szabhassa és kihasználhassa azt vállalkozása számára.