Bron: www.idtechex.com
Het gebruik van robotarmen in de maakindustrie neemt toe en steeds meer bedrijven gaan ermee aan de slag voordelen van het gebruik van robotarmen. Als u van plan bent robotarmen in uw bedrijfsprocessen te integreren, moet u ervoor zorgen dat u goed geïnformeerd bent. Zoek naar een kwaliteit fabrikant van robotarmen waarmee u kunt werken voor kwaliteitsresultaten.
De robotarm bevat het lichaam, de pols en ook de eindeffector. De eindeffector is wat wordt gebruikt om verschillende producten vast te houden of verschillende taken uit te voeren. In de meeste gevallen heb je de eindeffector nodig om nauwkeurig in verschillende richtingen te bewegen. Dit is waar u ervoor moet zorgen dat u zich bewust bent van de singulariteit van robots en hoe deze de prestaties van uw robotarm beïnvloedt. In dit artikel gaan we dieper in op de singulariteit van de robot en waarom het essentieel is om deze in gedachten te houden.
Wat is robot-singulariteit
Bron: www.technologyreview.com
Robot-singulariteit verwijst naar een configuratie waarbij de robot-eindeffectoren beweging wordt in bepaalde richtingen geblokkeerd. Deze configuratie resulteert in een beperking van de efficiëntie en precisie van de robotarm waarmee u werkt. Over het algemeen, als het erop aankomt 6-assige robotarmen, ze werken door bewegingen te maken ten opzichte van de X-, Y- en Z-assen in een 3D- of Cartesisch vlak. Het bestaat uit 6 gewrichten die bijdragen aan de 6 vrijheidsgraden die de robotarm ervaart tijdens actie.
Door deze mate van vrijheid kan de robotarm in verschillende richtingen bewegen en gemakkelijk de taken uitvoeren waarvoor hij is ontworpen. Als de eindeffector van de robot toevallig niet bij de producten kan komen of in de verkeerde richting beweegt, komt hier het singulariteitsprobleem om de hoek kijken. Sommige singulariteiten zijn vrij eenvoudig te identificeren en op te lossen, waardoor u terug kunt gaan naar uw eigen taken. Aan de andere kant zullen sommige robots echter ervaren dat singulariteiten moeilijker te identificeren zijn, tenzij met behulp van complexe en lange formules.
Wat beïnvloedt de singulariteit van robots?
Bron: www.mecademic.com
De singulariteit van robots zal verschillende effecten en uitdagingen met zich meebrengen, vooral bij het identificeren van de specifieke problemen. Deze uitdagingen variëren afhankelijk van een aantal factoren die voorkomen op de robotarm waarmee u gaat werken. De complexiteit en ernst van de singulariteit die uw robot ervaart, zijn afhankelijk van het aantal gewrichten, het type robot (lineair of roterend) en de geometrische opstelling.
An industriële robotarm beschikt over twee ruimtes waar hij gemakkelijk kan worden bediend. Meestal is dit de gewrichtsruimte en de cartesiaanse ruimte. Met de verschillende ruimtes waar de robotarm werkt, zul je merken dat deze twee sets bewegingsopdrachten in de positiemodus zal bevatten.
Als het om de gezamenlijke ruimtecommando’s gaat, krijgt de robot specifieke instructies bij de gewenste set gezamenlijke ruimtes. Vervolgens zal het bewegen om elk gewricht in een lineaire en gelijktijdige vertaling naar de voorgestelde gewrichtspositie te brengen. Met de cartesiaanse ruimtecommando's zal de suggestie aan de robot de gewenste houding voor de eindeffector met een specifiek cartesiaans pad bevatten. Het cartesiaanse pad is ontworpen om lineair of cirkelvormig te zijn.
Om de robot nauwkeurig uit te lijnen met het cartesische gewricht en de commando's, berekent de robotcontroller de inverse positie- en snelheidskinematica van de robot. Dit resulteert in de juiste positionering van de eindeffector om de ontworpen taak uit te voeren. Als de berekeningen echter verkeerd zijn, treden er singulariteiten op waarbij de eindeffector niet nauwkeurig is gepositioneerd. Hierin ziet u welke configuraties u wilt vermijden om te voorkomen dat singulariteitsproblemen uw automatiseringsprocessen belemmeren.
Functies van robot-singulariteit
Bron: www.dignited.com
Toegegeven robot-singulariteiten moeten koste wat het kost worden vermeden om ervoor te zorgen dat uw industriële robotarm optimaal kan werken aan de gewenste taken. Als u meer leert over de functie van de singulariteit van de robot, begrijpt u beter waarom u deze moet proberen te vermijden. De singulariteit van robots wordt voornamelijk geassocieerd met twee verschillende functies.
De daling van de snelheidskartering
Bron: studywolf.wordpress.com
Beschouw twee cartesiaanse robots die worden gebruikt om hun eindeffectoren in verschillende richtingen te richten. De twee robots zijn voorzien van positionering op zes assen met stapels van drie orthogonale lineaire geleidingen en drie rotatiefasen. Wanneer de gebruikte robot de assen en gewrichten kan houden waar ze moeten zijn, is de oriëntatie van de eindeffector eenvoudig.
Het kan de eindeffector continu gebruiken langs het 6D-pad binnen zijn werkruimte, terwijl de precisie en nauwkeurigheid behouden blijven. Wanneer de assen en de gewrichten echter samenvallen, ontstaat er een singulariteit en kan de robot niet meer bewegen met de 6 vrijheidsgraden die hem ter beschikking staan.
Bij deze robot merk je dat hij zijn eindeffector niet kan draaien rond de assen die samenvallen met de draaigewrichten. Dit soort singulariteit wordt vaak het cardanische slot genoemd. Gegeven dat de meeste singulariteiten worden opgelost met behulp van vergelijkingen, merk je dat het moeilijker wordt om de snelheid van bepaalde singulariteiten te bepalen cartesische vectoren. Wanneer de singulariteit optreedt, belemmert dit het vermogen om de intensiteit in getallen te berekenen die verband houden met de weergegeven snelheden.
Het kunnen meten van de snelheden van een robotarm is essentieel om de veiligheid te kunnen garanderen. Als je met een singulariteitsprobleem wordt geconfronteerd, merk je dat dit een groot risico met zich meebrengt voor de robotica, ook al zijn ze nog niet zover. Het resulteert in hoge gewrichtssnelheden die gevaarlijk kunnen zijn, vooral als je met grote en snelle industriële robots werkt. Daarom is het zo belangrijk om de snelheden waarmee je werkt in kaart te brengen.
Beperkte interne grenzen van de werkruimte
Bron: Youtube
Als het gaat om de singulariteit van robots, heeft dit niet alleen invloed op de inverse snelheidskinematica, maar sijpelt het ook door naar de kinematische vergelijkingen van de inverse positie. Als je met industriële robots werkt, zul je merken dat ze vergelijkingen en oplossingen bieden voor verschillende gezamenlijke posities. De verschillende aangeboden oplossingen zijn nauw verbonden met de verschillende configuratietypes.
Als uw robot bijvoorbeeld beschikt over 8 unieke oplossingen voor gewrichtsposities tot aan de eindeffectorpositie, beschikt hij ook over 8 verschillende configuratietypes. Om een configuratietype te wijzigen, moet u een singulariteit doorlopen. Singulariteiten zijn de grenzen tussen de 6D-entiteiten die voorkomen in de cartesiaanse werkruimte van een typische robot met 6 assen. Dit beperkt de verschillende configuraties die u kunt realiseren en de grenzen van de werkruimte die voor u beschikbaar zijn industriële robot.
Soorten robot-singulariteit in een verticaal gelede robot
Bron: blog.grabcad.com
Gezien het feit dat robot-singulariteiten kunnen voorkomen in elke industriële robotarm waarmee u werkt, is het belangrijk om te beseffen dat er verschillende typen zijn. Net zoals de robotarm in verschillende delen bestaat, zullen de singulariteiten ook deze verschillende delen beïnvloeden, wat resulteert in een verscheidenheid aan problemen.
Hier is het belangrijk om rekening te houden met de verschillende gewrichtsassen van industriële robotarmen. Je gaat werken met 2 en 3 die evenwijdig zijn, 1 en 4 die normaal zijn voor 2 en 3, de as van gewricht 5 die normaal is voor de asgewrichten van 4 en 6. Nu je een beter begrip hebt van de verschillende assen en gewrichten ben je op een betere plek om de singulariteitstypen te verkennen. De meest opvallende soorten singulariteiten in a verticaal gelede robotarm te overwegen omvatten:
Pols singulariteit
Bron: sites.google.com
Als het gaat om verticaal gelede robotarmen met inline polsenBij hen is pols-singulariteit het meest voorkomende probleem. Dit type singulariteit treedt op wanneer de assen van de verbindingen 4 en 6 met elkaar samenvallen. Wanneer dit gebeurt, is de pols niet in staat de eindeffector in de richting van de as van gewricht 5 te bewegen. Denk bij de toepassing aan een industriële robotarm die nauwkeurig werkt.
Om een lijn door de singulariteit te volgen, moeten de verbindingen 4 en 6 gelijktijdig zijn en 90 graden draaien. Dit zal in tegengestelde richtingen gebeuren om ervoor te zorgen dat het proces nauwkeurig is. Dit laat zien dat het kruisen van een pols-singulariteit haalbaar is. Zodra je echter de singulariteit bereikt, blijft de eindeffector bewegingloos terwijl de twee gewrichten roteren. Wil de eindeffector de singulariteit overschrijden, dan moet hij eerst stoppen. Als het zou worden toegepast, zou het de nauwkeurigheid van de industriële arm tijdens het werk belemmeren. Er zijn talloze oplossingen voor pols-singulariteit die eenvoudig kunnen worden geïmplementeerd om het probleem te verhelpen.
Singulariteit van de elleboog
Bron: www.electronicsteacher.com
Het tweede type singulariteit dat je tegen kunt komen als je verticaal werkt gelede robotarmen met inline polsen is elleboog-singulariteit. Het komt vooral voor wanneer het midden van de pols in het vlak ligt dat door de assen van de gewrichten 2 en 3 loopt. Het midden van de pols wordt gebruikt om te verwijzen naar het punt waar de assen van de gewrichten 4, 5 en 6 elkaar kruisen. Bij de elleboog-singulariteit zul je merken dat de arm volledig gestrekt is en dat er ook enkele gevallen kunnen voorkomen waarin deze niet volledig kan worden gevouwen. Dit soort singulariteit wordt grotendeels bepaald door de as en positie van gewricht 3. De elleboog-singulariteit biedt ook een aantal oplossingen die u kunnen helpen eventuele prestatieproblemen op te lossen die u mogelijk ondervindt met uw robotarm. Dit type singulariteit komt vrij vaak voor en kan gemakkelijk worden voorspeld en ook vermeden.
Schouder singulariteit
Bron: blenderartists.org
De laatste singulariteit die je kunt tegenkomen is de schouder-singulariteit die optreedt wanneer het midden van de robotpols op de lijn ligt die door de assen van gewrichten 1 en 2 loopt. Deze singulariteit is de meest complexe van de rest, aangezien deze niet afhankelijk is van één gezamenlijk standpunt. Bij de schoudersingulariteit wordt de beperking gelegd op de beweging in de richting van de as van gewricht 2.
Om de robot een lijn door de singulariteit van de schouder te laten volgen, moeten de gewrichten 1 en 4 gelijktijdig in een hoek van 90 graden draaien. Deze rotatie, zoals bij de pols-singulariteit, gebeurt in tegengestelde richtingen terwijl de pols einde effector blijft constant. Net als bij de pols-singulariteit is de beweging door de schouder-singulariteit mogelijk, maar de eindeffector zal moeten stoppen om dat mogelijk te maken. Deze bijzonderheid omvat ook een aantal oplossingen die kunnen worden geïmplementeerd om ervoor te zorgen dat de robotarm weer optimaal kan werken.
Soorten singulariteit in een zesassige collaboratieve robot (cobot)
Bron: www.istockphoto.com
Als het gaat om collaboratieve robots, je ziet dat de assen van gewrichten 2, 3 en 4 evenwijdig zijn, de as van gewricht 1 snijdt en is loodrecht op de assen van gewricht 2. Bovendien bevat het ook de as van gewricht 5 die elkaar snijdt en normaal is op de assen van gewrichten 4 en 6. Net als de singulariteiten in de gelede robots, bieden deze robots ook verschillende oplossingen ten opzichte van de verschillende configuratietypen. De soorten singulariteiten die in Cobots zijn opgenomen, zijn onder meer:
Pols singulariteit
De pols-singulariteit bij deze robots treedt op wanneer de assen van de gewrichten 4 en 6 parallel worden. In deze situatie zul je merken dat de assen van de gewrichten 2, 3, 4 en 5 kunnen bewegen terwijl de eindeffector constant blijft.
Singulariteit van de elleboog
Bij deze robots treedt de elleboog-singulariteit op wanneer de assen van de gewrichten 2, 3 en 4 zich in hetzelfde vlak bevinden. Dit beperkt de beweging van de eindeffector aanzienlijk en beïnvloedt op zijn beurt de prestaties van de robotarm.
Schouder singulariteit
De schouder-singulariteit treedt op wanneer het snijpunt van de assen van de gewrichten 5 en 6 in het vlak ligt dat door de assen van de gewrichten 1 en 2 loopt. Hier zijn er een paar oplossingen die kunnen worden geïmplementeerd om de singulariteit te verhelpen en een werkende industriële robot te krijgen.
Hoe u singulariteit in de robotica kunt vermijden
Bron: www.ennomotive.com
Gezien de verschillende effecten die robot-singulariteit heeft op de productieprocessen, is het van essentieel belang dat er manieren zijn om deze te vermijden. Aangezien er verschillende soorten robots zijn, variëren de singulariteiten afhankelijk van het soort robot waarmee u werkt. Als u een basiskennis heeft van hoe u deze kunt vermijden, kunt u ervoor zorgen dat uw processen gemakkelijk verlopen. Over het algemeen kunnen singulariteiten alleen worden vermeden door ervoor te zorgen dat uw robotachtige cellen zijn goed ontworpen. Dit komt ook tot uiting in het ontwerp op de adapterplaat die u voor uw eindeffector wilt gebruiken.
Als u bijvoorbeeld uw robotarm en een picklocatie slecht toewijst die overeenkomt met een pols-singulariteit, dan kun je niet veel doen om het probleem op te lossen. Hiermee hoeft u alleen maar te controleren of de pose in een niet-enkelvoudige toepassing kan worden gebruikt. Bovendien kunnen singulariteiten ook worden vermeden door kleine hoeken aan het gereedschap toe te voegen. Dit helpt enorm bij het verkleinen van de kans dat de robot naar een singulariteit zal verhuizen. Dit is een techniek die vooral wordt gebruikt door technici die de mechanismen begrijpen en de oplossingen in hun voordeel kunnen aanpassen.
Ten slotte kunnen de singulariteiten ook worden vermeden door de programmeeraanpak te volgen en wiskunde te laten helpen bij het regelen van de zaken. Hierin zul je merken dat het aantal assen sterk wordt verminderd om het mogelijk te maken de singulariteit te vermijden. Dit komt vooral doordat een groter aantal assen de kans op singulariteiten vergroot. Bedenk dat singulariteiten optreden wanneer assen op één lijn liggen en de beweging van de robotarmen in bepaalde richtingen blokkeren. Het verminderen van het aantal assen verkleint ook de kans dat ze op één lijn komen en eventuele verstoppingen veroorzaken.
Conclusie
De singulariteit van robots is een groot probleem dat wordt ervaren bij verschillende industriële toepassingen van robotarmen en andere automatiseringsapparatuur. Het zelf oplossen van deze problemen kan een belemmering blijken te zijn. Daarom moet u proberen de singulariteit van de robot te vermijden. Als u echter met dit probleem wordt geconfronteerd, kunt u een oplossing vinden of een slimme technicus inhuren die het probleem zal oplossen.
U kunt ook een nauwe werkrelatie opbouwen met een gerenommeerd bedrijf fabrikant van automatiseringsapparatuur die je helpt als je singulariteiten tegenkomt. Neem de tijd om ervoor te zorgen dat uw robotapparatuur goed werkt, zodat u het gebruik ervan voor uw bedrijf volledig kunt aanpassen en benutten.