Если вы читаете это, скорее всего, вы потратили слишком много времени на устранение неполадок в планировании маршрута шестиосного совместного робота — наблюдая, как ваш бот тратит энергию, пропускает время цикла или застревает в середине задачи, потому что его путь от точки А к точке Б — это скорее извилистая дорога, чем прямой, продуманный маршрут. Как поставщик этих маленьких рабочих лошадок, я своими глазами видел, как плохое планирование пути может привести к гибели проекта. Мы получили звонки от производителей, которые считали, что их CR920 работает неэффективно, но поняли, что его путь был оптимизирован для «безопасности», а не для скорости и эффективности. Если вы в этой лодке, давайте разберемся, как на самом деле оптимизировать планирование траектории шестиосного кобота, не усложняя его.
Во-первых, давайте уясним кое-что: планирование пути для шестиосных коботов — это не просто переход из точки X в точку Y. Речь идет об учете каждого соединения, полезной нагрузки и переменной среды, которые делают вашего кобота уникальным. В отличие от промышленных роботов, которые живут в клетках, коллаборативным ботам приходится работать вокруг людей, деталей, а иногда и существующего оборудования, поэтому оптимизация должна обеспечивать баланс между скоростью, безопасностью и потреблением энергии. Я бы сказал, что самая большая ошибка, которую я вижу, совершают клиенты, — это по умолчанию используют встроенный путь кобота вместо того, чтобы настроить его для своей конкретной задачи. Например, задача по сбору и размещению, которая отлично работает на симуляторе, может превратиться в вялую и энергоемкую неразбериху в цехе, потому что вы не скорректировали полезную нагрузку в 5 кг перемещаемых деталей.
Начнем с азов: настройки кинематических параметров. Шестиосные коботы имеют шесть суставов, каждый со своим диапазоном, пределом скорости и ускорением. Если вы просто используете ограничения суставов по умолчанию, вы оставляете производительность без внимания. Большинство контроллеров коботов позволяют настраивать «масштабирование скорости соединения» и «сглаживание ускорения», но большинство людей настраивают их и забывают. Вот в чем дело: более высокое ускорение не всегда лучше. Если на вашем пути крутые повороты, слишком высокое ускорение может привести к рывкам бота, что не только приведет к потере энергии, но и со временем приведет к перенапряжению суставов. У нас были клиенты, которые сократили время цикла на 15 %, просто задав ускорение для каждого соединения вместо использования глобальных настроек. Для коботов серии CR (таких какКоллаборативный робот CR1400), это меняет правила игры, поскольку их кинематическая конструкция позволяет отдельным суставам двигаться независимо, не жертвуя при этом общей стабильностью. Легкая рама CR1400 создана для такой точной настройки, поэтому вам не придется идти на компромисс с прочностью, чтобы улучшить проходимость по траектории.
Далее: обход препятствий, который действительно работает (нет, не базовая настройка). Многие худшие моменты при планировании пути кобота происходят из-за «случайной остановки», когда бот думает, что находится рядом с человеком, или врезается в скрытую часть вашей машины. Общие алгоритмы обхода препятствий универсальны, но если вы правильно спланируете свое рабочее пространство, вы сможете оптимизировать пути, чтобы активно избегать препятствий, а не реагировать на них. Вот как: используйте подвесной пульт обучения вашего кобота, чтобы записывать все неподвижные препятствия (конвейеры, рабочие станции и даже шнуры питания) на рабочем месте. Большинство современных шестиосных контроллеров коботов позволяют импортировать эту карту, поэтому планировщик пути может рассчитать маршрут, минуя эти препятствия, прежде чем бот начнет двигаться. Для динамических препятствий (например, работающего рядом человека) установите собственную зону безопасности — вместо пузыря шириной 1 м вокруг всего бота создайте меньшую зону рядом с точкой инструмента, где происходит фактический контакт. Таким образом, бот не замедляется, когда человек стоит на расстоянии 2 метров, что сохраняет эффективность пути без ущерба для безопасности. Мы особенно хорошо видели, как эта работа работает с энергосберегающими моделями, такими какЭнергосберегающий коллаборативный робот CR920, потому что избегание ненужных остановок сокращает потребление энергии. Конструкция двигателя CR920 разработана таким образом, чтобы снизить потребление энергии на холостом ходу, поэтому, если на вашем пути не происходит внезапных остановок, вы получаете еще большую экономию.
Затем следует планирование перемещения полезной нагрузки и инструментов. Это очень распространенное слепое пятно. Путь вашего кобота полностью меняется в зависимости от того, какой инструмент он держит и насколько тяжела полезная нагрузка. Например, захват весом 2 кг меняет центр тяжести (ЦТ) конечного эффектора, а это означает, что суставам приходится работать тяжелее, чтобы двигаться. Если вы не обновите планировщик пути новым центром тяжести, вы получите неравномерное движение, более высокий расход энергии и даже снижение точности. Исправить это просто: при переключении инструментов или полезной нагрузки запустите быструю калибровку CoG на коботе. Большинство шестиосных моделей, таких какЭнергосберегающий коллаборативный робот CR620, для этого есть функция калибровки одним касанием. У нас был клиент, который переключился с вакуумного захвата весом 3 кг на механический захват весом 5 кг и заметил, что время его пути увеличилось на 20 % — пока он не выполнил калибровку центра тяжести. Внезапно их путь выровнялся, потребление энергии снизилось, и им не пришлось заново обучать каждую точку пути. Гибкая грузоподъемность CR620 делает его идеальным для таких быстрых изменений, поэтому оптимизация путей для различных инструментов не кажется рутинной работой.
Подождите, давайте поговорим о плавности. Нет, я не имею в виду езду по ровной дороге, я имею в виду траекторию пути. Шестиосные коботы движутся по линейным траекториям или траекториям, основанным на суставах, но линейные траектории (движущиеся прямо от одной точки к другой) намного более эффективны, только если они не требуют резких поворотов суставов. Траектории на основе суставов могут выглядеть случайными, но они часто приводят к более плавному движению, поскольку отдают приоритет естественному диапазону каждого сустава. Худшие пути — это те, которые переключаются между линейными и суставными движениями в середине задачи, заставляя бота крениться. Большинство контроллеров имеют настройку «сглаживания траектории», которая позволяет настроить, насколько точно бот следует за путевыми точками. Если вы повернете слишком высоко, у вас будут неровные пути; слишком низко, и вы добавите ненужное расстояние к пути. Мы рекомендуем установить значение от 5 до 15 % для большинства задач, но проверьте его на конкретном коботе. Для более длинных дистанций, таких какКоллаборативный робот CR1600Сглаживание траектории особенно важно, поскольку более длинная рука более склонна к раскачиванию, если траектория неровная. Увеличенный радиус действия CR1600 обеспечивает стабильность даже при плавных оптимизированных траекториях, поэтому вам не придется беспокоиться о точности при настройке этого параметра.
Еще один недооцененный трюк: использование моделирования перед развертыванием. Я знаю, я знаю: «симуляция требует времени!» Но сколько времени вы тратите на исправление дорожки, которая не работает на полу? Большинство поставщиков шестиосных коботов предлагают инструменты моделирования, которые позволяют вам ввести рабочее пространство, полезную нагрузку и задачи, а затем протестировать различные планы траекторий, не перемещая ни одной детали. Это позволяет обнаружить столкновения, неэффективность или перегруженные соединения еще до того, как вы распакуете робота. Например, если вы настраиваете задачу сварки, моделирование может показать вам, что конкретный путь будет оказывать слишком большую нагрузку на соединение 3, поэтому вы можете заранее скорректировать путевые точки, а не устранять неполадки в первый день. Мы видели, как клиенты сокращают время развертывания на 30 %, просто используя моделирование, а для задач большого объема это приносит реальные деньги.Коллаборативный робот CR1300легко интегрируется с большинством распространенных программ моделирования, поэтому вы можете настраивать траектории прямо со своего компьютера еще до прибытия робота.
Теперь давайте конкретно займемся оптимизацией энергопотребления, потому что это большое преимущество для наших коботов, а планирование пути — самый простой способ сократить потребление энергии. Мы подсчитали, что неправильное планирование пути может привести к тому, что шестиосный кобот будет потреблять на 30 % больше энергии, чем необходимо. Как? Из-за ненужных остановок, резких поворотов или неэффективных движений суставов. Исправления, о которых мы говорили ранее — более плавные пути, обход препятствий, калибровка центра тяжести — все это напрямую снижает потребление энергии. Например, наши энергосберегающие модели (CR920 и CR620) оснащены двигателями, которые адаптируются к нагрузке, поэтому, когда ваш путь оптимизирован, двигатели не работают интенсивнее, чем нужно. Вот почему эти модели так хорошо подходят для малых и средних производителей, которые хотят сэкономить на трудозатратах и затратах на электроэнергию. Если вы хотите сократить эксплуатационные расходы, первым шагом будет оптимизация планирования маршрута, а наши энергосберегающие линии сделают это еще проще.
Подождите, давайте посмотрим правде в глаза: а как насчет распространенных ошибок, которые совершают люди? Я видел, как клиенты пытались оптимизировать пути вручную, перемещая каждую точку на 1 см, и это работает для простых задач, но для сложных (например, упаковки или сборки) это пустая трата времени. Еще одна ошибка: игнорирование встроенных в кобот алгоритмов планирования пути. Нет, вам не нужно программировать собственный путь с нуля. Большинство современных шестиосных коботов имеют усовершенствованные планировщики пути, которые могут адаптироваться, но вам придется передавать им правильные данные. Например, если вы не введете фактический вес полезной нагрузки, планировщик пути по умолчанию выберет меньший вес, что приведет к неэффективному движению. Кроме того, не забывайте обновлять планирование пути каждый раз, когда вы меняете рабочий процесс. Если вы переставите свои рабочие места или измените перемещаемые части, старый путь больше не будет работать. Мы рекомендуем выполнять проверку пути каждые 3 месяца или после любых серьезных изменений в вашем рабочем пространстве или задачах.
Итак, сложим все это вместе: оптимизируйте кинематические параметры, заранее нанесите на карту препятствия, откалибруйте центр тяжести для полезной нагрузки/инструментов, используйте плавные траектории, протестируйте в моделировании и настройте энергопотребление. Это не ракетостроение, но требует внимания к мелким деталям вашего конкретного кобота и задачи. Если вы все еще боретесь или ищете нового шестиосного коллаборативного робота, созданного для легкой оптимизации, у нас есть ряд моделей, адаптированных для различных нужд. Если вам нужен компактный, энергосберегающий вариант для небольших рабочих пространств или модель с большим радиусом действия для более крупных задач, наша линейка шестиосных коботов создана для того, чтобы сделать планирование пути более простым и эффективным. Мы потратили годы на совершенствование этих моделей, чтобы сбалансировать скорость, безопасность и простоту использования, поэтому вам не придется идти на компромисс с производительностью, чтобы получить кобота, который подойдет для вашего бизнеса.
Если вы готовы перестать иметь дело с медленными и энергозатратными путями и начать получать максимальную отдачу от своего шестиосного коллаборативного робота, мы можем помочь. Наша команда работала с сотнями производителей, чтобы оптимизировать планирование пути для всех видов задач: от подбора и размещения до сборки и упаковки. Мы можем ответить на ваши вопросы, рассказать о лучших настройках для вашей конкретной модели или даже помочь вам выбрать кобота, подходящего для ваших нужд. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать разговор: давайте заставим вашего кобота работать умнее, а не тяжелее.
Ссылки
- Биллард А., Крагич Д. (2019). Тенденции и проблемы манипулирования роботами. Наука Робототехника, 4(34), eaau8414.
- Совместная ассоциация робототехники. (2022). Лучшие практики планирования пути для шестиосных коботов. Отраслевой технический отчет.
- Лю, Х. и др. (2021). Энергоэффективное планирование пути для промышленных роботов: систематический обзор. Журнал интеллектуального производства, 32 (5), 1345–1362.
- АББ Робототехника. (2023). Кинематическая оптимизация шестиосного коллаборативного робота. Техническое руководство по продукту.
