Ako ovo čitate, velike su šanse da ste potrošili previše vremena na rješavanje problema sa planiranjem putanje robota za saradnju sa šest osa – gledajući kako vaš bot troši energiju, propušta vrijeme ciklusa ili se zaglavi usred zadatka jer je njegov put od tačke A do tačke B više krivudavi put nego ravna, pametna ruta. Kao dobavljač ovih malih radnih konja, iz prve ruke sam vidio kako loše planiranje puta može ubiti projekat. Uputili smo pozive proizvođača koji su mislili da njihov CR920 ne radi, samo da bismo shvatili da je njegova putanja optimizirana za "sigurnost" umjesto za brzinu i efikasnost. Ako ste u tom čamcu, hajde da razjasnimo kako zapravo optimizirati planiranje putanje kobota sa šest osa bez prekompliciranja.
Prvo, da razjasnimo nešto: planiranje putanje za kobote sa šest osa nije samo u tome da se stigne od tačke X do tačke Y. Radi se o obračunu za svaki zglob, nosivost i varijablu okruženja koja vaš kobot čini jedinstvenim. Za razliku od industrijskih robota koji žive u kavezima, kolaborativni botovi moraju raditi oko ljudi, dijelova, a ponekad i vaše postojeće opreme – tako da optimizacija mora uravnotežiti brzinu, sigurnost i korištenje energije. Tvrdio bih da je najveća greška koju vidim da klijenti čine zadanu upotrebu ugrađene putanje cobota umjesto da je podese za svoj specifični zadatak. Na primjer, zadatak biranja i postavljanja koji odlično funkcionira na simulatoru mogao bi se pretvoriti u trom, energetski težak nered u radnji jer se niste prilagodili nosivosti od 5 kg dijelova koje pomičete.
Počnimo s osnovama: kinematičko podešavanje parametara. Koboti sa šest osa imaju šest zglobova, svaki sa svojim dometom, ograničenjem brzine i ubrzanjem. Ako samo koristite zadana ograničenja zgloba, ostavljate performanse na stolu. Većina kobot kontrolera vam omogućava da podesite "skaliranje brzine zgloba" i "izglađivanje ubrzanja", ali većina ljudi to podesi i zaboravi. Evo u čemu je stvar: veće ubrzanje nije uvijek bolje. Ako vaša staza ima uske zavoje, previsoko ubrzanje može dovesti do trzanja bota, što ne samo da troši energiju već i napreže zglobove tokom vremena. Imali smo kupce koji su skratili vrijeme ciklusa za 15% samo biranjem ubrzanja po zglobu umjesto korištenja globalne postavke. Za kobote serije CR (poputCR1400 kolaborativni robot), ovo mijenja igru jer njihov kinematski dizajn omogućava da se pojedinačni zglobovi kreću nezavisno bez žrtvovanja ukupne stabilnosti. Lagani okvir CR1400 je napravljen za takvu vrstu finog podešavanja, tako da ne morate praviti kompromise sa snagom da biste dobili bolji protok puta.
Sljedeće: izbjegavanje prepreka koje stvarno funkcionira (ne, nije osnovna postavka). Mnogi najgori trenuci planiranja putanje kobota dolaze od "slučajnog zaustavljanja" kada bot pomisli da je blizu čovjeka ili udari u skriveni dio vaše mašine. Generički algoritmi za izbjegavanje prepreka su jedinstveni za sve, ali ako ispravno mapirate svoj radni prostor, možete optimizirati putanje kako biste izbjegli prepreke proaktivno umjesto da reagirate na njih. Evo kako: koristite privjesak za učenje vašeg cobota da snimite sve fiksne prepreke (transportne trake, radne stanice, čak i kablove za napajanje) u radnom prostoru. Većina modernih kobot kontrolera sa šest osa vam omogućava da uvezete ovu mapu, tako da planer putanje 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 se stvarni kontakt događa. Na taj način, bot ne usporava za čovjeka koji stoji na udaljenosti od 2 m, što povećava efikasnost puta bez ugrožavanja sigurnosti. Vidjeli smo kako ovo funkcionira posebno dobro kod modela koji štede energiju, kao što jeCR920 kolaborativni robot koji štedi energiju, jer izbjegavanje nepotrebnih zaustavljanja smanjuje potrošnju energije. Dizajn motora CR920 je napravljen da smanji energiju u praznom hodu, tako da kada vaša putanja izbjegava iznenadna zaustavljanja, ostvarujete još veću uštedu.
Zatim postoji planiranje kretanja za nosivost i alat. Ovo je super uobičajena slepa tačka. Putanja vašeg kobota se u potpunosti mijenja ovisno o tome koji alat drži i koliko je težak teret. Na primjer, hvataljka od 2 kg mijenja centar gravitacije (CoG) krajnjeg efektora, što znači da zglobovi moraju više raditi da bi se pomaknuli. Ako ne ažurirate planer putanje s tim novim CoG, dobit ćete neravnomjerno kretanje, veću potrošnju energije, pa čak i smanjenu preciznost. Rješenje je jednostavno: kada mijenjate alate ili nosivost, pokrenite brzu CoG kalibraciju na cobotu. Većina modela sa šest osa, poputCR620 kolaborativni robot koji štedi energiju, imaju funkciju kalibracije jednim dodirom za ovo. Imali smo kupca koji je prebacio između vakuumske hvataljke od 3 kg i mehaničke hvataljke od 5 kg i vidio da im je vrijeme puta skočilo za 20% - sve dok nisu izvršili CoG kalibraciju. Odjednom im se put izgladio, potrošnja energije je opala i nisu morali ponovo podučavati svaku tačku puta. Fleksibilni kapacitet nosivosti CR620 ga čini savršenim za ove vrste brzih izmjena, tako da optimizacija putanja za različite alate ne izgleda kao naporna.
Čekaj, hajde da pričamo o glatkoći. Ne, ne mislim na vožnju po glatkom putu - mislim na putanju puta. Koboti sa šest osa kreću se linearnim putanjama ili stazama zasnovanim na zglobovima, ali linearne staze (kretanje pravo od jedne tačke do druge) su mnogo efikasnije samo ako ne zahtevaju oštra okretanja zglobova. Putevi zasnovani na zglobovima mogu izgledati nasumično, ali često rezultiraju glatkijim kretanjem jer daju prioritet prirodnom rasponu svakog zgloba. Najgori putevi su oni koji prelaze između linearnog i zajedničkog kretanja usred zadatka, uzrokujući da bot pokoleba. Većina kontrolera ima postavku "izglađivanje putanje" koja vam omogućava da prilagodite koliko blisko bot prati putne točke. Ako ovo okrenete previsoko, imat ćete nazubljene staze; prenisko, a vi ćete dodati nepotrebnu udaljenost stazi. Preporučujemo da ga postavite na vrijednost između 5-15% za većinu zadataka, ali testirajte to sa svojim specifičnim kobotom. Za duže dosege, poputCR1600 kolaborativni robot, izglađivanje putanje je izuzetno važno jer je duža ruka sklonija klimanju ako su staze nazubljene. Prošireni domet CR1600 je dizajniran da održi stabilnost čak i sa glatkim, optimizovanim putanjama, tako da ne morate da brinete o preciznosti prilikom podešavanja te postavke.
Još jedan podcijenjen trik: korištenje simulacije prije implementacije. Znam, znam-"simulacija zahteva vreme!" Ali koliko vremena provodite popravljajući stazu koja ne radi na podu? Većina dobavljača kobota sa šest osa nudi alate za simulaciju koji vam omogućavaju da unesete svoj radni prostor, nosivost i zadatke, a zatim testirate različite planove puta bez pomjeranja niti jednog dijela. Ovo vam omogućava da uočite sudare, neefikasnost ili preopterećene zglobove prije nego što čak i raspakirate robota. Na primjer, ako postavljate zadatak zavarivanja, simulacija vam može pokazati da će specifična putanja previše opteretiti spoj 3, tako da možete unaprijed prilagoditi putne točke umjesto rješavanja problema prvog dana. Vidjeli smo da su kupci skratili vrijeme implementacije za 30% samo korištenjem simulacije, a za zadatke velikog obima to daje pravi novac. TheCR1300 kolaborativni robotse neprimjetno integrira s najčešćim softverom za simulaciju, tako da možete podesiti putanje direktno sa vašeg računala prije nego što robot uopće stigne.
Sada, hajde da se pozabavimo optimizacijom energije posebno - jer je to velika prodajna tačka za naše kobote, a planiranje putanje je najlakši način da se smanji potrošnja energije. Izmjerili smo da loše planiranje putanje može učiniti da kobot sa šest osa koristi 30% više energije nego što je potrebno. Kako? Nepotrebnim zaustavljanjem, oštrim skretanjima ili neefikasnim kretanjem zgloba. Ispravke o kojima smo ranije govorili - glatkije staze, izbjegavanje prepreka, CoG kalibracija - sve to direktno smanjuje potrošnju energije. Na primjer, naši modeli za uštedu energije (CR920 i CR620) imaju motore koji se prilagođavaju opterećenju, tako da kada je vaš put optimiziran, motori ne rade više nego što je potrebno. Zbog toga su ovi modeli tako dobri za male i srednje proizvođače koji žele uštedjeti na troškovima rada i energije. Ako želite da smanjite operativne troškove, optimizacija planiranja puta je prvi korak, a naše linije za uštedu energije to čine još lakšim.
Čekaj, hajde da shvatimo – šta je sa uobičajenim greškama koje ljudi čine? Vidio sam kako klijenti pokušavaju optimizirati putanje ručno pomjerajući svaku međutočku za 1 cm, i to radi za jednostavne zadatke, ali za složene (kao što je pakovanje ili sastavljanje), to je gubljenje vremena. Još jedna greška: ignorisanje ugrađenih algoritama za planiranje putanje kobota. Ne, ne morate kodirati prilagođenu putanju od nule. Većina modernih kobota sa šest osa ima napredne planere puta koji se mogu prilagoditi, ali morate im dati prave podatke. Na primjer, ako ne unesete svoju stvarnu težinu tereta, planer putanje će zadano postaviti nižu postavku težine, što će dovesti do neefikasnog kretanja. Takođe, ne zaboravite da ažurirate planiranje putanje svaki put kada promenite tok posla. Ako preuredite svoje radne stanice ili promijenite dijelove koje premještate, stari put više neće raditi. Preporučujemo da provjeravate putanju svaka 3 mjeseca ili nakon bilo koje veće promjene vašeg radnog prostora ili zadataka.
Dakle, stavite sve zajedno: optimizirajte kinematičke parametre, proaktivno mapirajte prepreke, kalibrirajte CoG za nosivost/alate, koristite glatke putanje, testirajte u simulaciji i prilagodite korištenje energije. To nije raketna znanost, ali je potrebno obratiti pažnju na male detalje vašeg specifičnog kobota i zadatka. Ako se i dalje borite, ili ste na tržištu za novog kolaborativnog robota sa šest osa koji je napravljen za laku optimizaciju, imamo niz modela prilagođenih različitim potrebama. Bilo da vam je potrebna kompaktna opcija koja štedi energiju za male radne prostore ili model dugog dometa za veće zadatke, naša linija kobota sa šest osi dizajnirana je da planiranje putanje učini jednostavnijim i efikasnijim. Proveli smo godine usavršavajući ove modele kako bismo uravnotežili brzinu, sigurnost i jednostavnost korištenja, tako da ne morate praviti kompromise u pogledu performansi da biste dobili kobota koji radi za vaše poslovanje.
Ako ste spremni da prestanete da se bavite tromim putevima koji troše energiju i počnete da izvlačite maksimum iz svog robota za saradnju sa šest osa, možemo vam pomoći. Naš tim je radio sa stotinama proizvođača kako bi optimizirao planiranje puta za sve vrste zadataka, od preuzimanja i postavljanja preko montaže do pakovanja. Možemo odgovoriti na vaša pitanja, provesti vas kroz najbolja podešavanja za vaš specifični model ili vam čak pomoći da odaberete pravi cobot za vaše potrebe. Obratite nam se danas da započnete razgovor – učinimo da vaš kobot radi pametnije, a ne teže.
Reference
- Billard, A., Kragić, D. (2019). Trendovi i izazovi u manipulaciji robotima. Science Robotics, 4(34), eaau8414.
- Udruženje kolaborativnih robota. (2022). Najbolje prakse za planiranje puta za kobote sa šest osovina. Industrijski tehnički izvještaj.
- Liu, H., et al. (2021). Energetski efikasno planiranje puta za industrijske robote: sistematski pregled. Journal of Intelligent Manufacturing, 32(5), 1345-1362.
- ABB Robotics. (2023). Kinematička optimizacija kolaborativnog robota sa šest osa. Tehnički vodič za proizvod.
