Ako ovo čitate, velika je vjerojatnost da ste potrošili previše vremena na rješavanje problema šestosnog kolaborativnog robotskog puta planiranja - promatrajući kako vaš bot troši energiju, propušta vremena ciklusa ili se zaglavljuje usred zadatka jer je njegov put od točke A do točke B više vijugava cesta nego ravna, pametna ruta. Kao dobavljač ovih malih radnih konja, iz prve sam ruke vidio kako loše planiranje puta može ubiti projekt. Dobili smo pozive od proizvođača koji su mislili da njihov CR920 nema dovoljno performansi, samo da bismo shvatili da je njegov put optimiziran za "sigurnost" umjesto za brzinu i učinkovitost. Ako ste u tom čamcu, hajde da objasnimo kako zapravo optimizirati šestosno planiranje staze kobota bez previše kompliciranja.
Prvo, da nešto razjasnimo: planiranje putanje za kobote sa šest osi ne odnosi se samo na dolazak od točke X do točke Y. Radi se o uzimanju u obzir svakog zgloba, nosivosti i varijable okoline koja vaš kobot čini jedinstvenim. Za razliku od industrijskih robota koji žive u kavezima, suradnički roboti moraju raditi oko ljudi, dijelova, a ponekad i vaše postojeće opreme - tako da optimizacija mora uravnotežiti brzinu, sigurnost i potrošnju energije. Tvrdim da je najveća pogreška koju vidim da kupci čine zadano postavljanje ugrađene staze cobota umjesto da je prilagode za svoj specifični zadatak. Na primjer, zadatak odabira i postavljanja koji odlično funkcionira na simulatoru mogao bi se pretvoriti u trom, energetski težak nered na podu radionice jer se niste prilagodili nosivosti od 5 kg dijelova koje premještate.
Počnimo s osnovama: podešavanjem kinematičkih parametara. Koboti sa šest osi imaju šest zglobova, svaki s vlastitim rasponom, ograničenjem brzine i ubrzanjem. Ako koristite samo zadana ograničenja zglobova, izvedbu ostavljate na stolu. Većina cobot kontrolera vam omogućuje podešavanje "skaliranja zglobne brzine" i "izglađivanja ubrzanja", ali većina ljudi to postavi i zaboravi. Evo u čemu je stvar: veće ubrzanje nije uvijek bolje. Ako vaša staza ima uske zavoje, previsoko ubrzanje može natjerati robota da trza, što ne samo da troši energiju, već i opterećuje zglobove tijekom vremena. Imali smo klijente koji su skratili vrijeme ciklusa za 15% samo biranjem ubrzanja po zglobu umjesto korištenja globalne postavke. Za kobote serije CR (kao što jeCR1400 kolaborativni robot), ovo je promjena jer njihov kinematički dizajn omogućuje da se pojedinačni zglobovi pomiču neovisno bez žrtvovanja ukupne stabilnosti. Lagani okvir CR1400 napravljen je za tu vrstu finog podešavanja, tako da ne morate pristajati na kompromis u pogledu snage da biste dobili bolji protok putanje.
Sljedeće: izbjegavanje prepreka koje stvarno funkcionira (ne, nije osnovna postavka). Mnogo najgorih trenutaka kobotskog planiranja staze dolazi od "nasumičnog zaustavljanja" kada bot misli da je u blizini čovjeka ili se zabije u skriveni dio vašeg stroja. Generički algoritmi za izbjegavanje prepreka su univerzalni, ali ako ispravno mapirate svoj radni prostor, možete optimizirati staze za proaktivno izbjegavanje prepreka umjesto da reagirate na njih. Evo kako: upotrijebite privjesak za učenje svog cobota da snimite sve fiksne prepreke (transportne trake, radne stanice, čak i strujne kabele) u radnom prostoru. Većina modernih kontrolera cobota sa šest osi omogućuje vam uvoz ove karte, tako da planer puta može izračunati rutu koja preskače te prepreke prije nego što se bot počne kretati. Za dinamičke prepreke (kao što je čovjek koji radi u blizini), postavite prilagođenu sigurnosnu zonu - umjesto mjehurića od 1 m oko cijelog bota, napravite manju zonu blizu točke alata gdje dolazi do stvarnog kontakta. Na taj način robot ne usporava zbog čovjeka koji stoji udaljen 2 m, što održava učinkovitost putanje bez ugrožavanja sigurnosti. Vidjeli smo da ovo posebno dobro funkcionira s modelima koji štede energiju, poputKolaborativni robot CR920 koji štedi energiju, jer izbjegavanje nepotrebnih zaustavljanja smanjuje potrošnju energije. Dizajn motora CR920 napravljen je za smanjenje energije u stanju mirovanja, tako da kada vaša staza izbjegne nagla zaustavljanja, ostvarujete još veću uštedu.
Zatim postoji planiranje kretanja za nosivost i alate. Ovo je vrlo česta mrtva točka. Putanja vašeg kobota u potpunosti se mijenja ovisno o tome koji alat drži i koliko je težak teret. Na primjer, hvataljka od 2 kg mijenja težište (CoG) krajnjeg efektora, što znači da zglobovi moraju više raditi da bi se pomaknuli. Ako ne ažurirate planer staze s tim novim CoG-om, dobit ćete neravnomjerno kretanje, veću potrošnju energije, pa čak i smanjenu točnost. Rješenje je jednostavno: kada mijenjate alate ili korisni teret, pokrenite brzu CoG kalibraciju na cobotu. Većina modela sa šest osi, poputKolaborativni robot CR620 koji štedi energiju, za to imaju funkciju kalibracije jednim dodirom. Imali smo kupca koji je mijenjao vakuumsku hvataljku od 3 kg na mehaničku hvataljku od 5 kg i vidio da im je vrijeme puta skočilo za 20% - sve dok nisu napravili CoG kalibraciju. Odjednom, njihov se put izravnao, potrošnja energije je pala i nisu morali ponovno poučavati svaku putnu točku. Fleksibilni kapacitet korisne nosivosti CR620 čini ga savršenim za ovakve vrste brzih promjena, tako da optimizacija putanja za različite alate ne izgleda kao posao.
Čekaj, razgovarajmo o glatkoći. Ne, ne mislim na vožnju glatkom cestom - mislim na putanju staze. Koboti sa šest osi kreću se linearno ili putem zglobova, ali linearni putovi (koji se kreću ravno od jedne točke do druge) mnogo su učinkovitiji samo ako ne zahtijevaju oštre zavoje zglobova. Putovi temeljeni na zglobovima mogu izgledati nasumično, ali često rezultiraju glatkijim kretanjem jer daju prioritet prirodnom rasponu svakog zgloba. Najgore staze su one koje se prebacuju između linearnog i zajedničkog gibanja usred zadatka, uzrokujući posrtanje robota. Većina kontrolera ima postavku "izglađivanja putanje" koja vam omogućuje podešavanje koliko precizno bot slijedi putne točke. Ako ovo okrenete previsoko, imat ćete neravne staze; prenisko, i nepotrebno ćete dodati udaljenost stazi. Preporučujemo da ga postavite na vrijednost između 5-15% za većinu zadataka, ali testirajte ga sa svojim specifičnim cobotom. Za veće dosege, poputCR1600 kolaborativni robot, izglađivanje putanje je posebno važno jer je duži krak skloniji klimanju ako su putanje neravne. Prošireni doseg CR1600 dizajniran je za održavanje stabilnosti čak i s glatkim, optimiziranim stazama, tako da ne morate brinuti o točnosti prilikom podešavanja te postavke.
Još jedan podcijenjen trik: korištenje simulacije prije implementacije. Znam, znam - "za simulaciju treba vremena!" Ali koliko vremena provodite popravljajući stazu koja ne funkcionira na podu? Većina dobavljača kobota sa šest osi nudi alate za simulaciju koji vam omogućuju da unesete svoj radni prostor, nosivost i zadatke, a zatim testirate različite planove putanje bez pomicanja ijednog dijela. To vam omogućuje da uočite sudare, neučinkovitosti ili preopterećene zglobove čak i prije nego što otpakirate robota. Na primjer, ako postavljate zadatak zavarivanja, simulacija vam može pokazati da će određeni put previše opteretiti spoj 3, tako da možete unaprijed prilagoditi točke umjesto da prvi dan rješavate probleme. Vidjeli smo da korisnici skraćuju svoje vrijeme implementacije za 30% samo korištenjem simulacije, a za zadatke velikog volumena to donosi pravi novac. TheCR1300 kolaborativni robotneprimjetno se integrira s većinom uobičajenog softvera za simulaciju, tako da možete podesiti putanje izravno sa svog računala prije nego što robot uopće stigne.
Sada ćemo se konkretno pozabaviti energetskom optimizacijom - jer je to velika prodajna točka za naše kobote, a planiranje putanje je najlakši način za smanjenje potrošnje energije. Izmjerili smo da loše planiranje putanje može dovesti do toga da šestosni cobot koristi 30% više energije nego što je potrebno. Kako? Nepotrebnim zaustavljanjima, naglim zaokretima ili neučinkovitim pokretima zglobova. Popravci o kojima smo ranije govorili - glatkije staze, izbjegavanje prepreka, CoG kalibracija - sve to izravno smanjuje potrošnju energije. Na primjer, naši modeli koji štede energiju (CR920 i CR620) imaju motore koji se prilagođavaju opterećenju, tako da kada je vaš put optimiziran, motori ne rade više nego što trebaju. Zato su ovi modeli tako dobri za male i srednje proizvođače koji žele uštedjeti na troškovima rada i energije. Ako želite smanjiti operativne troškove, optimizacija planiranja puta je prvi korak, a naše linije za uštedu energije to čine još lakšim.
Čekaj, budimo realni - što je s uobičajenim pogreškama koje ljudi čine? Vidio sam kako korisnici pokušavaju ručno optimizirati putanje pomicanjem svake međutočke za 1 cm, i to funkcionira za jednostavne zadatke, ali za složene (poput pakiranja ili sastavljanja), to je gubitak vremena. Još jedna pogreška: ignoriranje kobotovih ugrađenih algoritama za planiranje staze. Ne, ne morate kodirati prilagođeni put od nule. Većina modernih kobota sa šest osi ima napredne planere puta koji se mogu prilagoditi, ali im morate dati prave podatke. Na primjer, ako ne unesete svoju stvarnu težinu korisnog tereta, planer staze postavit će zadanu nižu postavku težine, što dovodi do neučinkovitog kretanja. Također, ne zaboravite ažurirati svoje planiranje puta svaki put kada promijenite tijek rada. Ako preuredite svoje radne stanice ili promijenite dijelove koje premještate, stari put više neće funkcionirati. Preporučujemo provjeru putanje svaka 3 mjeseca ili nakon bilo kakve veće promjene u vašem radnom prostoru ili zadacima.
Dakle, sve zajedno: optimizirajte kinematičke parametre, proaktivno mapirajte prepreke, kalibrirajte CoG za korisni teret/alate, koristite glatke putanje, testirajte u simulaciji i podešavajte za korištenje energije. To nije raketna znanost, ali je potrebno obratiti pozornost na male detalje vašeg specifičnog kobota i zadatka. Ako se još uvijek borite ili ste na tržištu za novim robotom za suradnju sa šest osi koji je napravljen za jednostavnu optimizaciju, imamo niz modela prilagođenih različitim potrebama. Bez obzira trebate li kompaktnu opciju koja štedi energiju za male radne prostore ili model dugog dohvata za veće zadatke, naša linija kobota sa šest osi dizajnirana je kako bi planiranje staze učinila jednostavnijim i učinkovitijim. Proveli smo godine usavršavajući ove modele kako bismo uravnotežili brzinu, sigurnost i jednostavnost korištenja, tako da ne morate raditi kompromise u pogledu performansi kako biste dobili cobota koji radi za vaš posao.
Ako ste spremni prestati se baviti sporim stazama koje troše energiju i početi izvlačiti maksimum iz svog robota za suradnju sa šest osi, možemo vam pomoći. Naš tim je radio sa stotinama proizvođača kako bi optimizirao planiranje putanje za sve vrste zadataka, od odabira i postavljanja preko sastavljanja do pakiranja. Možemo odgovoriti na vaša pitanja, provesti vas kroz najbolje postavke za vaš specifični model ili vam čak pomoći da odaberete pravi cobot za svoje potrebe. Obratite nam se danas da započnemo razgovor - učinimo da vaš kobot radi pametnije, a ne teže.
Reference
- Billard, A., Kragić, D. (2019). Trendovi i izazovi u robotskoj manipulaciji. Znanstvena robotika, 4(34), eaau8414.
- Udruga kolaborativne robotike. (2022). Najbolje prakse planiranja putanje za šestosne kobote. Tehničko izvješće industrije.
- Liu, H. i sur. (2021). Energetski učinkovito planiranje puta za industrijske robote: sustavni pregled. Journal of Intelligent Manufacturing, 32(5), 1345-1362.
- ABB robotika. (2023). Kinematička optimizacija kolaborativnog robota sa šest osi. Tehnički vodič za proizvod.
