Ha ezt olvassa, valószínűleg túl sok időt töltött a hattengelyes, együttműködő robotút-tervezés hibaelhárításával – figyelte, ahogy a robot energiát pazarol, elmulasztja a ciklusidőket vagy elakad a feladat közben, mert az A pontból B pontba vezető út inkább kanyargós, mint egyenes, intelligens útvonal. Ezeknek a kis igáslovaknak szállítójaként első kézből láttam, hogy a rossz útvonaltervezés mennyire képes megölni egy projektet. Felhívtuk azokat a gyártókat, akik úgy gondolták, hogy a CR920 alulteljesít, de rájöttünk, hogy az útját a sebesség és hatékonyság helyett a „biztonság” szempontjaira optimalizálták. Ha ebben a csónakban jár, nézzük meg, hogyan lehet ténylegesen optimalizálni a hattengelyes kobot útvonaltervezést anélkül, hogy túlbonyolítanánk.
Először is tisztázzunk valamit: a hattengelyes kobotok útvonaltervezése nem csak az X pontból az Y pontba való eljutásból áll. Ez minden egyes csatlakozás, hasznos teher és környezeti változó figyelembevételéről szól, amely egyedivé teszi a cobotot. A ketrecekben élő ipari robotokkal ellentétben az együttműködő robotoknak meg kell dolgozniuk az embereket, az alkatrészeket és néha a meglévő berendezéseket, így az optimalizálásnak egyensúlyba kell hoznia a sebességet, a biztonságot és az energiafelhasználást. Azt állítom, hogy a legnagyobb hiba, amit az ügyfelek elkövetnek, ha alapértelmezés szerint a cobot beépített útvonalát választják, ahelyett, hogy a konkrét feladatukhoz igazítanák. Például egy szimulátoron kiválóan működő „válogatás és elhelyez” feladat lomha, energiaigényes rendetlenséggé válhat a műhelyben, mert nem alkalmazkodott a mozgatandó alkatrészek 5 kg-os hasznos teheréhez.
Kezdjük az alapokkal: a kinematikai paraméterek hangolása. A hattengelyes kobotoknak hat csuklójuk van, mindegyik saját hatótávolsággal, sebességkorlátozással és gyorsulással rendelkezik. Ha csak az alapértelmezett illesztési korlátokat használja, akkor a teljesítményt az asztalon hagyja. A legtöbb kobot vezérlő lehetővé teszi az "összecsukási sebesség skálázásának" és a "gyorsulási simításának" beállítását, de a legtöbb ember beállítja és elfelejti. Itt van a helyzet: a nagyobb gyorsulás nem mindig jobb. Ha az utad szűk kanyarokat tartalmaz, a túl nagy indítási gyorsulás miatt a bot megrándulhat, ami nemcsak energiát pazarol, hanem idővel az ízületeket is megfeszíti. Voltak ügyfeleink, akik 15%-kal csökkentették ciklusidejüket pusztán azzal, hogy csuklónként gyorsulást tárcsáztak, ahelyett, hogy globális beállítást használtak volna. A CR sorozatú kobotokhoz (mint plCR1400 Collaborative Robot), ez egy változás, mert kinematikus kialakításuk lehetővé teszi az egyes ízületek önálló mozgását anélkül, hogy az általános stabilitás feláldozna. A CR1400 könnyű vázát az ilyen finomhangolásra tervezték, így nem kell kompromisszumot kötnie az erővel a jobb útáramlás érdekében.
Következő: akadálykerülés, amely valóban működik (nem, nem az alapbeállítás). A kobot útvonaltervezés legrosszabb pillanatai a "véletlenszerű megállásból" származnak, amikor a bot azt hiszi, hogy egy ember közelében van, vagy a géped rejtett részébe csapódik. Az általános akadályelkerülési algoritmusok mindenkire egyformák, de ha megfelelően térképezi fel a munkaterületet, optimalizálhatja az útvonalakat, hogy proaktív módon elkerülje az akadályokat, ahelyett, hogy reagálna rájuk. Így teheti: használja a kobot tanító függőjét a munkaterületen lévő rögzített akadályok (szállítószalagok, munkaállomások, akár tápkábelek) rögzítésére. A legtöbb modern hattengelyes kobotvezérlő lehetővé teszi ennek a térképnek az importálását, így az útvonaltervező olyan útvonalat tud kiszámítani, amely átugorja ezeket az akadályokat, mielőtt a bot elindulna. Dinamikus akadályok esetén (például egy közelben dolgozó ember) állítson be egyéni biztonsági zónát – a teljes robot körüli 1 méteres buborék helyett hozzon létre egy kisebb zónát a szerszámpont közelében, ahol a tényleges érintkezés megtörténik. Így a bot nem lassít le egy 2 méterrel távolabb álló ember számára, ami a biztonság veszélyeztetése nélkül fenntartja az útvonal hatékonyságát. Láttuk, hogy ez különösen jól működik az energiatakarékos modelleknél, mint plEnergiatakarékos CR920 együttműködő robot, mert a felesleges megállások elkerülése csökkenti az energiafelhasználást. A CR920 motorja úgy készült, hogy csökkentse az üresjárati energiát, így ha az útja elkerüli a hirtelen megállásokat, még több megtakarítást érhet el.
Aztán ott van a rakomány és a szerszámok mozgástervezése. Ez egy szuper gyakori vakfolt. A kobot útja teljesen megváltozik attól függően, hogy milyen szerszámot tart és milyen nehéz a rakomány. Például egy 2 kg-os megfogó megváltoztatja a véghatás súlypontját (CoG), ami azt jelenti, hogy az ízületeknek keményebben kell dolgozniuk a mozgáshoz. Ha nem frissíti az útvonaltervezőt az új CoG-val, egyenetlen mozgást, nagyobb energiafelhasználást és még a pontosság csökkenését is tapasztalhatja. A javítás egyszerű: amikor szerszámot vagy hasznos terhet vált, futtasson egy gyors CoG-kalibrációt a koboton. A legtöbb hattengelyes modell, mint például aEnergiatakarékos CR620 együttműködő robot, ehhez egy érintéssel kalibráló funkciója van. Volt egy ügyfelünk, aki váltott egy 3 kg-os vákuum és egy 5 kg-os mechanikus megfogó között, és látta, hogy az úti idő 20%-kal ugrott, amíg el nem végezte a CoG kalibrációt. Hirtelen kisimult az útjuk, csökkent az energiafelhasználás, és nem kellett minden fordulópontot újra megtanítaniuk. A CR620 rugalmas hasznos teherbírása tökéletessé teszi az ilyen típusú gyors változtatásokhoz, így a különböző szerszámokhoz való utak optimalizálása nem nehéz feladat.
Várj, beszéljünk a simaságról. Nem, nem sima úton való vezetésre gondolok, hanem az ösvény pályájára. A hattengelyes kobotok lineáris vagy kötésalapú pályákon mozognak, de a lineáris pályák (egyenesen egyik pontból a másikba haladva) csak akkor sokkal hatékonyabbak, ha nem igényelnek éles csuklófordulatokat. Az ízületeken alapuló pályák véletlenszerűnek tűnhetnek, de gyakran simább mozgást eredményeznek, mivel az egyes ízületek természetes tartományát helyezik előtérbe. A legrosszabb utak azok, amelyek a lineáris és az ízületi mozgás között váltanak a feladat közben, amitől a bot megtorpan. A legtöbb vezérlő rendelkezik „pálya simítás” beállítással, amellyel beállíthatja, hogy a bot milyen szorosan kövesse az útpontokat. Ha ezt túl magasra hajtja, szaggatott utak lesznek; túl alacsony, és szükségtelen távolságot ad hozzá az útvonalhoz. Javasoljuk, hogy a legtöbb feladathoz állítsa 5-15% közötti értékre, de tesztelje az adott cobottal. Hosszabb eléréshez, mint aCR1600 Collaborative Robot, a pálya simítása különösen fontos, mert a hosszabb kar hajlamosabb az ingadozásra, ha az utak szaggatottak. A CR1600 kiterjesztett hatótávolságát úgy tervezték, hogy még sima, optimalizált utak mellett is megőrizze a stabilitást, így nem kell aggódnia a pontosság miatt a beállítás módosításakor.
Egy másik alulértékelt trükk: szimuláció használata a telepítés előtt. Tudom, tudom - "a szimulációhoz idő kell!" De mennyi időt töltesz egy olyan út javításával, amely nem működik a padlón? A legtöbb hattengelyes kobot beszállító szimulációs eszközöket kínál, amelyek lehetővé teszik a munkaterület, a hasznos teher és a feladatok bevitelét, majd a különböző útvonaltervek tesztelését egyetlen alkatrész mozgatása nélkül. Ez lehetővé teszi, hogy észrevegye az ütközéseket, a hatékonyság hiányát vagy a túlterhelt ízületeket, még mielőtt kicsomagolná a robotot. Például, ha egy hegesztési feladatot állít be, a szimuláció megmutathatja, hogy egy adott útvonal túlságosan megterheli a 3. csuklót, így előre beállíthatja az útpontokat az első napon történő hibaelhárítás helyett. Láttuk, hogy az ügyfelek 30%-kal csökkentették a telepítési idejüket pusztán a szimuláció használatával, és a nagy volumenű feladatoknál ez valódi pénzt jelent. ACR1300 Collaborative Robotzökkenőmentesen integrálható a legtöbb elterjedt szimulációs szoftverrel, így közvetlenül a számítógépéről módosíthatja az útvonalakat, mielőtt a robot megérkezne.
Most foglalkozzunk konkrétan az energiaoptimalizálással, mivel ez nagy értékesítési pont a kobotjaink számára, és az útvonaltervezés a legegyszerűbb módja az energiafelhasználás csökkentésének. Megmértük, hogy a rossz útvonaltervezés miatt egy hattengelyes kobot a szükségesnél 30%-kal több energiát fogyaszthat. Hogyan? Felesleges megállások, éles fordulatok vagy nem hatékony ízületi mozgások miatt. Azok a javítások, amelyekről korábban beszéltünk – simább utak, akadálykerülés, CoG kalibráció – mind közvetlenül csökkentik az energiafelhasználást. Például energiatakarékos modelljeink (CR920 és CR620) olyan motorokkal rendelkeznek, amelyek alkalmazkodnak a terheléshez, így ha az út optimalizálva van, a motorok nem dolgoznak jobban a kelleténél. Ezért alkalmasak ezek a modellek olyan kis- és közepes gyártók számára, akik mind a munkaerő-, mind az energiaköltségen szeretnének megtakarítani. Ha csökkenteni szeretné az üzemeltetési költségeket, az első lépés az útvonaltervezés optimalizálása, és energiatakarékos vonalaink ezt még egyszerűbbé teszik.
Várjunk csak, mi a helyzet az emberek által elkövetett gyakori hibákkal? Láttam, hogy az ügyfelek megpróbálták manuálisan optimalizálni az útvonalakat úgy, hogy minden útpontot 1 cm-rel elmozdítanak, és ez egyszerű feladatoknál működik, de bonyolultaknál (például csomagolás vagy összeszerelés) ez időpocsékolás. Egy másik hiba: figyelmen kívül hagyja a cobot beépített útvonaltervező algoritmusait. Nem, nem kell egyedi útvonalat a semmiből kódolnia. A legtöbb modern hattengelyes kobot fejlett útvonaltervezőkkel rendelkezik, amelyek képesek alkalmazkodni, de a megfelelő adatokkal kell ellátni őket. Ha például nem adja meg a tényleges hasznos teher súlyát, az útvonaltervező alapértelmezés szerint alacsonyabb súlybeállítást állít be, ami nem hatékony mozgáshoz vezet. Ezenkívül ne felejtse el frissíteni az útvonaltervezést minden alkalommal, amikor módosítja a munkafolyamatot. Ha átrendezi a munkaállomásokat, vagy megváltoztatja az áthelyezett részeket, a régi útvonal többé nem fog működni. Javasoljuk, hogy 3 havonta, vagy a munkaterületen vagy a feladatokon végzett bármilyen jelentős változtatás után végezzen el útvonal-ellenőrzést.
Tehát mindezt összerakva: optimalizálja a kinematikai paramétereket, proaktívan térképezze fel az akadályokat, kalibrálja a CoG-t a hasznos teherhez/szerszámokhoz, használjon sima pályákat, tesztelje szimulációját, és módosítsa az energiafelhasználást. Ez nem rakétatudomány, de oda kell figyelni az adott kobot és feladat apró részleteire. Ha még mindig nehézségekkel küzd, vagy egy új, hattengelyes együttműködő robotot keres, amelyet az egyszerű optimalizálásra építettek, számos modellt kínálunk a különböző igényekre szabottan. Akár kompakt, energiatakarékos megoldásra van szüksége kis munkaterületekhez, akár nagy hatótávolságú modellre van szüksége nagyobb feladatokhoz, a hattengelyes kobotcsaládunkat úgy alakítottuk ki, hogy egyszerűbbé és hatékonyabbá tegye az útvonaltervezést. Éveket töltöttünk ezen modellek finomításával, hogy egyensúlyba kerüljön a sebesség, a biztonság és a könnyű használat, így Önnek nem kell kompromisszumot kötnie a teljesítmény terén, ha olyan kobotot szeretne vásárolni, amely megfelel az Ön vállalkozásának.
Ha készen áll arra, hogy abbahagyja a lomha, energiapazarló utakat, és elkezdi a legtöbbet kihozni hattengelyes együttműködő robotjából, mi segíthetünk. Csapatunk több száz gyártóval dolgozott együtt annak érdekében, hogy optimalizálja az útvonaltervezést mindenféle feladathoz, a kiszedéstől az összeszerelésen át a csomagolásig. Megválaszoljuk kérdéseit, végigvezetjük az Ön modelljének legjobb beállításain, vagy akár segítünk kiválasztani az igényeinek megfelelő kobotot. Forduljon hozzánk még ma, hogy elkezdhesse a beszélgetést – ne keményebben, hanem intelligensebben dolgozzon a kobot.
Hivatkozások
- Billard, A., Kragic, D. (2019). Trendek és kihívások a robotmanipulációban. Science Robotics, 4(34), eaau8414.
- Együttműködő Robotikai Egyesület. (2022). Útvonaltervezés legjobb gyakorlatai hattengelyes kobotokhoz. Ipari műszaki jelentés.
- Liu, H. és mtsai. (2021). Energiahatékony úttervezés ipari robotokhoz: szisztematikus áttekintés. Journal of Intelligent Manufacturing, 32(5), 1345-1362.
- ABB Robotics. (2023). Hattengelyes együttműködési robot-kinematikai optimalizálás. Termék műszaki útmutató.
