Ако четете това, има вероятност да сте прекарали твърде много време в отстраняване на неизправности в планиране на пътя на колаборативен робот с шест оси – наблюдавайки как вашият бот губи енергия, пропуска цикли или задръства по време на задачата, защото пътят му от точка А до точка Б е по-скоро криволичещ път, отколкото прав, интелигентен маршрут. Като доставчик на тези малки работни кончета съм виждал от първа ръка как лошото планиране на пътя може да убие проект. Приехме обаждания от производители, които смятаха, че техният CR920 е с недостатъчна производителност, само за да разберем, че неговият път е оптимизиран за „безопасност“, вместо за скорост и ефективност. Ако сте в тази лодка, нека да разберем как всъщност да оптимизирате шестосното планиране на пътя на кобота, без да го усложнявате прекалено много.
Първо, нека изясним нещо: планирането на пътя за шестосни коботове не е просто да стигнете от точка X до точка Y. Става дума за отчитане на всяко съединение, полезен товар и променлива на околната среда, което прави вашия кобот уникален. За разлика от индустриалните роботи, които живеят в клетки, съвместните ботове трябва да работят около хора, части и понякога вашето съществуващо оборудване – така че оптимизацията трябва да балансира скоростта, безопасността и потреблението на енергия. Бих казал, че най-голямата грешка, която виждам, че клиентите допускат, е да изберат по подразбиране вградения път на кобота, вместо да го променят за тяхната конкретна задача. Например, задача за избор и поставяне, която работи чудесно на симулатор, може да се превърне в бавна, енергийно тежка бъркотия в цеха, защото не сте се приспособили към 5-те кг полезен товар на частите, които местите.
Нека започнем с основите: настройка на кинематичните параметри. Коботите с шест оси имат шест шарнира, всеки със собствен обхват, ограничение на скоростта и ускорение. Ако просто използвате общите лимити по подразбиране, оставяте ефективността на масата. Повечето кобот контролери ви позволяват да настроите „съвместно мащабиране на скоростта“ и „изглаждане на ускорението“, но повечето хора го задават и забравят. Ето нещо: по-високото ускорение не винаги е по-добро. Ако пътят ви има тесни завои, твърде високото ускорение на въртене може да накара бота да се дръпне, което не само губи енергия, но и натоварва ставите с течение на времето. Имали сме клиенти, които съкращават времето на цикъла си с 15% само чрез набиране на ускорение на съединение, вместо да използват глобална настройка. За коботите от серията CR (катоCR1400 Колаборативен робот), това променя играта, защото техният кинематичен дизайн позволява на отделните стави да се движат независимо, без да се жертва общата стабилност. Леката рамка на CR1400 е създадена за този вид фина настройка, така че не е нужно да правите компромис със здравината, за да получите по-добър поток на пътя.
Следва: избягване на препятствия, което действително работи (не, не основната настройка). Много от най-лошите моменти при планирането на пътя на кобота идват от „случайното спиране“, когато ботът мисли, че е близо до човек, или се блъска в скрита част от вашата машина. Общите алгоритми за избягване на препятствия са универсални, но ако картографирате правилно работното си пространство, можете да оптимизирате пътищата, за да избягвате препятствията проактивно, вместо да реагирате на тях. Ето как: използвайте висулката за обучение на вашия cobot, за да запишете всички фиксирани препятствия (конвейери, работни станции, дори захранващи кабели) в работното пространство. Повечето модерни контролери за кобот с шест оси ви позволяват да импортирате тази карта, така че планиращият път може да изчисли маршрут, който прескача тези препятствия, преди ботът да започне да се движи. За динамични препятствия (като човек, който работи наблизо), задайте персонализирана безопасна зона - вместо 1-метров балон около целия бот, направете по-малка зона близо до точката на инструмента, където се случва действителният контакт. По този начин ботът не забавя скоростта за човек, който стои на 2 метра, което поддържа ефективността на пътя, без да компрометира безопасността. Виждали сме, че това работи особено добре с енергоспестяващите модели, катоЕнергоспестяващ съвместен робот CR920, защото избягването на ненужни спирания намалява потреблението на енергия. Дизайнът на двигателя на CR920 е създаден, за да намали енергията на празен ход, така че когато пътят ви избягва внезапни спирания, вие получавате още повече спестявания.
След това има планиране на движението за полезен товар и инструменти. Това е супер често срещано сляпо петно. Пътят на вашия кобот се променя изцяло в зависимост от това какъв инструмент държи и колко тежък е полезният товар. Например, грайфер, който е 2 кг, променя центъра на тежестта (CoG) на крайния ефектор, което означава, че ставите трябва да работят по-усилено, за да се движат. Ако не актуализирате планера на пътя с този нов CoG, ще получите неравномерно движение, по-високо потребление на енергия и дори намалена точност. Поправката е проста: когато превключвате инструменти или полезни товари, стартирайте бързо калибриране на CoG на кобота. Повечето модели с шест оси, катоЕнергоспестяващ съвместен робот CR620, имат функция за калибриране с едно докосване за това. Имахме клиент, който превключи между 3 кг вакуумно захващане и 5 кг механично захващане и видя, че времето им за път скочи с 20% - докато не направиха калибриране на CoG. Изведнъж пътят им се изглади, потреблението на енергия намаля и не им се наложи да обучават отново всяка точка. Гъвкавият капацитет на полезен товар на CR620 го прави идеален за тези видове бързи промени, така че оптимизирането на пътища за различни инструменти не се чувства като скучна работа.
Чакай, да поговорим за гладкостта. Не, нямам предвид шофиране по гладък път - имам предвид траекторията на пътя. Коботите с шест оси се движат по линейни или базирани на стави пътища, но линейните пътища (движещи се направо от една точка към друга) са много по-ефективни само ако не изискват резки завои на ставите. Базираните на ставите пътища може да изглеждат случайни, но те често водят до по-плавно движение, тъй като дават приоритет на естествения обхват на всяка става. Най-лошите пътища са тези, които превключват между линейно и съвместно движение по средата на задачата, което кара бота да се клатушка. Повечето контролери имат настройка за „изглаждане на траекторията“, която ви позволява да регулирате колко точно ботът следва точките. Ако завъртите това твърде високо, ще имате назъбени пътеки; твърде ниско и ще добавите ненужно разстояние към пътя. Препоръчваме да го зададете на стойност между 5-15% за повечето задачи, но го тествайте с вашия конкретен кобот. За по-дълъг обсег, катоCR1600 Колаборативен робот, изглаждането на траекторията е изключително важно, тъй като по-дългото рамо е по-податливо на трептене, ако пътеките са назъбени. Разширеният обхват на CR1600 е проектиран да поддържа стабилност дори при плавни, оптимизирани траектории, така че не е нужно да наблягате на точността, когато променяте тази настройка.
Друг недооценен трик: използване на симулация преди внедряване. Знам, знам - "симулацията отнема време!" Но колко време отделяте за поправяне на пътека, която не работи на пода? Повечето доставчици на шестосни коботи предлагат инструменти за симулация, които ви позволяват да въведете вашето работно пространство, полезен товар и задачи, след което да тествате различни планове на пътя, без да местите нито една част. Това ви позволява да забележите сблъсъци, неефективност или претоварени стави, преди дори да разопаковате робота. Например, ако настройвате задача за заваряване, симулацията може да ви покаже, че конкретен път ще натовари твърде много съединение 3, така че можете да коригирате точките предварително, вместо да отстранявате неизправности в първия ден. Виждали сме клиенти да съкращават времето си за разгръщане с 30% само чрез използване на симулация, а за задачи с голям обем това означава реални пари. TheCR1300 Колаборативен роботинтегрира се безпроблемно с най-разпространения софтуер за симулация, така че можете да променяте пътищата направо от вашия компютър, преди роботът дори да пристигне.
Сега, нека се обърнем конкретно към енергийната оптимизация - защото това е голяма продажна точка за нашите коботи, а планирането на пътя е най-лесният начин за намаляване на потреблението на енергия. Измерихме, че лошото планиране на пътя може да накара шестосен кобот да използва 30% повече енергия от необходимото. как? Чрез ненужни спирания, резки завои или неефективно движение на ставите. Корекциите, за които говорихме по-рано – по-плавни пътеки, избягване на препятствия, калибриране на CoG – всички те директно намаляват потреблението на енергия. Например, нашите енергоспестяващи модели (CR920 и CR620) имат двигатели, които се адаптират към натоварването, така че когато вашият път е оптимизиран, двигателите не работят повече от необходимото. Ето защо тези модели са толкова подходящи за малки и средни производители, които искат да спестят разходи за труд и енергия. Ако искате да намалите оперативните разходи, оптимизирането на планирането на пътя е първата стъпка, а нашите енергоспестяващи линии правят това още по-лесно.
Чакайте, нека се разберем - какво ще кажете за често срещаните грешки, които хората правят? Виждал съм клиенти да се опитват да оптимизират пътеките ръчно, като преместват всяка точка от пътя с 1 см, и това работи за прости задачи, но за сложни (като опаковане или сглобяване), това е загуба на време. Друга грешка: игнориране на вградените алгоритми за планиране на пътя на кобота. Не, не е нужно да кодирате потребителски път от нулата. Повечето модерни шестосни коботи имат усъвършенствани планери на пътеки, които могат да се адаптират, но трябва да им подадете точните данни. Например, ако не въведете действителното си тегло на полезния товар, планировчикът на пътя ще зададе по подразбиране настройка за по-ниско тегло, което води до неефективно движение. Освен това не забравяйте да актуализирате планирането на пътя всеки път, когато промените работния си процес. Ако пренаредите работните си станции или промените частите, които местите, старият път вече няма да работи. Препоръчваме да правите проверка на пътя на всеки 3 месеца или след всяка голяма промяна в работното ви пространство или задачи.
И така, като съберем всичко заедно: оптимизирайте кинематичните параметри, картографирайте препятствията проактивно, калибрирайте CoG за полезен товар/инструменти, използвайте плавни траектории, тествайте в симулация и ощипвайте за използване на енергия. Това не е ракетна наука, но трябва да обърнете внимание на малките детайли на вашия конкретен кобот и задача. Ако все още се борите или сте на пазара за нов робот за съвместна работа с шест оси, който е създаден за лесна оптимизация, ние имаме набор от модели, пригодени за различни нужди. Независимо дали имате нужда от компактна, енергоспестяваща опция за малки работни пространства или модел с голям обхват за по-големи задачи, нашата линия от шестосни коботи е проектирана да направи планирането на пътя по-просто и по-ефективно. Прекарахме години в усъвършенстване на тези модели, за да балансираме скорост, безопасност и лекота на използване, така че не е нужно да правите компромис с производителността, за да получите кобот, който работи за вашия бизнес.
Ако сте готови да спрете да се занимавате с бавни, губещи енергия пътеки и да започнете да извличате максимума от своя шестосен колаборативен робот, ние можем да ви помогнем. Нашият екип е работил със стотици производители, за да оптимизира планирането на пътя за всички видове задачи, от избиране и поставяне до сглобяване до опаковане. Ние можем да отговорим на вашите въпроси, да ви преведем през най-добрите настройки за вашия конкретен модел или дори да ви помогнем да изберете правилния кобот за вашите нужди. Свържете се с нас днес, за да започнем разговора – нека накараме вашия кобот да работи по-интелигентно, а не по-трудно.
Референции
- Билярд, А., Крагич, Д. (2019). Тенденции и предизвикателства при манипулирането на роботи. Научна роботика, 4 (34), eaau8414.
- Асоциация за съвместна роботика. (2022). Най-добри практики за планиране на пътя за шестосни коботи. Технически доклад за индустрията.
- Liu, H., et al. (2021). Енергийно ефективно планиране на пътя за индустриални роботи: систематичен преглед. Journal of Intelligent Manufacturing, 32 (5), 1345-1362.
- АББ Роботика. (2023). Кинематична оптимизация на шестосен колаборативен робот. Техническо ръководство за продукта.
