Źródło: www.idtechex.com
Zastosowanie ramion robotycznych w przemyśle produkcyjnym rośnie wraz z coraz większą liczbą przedsiębiorstw rozpoczynających korzystanie z nich korzyści wynikające ze stosowania ramion robotycznych. Jeśli planujesz włączyć ramiona robotyczne do swoich procesów biznesowych, musisz upewnić się, że jesteś dobrze poinformowany. Szukaj jakości producent ramion robotycznych z którymi możesz pracować, aby uzyskać wysokiej jakości wyniki.
Ramię robota składa się z korpusu, nadgarstka i efektora końcowego. Efektor końcowy służy do trzymania różnych produktów lub wykonywania różnych zadań. W większości przypadków efektor końcowy będzie potrzebny do precyzyjnego poruszania się w różnych kierunkach. W tym miejscu musisz upewnić się, że jesteś świadomy osobliwości robota i jej wpływu na działanie ramienia robota. W tym artykule szczegółowo omawiamy osobliwość robota i wyjaśniamy, dlaczego należy o niej pamiętać.
Co to jest osobliwość robota
Źródło: www.technologyreview.com
Osobliwość robota odnosi się do konfiguracji, w której efektor końcowy robota ruch jest zablokowany w niektórych kierunkach. Taka konfiguracja powoduje ograniczenie wydajności i precyzji ramienia robota, z którym pracujesz. Generalnie jeśli chodzi o Ramiona robota 6-osiowe, działają poprzez poruszanie się względem osi X, Y i Z w płaszczyźnie 3D lub kartezjańskiej. Składa się z 6 przegubów, które zapewniają 6 stopni swobody ramienia robota podczas pracy.
Ten stopień swobody pozwala ramieniu robota poruszać się w różnych kierunkach i łatwo wykonywać zadania, do których zostało zaprojektowane. Jeśli jakimś cudem efektor końcowy robota nie jest w stanie dotrzeć do produktów lub porusza się w złym kierunku, wtedy pojawia się problem osobliwości. Niektóre osobliwości są dość łatwe do zidentyfikowania i rozwiązania, dzięki czemu możesz wrócić do swojego zadania. Jednak z drugiej strony w przypadku niektórych robotów osobliwości będą trudniejsze do zidentyfikowania, chyba że za pomocą skomplikowanych i długich formuł.
Co wpływa na osobliwość robota?
Źródło: www.mecademic.com
Osobliwość robota będzie wiązać się z różnymi efektami, a także wyzwaniami, szczególnie przy identyfikacji konkretnych problemów. Wyzwania te różnią się w zależności od kilku czynników ramienia robota, z którym będziesz pracować. Złożoność i nasilenie osobliwości doświadczanej przez robota zależy od liczby przegubów, typu robota (liniowy lub obrotowy) i układu geometrycznego.
An ramię robota przemysłowego posiada dwie przestrzenie, w których można go łatwo kontrolować. Zwykle jest to przestrzeń wspólna i przestrzeń kartezjańska. Biorąc pod uwagę różne przestrzenie, w których działa ramię robota, można zauważyć, że będzie ono wyposażone w dwa zestawy poleceń ruchu w trybie pozycjonowania.
Jeśli chodzi o polecenia dotyczące wspólnych przestrzeni, robot otrzyma szczegółowe instrukcje z żądanym zestawem wspólnych przestrzeni. Następnie przesunie się, aby doprowadzić każde połączenie do sugerowanej pozycji stawu w translacji liniowej i symultanicznej. Dzięki poleceniom przestrzeni kartezjańskiej sugestia dla robota będzie zawierać pożądaną pozę efektora końcowego z określoną ścieżką kartezjańską. Ścieżka kartezjańska jest zaprojektowana jako liniowa lub kołowa.
Aby robot mógł dokładnie dopasować się do przegubu kartezjańskiego i poleceń, sterownik robota oblicza odwrotną kinematykę położenia i prędkości robota. Dzięki temu możliwe jest prawidłowe ustawienie efektora końcowego w celu realizacji zaprojektowanego zadania. Jeśli jednak obliczenia są błędne, wówczas pojawiają się osobliwości, gdy efektor końcowy nie jest dokładnie ustawiony. To pokazuje konfiguracje, których chcesz uniknąć, aby zapobiec problemom osobliwości utrudniającym procesy automatyzacji.
Funkcje osobliwości robota
Źródło: www.dignited.com
Należy za wszelką cenę unikać oczywistych osobliwości robotów, aby mieć pewność, że ramię robota przemysłowego będzie mogło najlepiej wykonywać pożądane zadania. Więcej informacji na temat funkcji osobliwości robota pozwoli ci lepiej zrozumieć, dlaczego powinieneś dążyć do jej uniknięcia. Osobliwość robota jest kojarzona głównie z dwiema odrębnymi funkcjami.
Spadek mapowania prędkości
Źródło: studywolf.wordpress.com
Rozważmy dwa roboty kartezjańskie używane do ustawiania efektorów końcowych w różnych kierunkach. Obydwa roboty charakteryzują się sześcioosiowym pozycjonowaniem ze stosami trzech ortogonalnych prowadnic liniowych i trzema stopniami obrotu. Gdy zastosowany robot potrafi utrzymać osie i przeguby tam, gdzie powinny, orientacja efektora końcowego jest łatwa.
Może w sposób ciągły używać efektora końcowego wzdłuż ścieżki 6D w swoim obszarze roboczym, zachowując precyzję i dokładność. Jednakże, gdy osie i przeguby pokrywają się, pojawia się osobliwość i robot nie jest już w stanie poruszać się, mając do dyspozycji 6 stopni swobody.
W przypadku tego robota okazuje się, że nie może on obracać efektora końcowego wokół osi pokrywających się z przegubami obrotowymi. Ten rodzaj osobliwości jest często nazywany blokadą gimbala. Biorąc pod uwagę, że większość osobliwości rozwiązuje się za pomocą równań, okazuje się, że określenie prędkości niektórych staje się trudniejsze wektory kartezjańskie. Kiedy pojawia się osobliwość, utrudnia to określenie intensywności w liczbach związanych z prezentowanymi prędkościami.
Możliwość pomiaru prędkości ramienia robota jest niezbędna, aby zapewnić bezpieczeństwo. Stawiając czoła problemowi osobliwości, okazuje się, że stwarza on ogromne ryzyko dla robotyki, mimo że nie jest ona jeszcze na tym etapie. Skutkuje to dużymi prędkościami stawów, które mogą być niebezpieczne zwłaszcza w przypadku pracy z dużymi i szybkimi robotami przemysłowymi. Dlatego tak ważne jest określenie prędkości, z którymi pracujesz.
Ograniczone wewnętrzne granice przestrzeni roboczej
Źródło: Youtube
Jeśli chodzi o osobliwość robota, wpływa ona nie tylko na kinematykę prędkości odwrotnej, ale także sprowadza się do równań kinematycznych położenia odwrotnego. Pracując z robotami przemysłowymi, przekonasz się, że zawierają one równania i rozwiązania dla różnych pozycji stawów. Różne prezentowane rozwiązania są ściśle powiązane z różnymi typami konfiguracji.
Na przykład, jeśli Twój robot ma 8 unikalnych rozwiązań dotyczących pozycji przegubu do pozycji efektora końcowego, będzie on również wyposażony w 8 różnych typów konfiguracji. Aby zmienić typ konfiguracji, musiałbyś przejść przez osobliwość. Osobliwości to granice znajdujące się pomiędzy elementami 6D w kartezjańskim obszarze roboczym typowego robota 6-osiowego. Ogranicza to różne możliwe konfiguracje i dostępne granice obszaru roboczego robot przemysłowy.
Rodzaje osobliwości robota w robocie o przegubie pionowym
Źródło: blog.grabcad.com
Biorąc pod uwagę fakt, że w każdym ramieniu robota przemysłowego, z którym pracujesz, mogą wystąpić osobliwości robota, ważne jest, aby zdawać sobie sprawę, że istnieją różne typy. Podobnie jak ramię robota składa się z różnych części, osobliwości będą również wpływać na te różne części, powodując różnorodne problemy.
W tym miejscu należy pamiętać o różnych osiach przegubów występujących w ramionach robotów przemysłowych. Będziesz pracować z 2 i 3, które są równoległe, 1 i 4, które są normalne do 2 i 3, oś połączenia 5, która jest prostopadła do połączeń osi 4 i 6. Teraz, gdy lepiej rozumiesz różnych osiach i stawach, jesteś w lepszym miejscu do badania typów osobliwości. Najbardziej widoczne typy osobliwości w a pionowo przegubowe ramię robota do rozważenia obejmują:
Osobliwość nadgarstka
Źródło: sites.google.com
Jeśli chodzi o pionowo przegubowe ramiona robota nadgarstki w linii, najczęściej występuje u nich osobliwość nadgarstka. Ten typ osobliwości występuje, gdy osie przegubów 4 i 6 pokrywają się ze sobą. Kiedy tak się dzieje, nadgarstek nie jest w stanie przesunąć efektora końcowego w kierunku osi przegubu 5. W zastosowaniu należy wziąć pod uwagę ramię robota przemysłowego, które działa dokładnie.
Aby przebiegała po linii przechodzącej przez osobliwość, złącza 4 i 6 muszą być jednoczesne i obracać się o 90 stopni. Zostanie to wykonane w przeciwnych kierunkach, aby zapewnić dokładność procesu. To pokazuje, że przekroczenie osobliwości nadgarstka jest możliwe. Jednakże, gdy dojdziesz do osobliwości, efektor końcowy pozostaje nieruchomy, podczas gdy oba przeguby się obracają. Aby efektor końcowy przekroczył osobliwość, musi się najpierw zatrzymać. Gdyby był stosowany, utrudniałby dokładność ramienia przemysłowego podczas pracy. Istnieje mnóstwo rozwiązań problemu osobliwości nadgarstka, które można łatwo wdrożyć, aby rozwiązać problem.
Osobliwość łokcia
Źródło: www.electronicsteacher.com
Drugi rodzaj osobliwości, z którym możesz się spotkać podczas pracy w pionie przegubowe ramiona robota z nadgarstkami ustawionymi w linii jest osobliwość łokcia. Dzieje się tak głównie wtedy, gdy środek nadgarstka leży w płaszczyźnie przechodzącej przez osie stawów 2 i 3. Środek nadgarstka odnosi się do punktu, w którym przecinają się osie stawów 4, 5 i 6. W osobliwości łokcia zauważysz, że ramię jest całkowicie rozciągnięte i może również występować kilka przypadków, w których nie można go całkowicie złożyć. Ten rodzaj osobliwości jest głównie określany przez oś i położenie złącza 3. Osobliwość łokcia zawiera również kilka rozwiązań, które mogą pomóc w rozwiązaniu wszelkich problemów z wydajnością, które możesz napotkać w przypadku ramienia robota. Ten typ osobliwości występuje dość często i można go łatwo przewidzieć, a także uniknąć.
Osobliwość ramion
Źródło: blenderartists.org
Ostatnią osobliwością, z którą możesz się spotkać, jest osobliwość barku, która pojawia się, gdy środek nadgarstka robota leży na linii przechodzącej przez osie stawów 1 i 2. Ta osobliwość jest najbardziej złożona spośród pozostałych, biorąc pod uwagę, że nie zależy od jedno wspólne stanowisko. W przypadku osobliwości barku ograniczeniem jest ruch w kierunku osi stawu 2.
W aplikacji, aby robot mógł podążać za linią przechodzącą przez osobliwość barku, przeguby 1 i 4 muszą obracać się jednocześnie pod kątem 90 stopni. Ten obrót, podobnie jak w osobliwości nadgarstka, odbywa się w przeciwnych kierunkach, podczas gdy efekt końcowy pozostaje stała. Podobnie jak w przypadku osobliwości nadgarstka, ruch przez osobliwość barku jest możliwy, jednak efektor końcowy będzie musiał się zatrzymać, aby to umożliwić. Ta osobliwość obejmuje również kilka rozwiązań, które można wdrożyć, aby zapewnić, że ramię robota wróci do najlepszej pracy.
Rodzaje osobliwości w sześcioosiowym robocie współpracującym (Cobot)
Źródło: www.istockphoto.com
Jeśli chodzi o roboty współpracujące, znajdziesz osie przegubów 2, 3 i 4, które są równoległe, oś przegubu 1 przecina się i jest normalna do osi przegubu 2. Dodatkowo zawiera również oś przegubu 5, która przecina się i jest normalna do osi przegubów 4 i 6. Podobnie jak osobliwości w robotach przegubowych, roboty te również charakteryzują się różnymi rozwiązaniami w zależności od różnych typów konfiguracji. Rodzaje osobliwości zawarte w Cobotach obejmują:
Osobliwość nadgarstka
Osobliwość nadgarstka u tych robotów występuje, gdy osie stawów 4 i 6 stają się równoległe. W tej sytuacji może się okazać, że osie przegubów 2, 3, 4 i 5 mogą się poruszać, podczas gdy efektor końcowy pozostaje stały.
Osobliwość łokcia
W tych robotach osobliwość łokcia występuje, gdy osie przegubów 2, 3 i 4 znajdują się w tej samej płaszczyźnie. To znacznie ogranicza ruch efektora końcowego, co z kolei wpływa na wydajność ramienia robota.
Osobliwość ramion
Osobliwość barku występuje, gdy punkt przecięcia osi przegubów 5 i 6 leży w płaszczyźnie przechodzącej przez osie przegubów 1 i 2. Oto kilka rozwiązań, które można wdrożyć, aby zaradzić osobliwości i mieć działającego robota przemysłowego.
Jak uniknąć osobliwości w robotyce
Źródło: www.ennomotive.com
Ze względu na różne skutki, jakie osobliwość robota wywiera na procesy produkcyjne, istotne jest posiadanie sposobów ich uniknięcia. Biorąc pod uwagę, że istnieją różne typy robotów, osobliwości różnią się w zależności od rodzaju robota, z którym pracujesz, podstawowa wiedza na temat tego, jak ich unikać, zapewni łatwe działanie procesów. Ogólnie rzecz biorąc, osobliwości można uniknąć jedynie upewniając się, że Twój komórki robotyczne są odpowiednio zaprojektowane. Dotyczy to również projektu przedstawionego na płycie adaptera, którą zdecydujesz się zastosować w efektorze końcowym.
Na przykład, jeśli zdarzy ci się skonfigurować plik ramię robota i źle przypisz lokalizację picku odpowiadającą osobliwości nadgarstka, niewiele możesz zrobić, aby rozwiązać problem. W związku z tym jedyne, co należy zrobić, to sprawdzić, czy pozy można użyć w niepojedynczym zastosowaniu. Dodatkowo można również uniknąć osobliwości, dodając małe kąty do oprzyrządowania. To w dużym stopniu pomaga zmniejszyć ryzyko, że robot wejdzie w osobliwość. Jest to technika stosowana głównie przez techników, którzy rozumieją mechanikę i potrafią dostosować rozwiązania na swoją korzyść.
Wreszcie, osobliwości można również uniknąć, stosując podejście programistyczne i korzystając z matematyki, która pomoże Ci zająć się wszystkim. W tym przypadku przekonasz się, że liczba osi została znacznie zmniejszona, aby umożliwić uniknięcie osobliwości. Dzieje się tak głównie dlatego, że większa liczba osi zwiększa ryzyko wystąpienia osobliwości. Pamiętaj, że osobliwości pojawiają się, gdy osie pokrywają się ze sobą, blokując ruch ramion robota w określonych kierunkach. Zmniejszenie liczby osi zmniejsza również ryzyko ich wyrównania i spowodowania jakichkolwiek blokad.
Wniosek
Osobliwość robotów to poważny problem występujący w różnych zastosowaniach przemysłowych ramion robotycznych i innego sprzętu automatyki. Samodzielne radzenie sobie z tymi problemami może okazać się przeszkodą, dlatego powinieneś starać się unikać osobliwości robota. Jeśli jednak napotkasz ten problem, możesz znaleźć rozwiązanie lub zatrudnić doświadczonego technika, który zajmie się problemem.
Alternatywnie zbuduj bliską współpracę z renomowaną osobą producent urządzeń automatyki którzy pomogą ci, gdy napotkasz jakieś osobliwości. Nie spiesz się, aby upewnić się, że Twój sprzęt zrobotyzowany działa dobrze, co pomoże Ci w pełni dostosować go do potrzeb Twojej firmy i wykorzystać jego wykorzystanie.