Ak toto čítate, je pravdepodobné, že ste strávili príliš veľa času riešením plánovania cesty šesťosového kolaboratívneho robota – sledovaním vášho robota, ako plytvá energiou, nevynecháva časy cyklov alebo sa zasekáva uprostred úlohy, pretože jeho cesta z bodu A do bodu B je skôr kľukatou cestou než priamou a inteligentnou trasou. Ako dodávateľ týchto malých pracantov som na vlastnej koži videl, ako môže zlé plánovanie cesty zabiť projekt. Zavolali sme od výrobcov, ktorí si mysleli, že ich CR920 má nedostatočný výkon, len aby sme si uvedomili, že jeho cesta bola optimalizovaná pre „bezpečnosť“ namiesto rýchlosti a efektivity. Ak ste na tej lodi, poďme si rozobrať, ako skutočne optimalizovať plánovanie šesťosovej cesty cobotov bez toho, aby ste to príliš skomplikovali.
Najprv si niečo ujasnime: plánovanie cesty pre šesťosové coboty nie je len o prechode z bodu X do bodu Y. Ide o zohľadnenie každého spoja, užitočného zaťaženia a premennej prostredia, vďaka ktorým je váš cobot jedinečný. Na rozdiel od priemyselných robotov, ktoré žijú v klietkach, kolaboratívne roboty musia obchádzať ľudí, súčiastky a niekedy aj vaše existujúce vybavenie, takže optimalizácia musí vyvážiť rýchlosť, bezpečnosť a spotrebu energie. Tvrdil by som, že najväčšou chybou, ktorú zákazníci robia, je predvolené nastavenie vstavanej cesty cobota namiesto toho, aby ju upravili pre svoju konkrétnu úlohu. Napríklad úloha vybrať a umiestniť, ktorá funguje skvele na simulátore, sa môže zmeniť na pomalý a energeticky náročný neporiadok v dielni, pretože ste sa neprispôsobili 5 kg užitočnému zaťaženiu častí, ktoré presúvate.
Začnime od základov: ladenie kinematických parametrov. Šesťosové coboty majú šesť kĺbov, z ktorých každý má svoj vlastný dosah, rýchlostný limit a zrýchlenie. Ak použijete len predvolené spoločné limity, výkon necháte na stole. Väčšina ovládačov cobotov vám umožňuje upraviť „zmenšenie rýchlosti kĺbov“ a „vyhladenie zrýchlenia“, ale väčšina ľudí to nastaví a zabudne. Tu platí: vyššie zrýchlenie nie je vždy lepšie. Ak má vaša dráha tesné zákruty, príliš vysoké zrýchlenie môže spôsobiť, že sa bot trhne, čo nielenže plytvá energiou, ale časom aj zaťažuje kĺby. Mali sme zákazníkov, ktorí skrátili čas cyklu o 15 % len tým, že nastavili zrýchlenie na kĺb namiesto použitia globálneho nastavenia. Pre cobotov série CR (ako naprKolaboratívny robot CR1400), je to niečo, čo mení hru, pretože ich kinematický dizajn umožňuje jednotlivým kĺbom pohybovať sa nezávisle bez obetovania celkovej stability. Ľahký rám CR1400 je navrhnutý pre tento druh jemného ladenia, takže nemusíte robiť kompromisy v pevnosti, aby ste dosiahli lepší tok dráhy.
Ďalej: vyhýbanie sa prekážkam, ktoré skutočne funguje (nie, nie základné nastavenie). Veľa najhorších momentov plánovania cesty cobotov pochádza z „náhodného zastavenia“, keď si robot myslí, že je blízko človeka, alebo narazí do skrytej časti vášho stroja. Všeobecné algoritmy vyhýbania sa prekážkam sú univerzálne, ale ak správne zmapujete svoj pracovný priestor, môžete optimalizovať cesty, aby ste sa prekážkam vyhýbali proaktívne namiesto toho, aby ste na ne reagovali. Tu je návod, ako na to: použite učiaci prívesok svojho cobota na zaznamenanie všetkých pevných prekážok (dopravníkov, pracovných staníc, dokonca aj napájacích káblov) v pracovnom priestore. Väčšina moderných šesťosových ovládačov cobotov vám umožňuje importovať túto mapu, takže plánovač cesty môže vypočítať trasu, ktorá preskočí tieto prekážky skôr, ako sa robot začne pohybovať. V prípade dynamických prekážok (ako je človek pracujúci v blízkosti) nastavte vlastnú bezpečnostnú zónu – namiesto 1-metrovej bubliny okolo celého robota vytvorte menšiu zónu v blízkosti miesta nástroja, kde dôjde ku skutočnému kontaktu. Týmto spôsobom robot nespomalí pre človeka stojaceho 2 m od neho, čo udržuje efektívnosť cesty na vysokej úrovni bez ohrozenia bezpečnosti. Videli sme, že to funguje obzvlášť dobre pri energeticky úsporných modeloch, ako je naprÚsporný kolaboratívny robot CR920, pretože vyhýbanie sa zbytočným zastávkam znižuje spotrebu energie. Konštrukcia motora CR920 je navrhnutá tak, aby znižovala energiu pri nečinnosti, takže keď sa vaša cesta vyhne náhlym zastaveniam, získate ešte viac úspor.
Potom je tu plánovanie pohybu pre užitočné zaťaženie a nástroje. Toto je super bežný slepý bod. Dráha vášho cobota sa úplne mení v závislosti od toho, aký nástroj drží a aké ťažké je užitočné zaťaženie. Napríklad chápadlo s hmotnosťou 2 kg mení ťažisko (CoG) koncového efektora, čo znamená, že kĺby musia pracovať tvrdšie, aby sa mohli pohybovať. Ak neaktualizujete plánovač cesty týmto novým CoG, získate nerovnomerný pohyb, vyššiu spotrebu energie a dokonca aj zníženú presnosť. Oprava je jednoduchá: keď zmeníte nástroje alebo užitočné zaťaženie, spustite rýchlu kalibráciu CoG na cobotovi. Väčšina šesťosových modelov, ako naprÚsporný kolaboratívny robot CR620, majú na to funkciu kalibrácie jedným klepnutím. Mali sme zákazníka, ktorý prešiel medzi 3 kg vákuovým chápadlom a 5 kg mechanickým chápadlom a videl, ako sa jeho dráha zvýšila o 20 % – kým nevykonal kalibráciu CoG. Zrazu sa ich cesta vyrovnala, spotreba energie klesla a nemuseli znovu učiť každý bod na trase. Vďaka flexibilnej kapacite užitočného zaťaženia je CR620 ideálny pre tieto druhy rýchlych zmien, takže optimalizácia ciest pre rôzne nástroje nie je náročná.
Počkaj, poďme sa rozprávať o hladkosti. Nie, nemám na mysli jazdu po hladkej ceste - myslím trajektóriu cesty. Šesťosové coboty sa pohybujú po lineárnych alebo spoločných dráhach, ale lineárne dráhy (pohybujúce sa priamo z jedného bodu do druhého) sú oveľa efektívnejšie, iba ak nevyžadujú ostré spoločné otáčky. Dráhy založené na kĺboch môžu vyzerať náhodne, ale často vedú k plynulejšiemu pohybu, pretože uprednostňujú prirodzený rozsah každého kĺbu. Najhoršie cesty sú tie, ktoré prepínajú medzi lineárnym a spoločným pohybom uprostred úlohy, čo spôsobuje, že sa bot kýva. Väčšina ovládačov má nastavenie „vyhladzovania trajektórie“, ktoré vám umožňuje nastaviť, ako presne robot sleduje trasové body. Ak to natočíte príliš vysoko, budete mať zubaté cesty; príliš nízke a pridáte cestu zbytočnej vzdialenosti. Odporúčame ho nastaviť na hodnotu medzi 5 – 15 % pre väčšinu úloh, ale otestujte to s vaším konkrétnym cobotom. Pre dlhšie dosahy, ako naprKolaboratívny robot CR1600, vyhladenie trajektórie je mimoriadne dôležité, pretože dlhšie rameno je náchylnejšie na kývanie, ak sú cesty zubaté. Rozšírený dosah CR1600 je navrhnutý tak, aby udržal stabilitu aj pri plynulých, optimalizovaných dráhach, takže sa pri úprave tohto nastavenia nemusíte zaťažovať presnosťou.
Ďalší podceňovaný trik: použitie simulácie pred nasadením. Viem, viem - "simulácia si vyžaduje čas!" Ale koľko času strávite opravovaním cesty, ktorá nefunguje na podlahe? Väčšina dodávateľov kobotov so šiestimi osami ponúka simulačné nástroje, ktoré vám umožnia zadať váš pracovný priestor, užitočné zaťaženie a úlohy a potom otestovať rôzne plány cesty bez toho, aby ste pohli jedinou časťou. To vám umožní odhaliť kolízie, neefektívnosť alebo preťažené kĺby ešte predtým, než robot rozbalíte. Napríklad, ak nastavujete zváraciu úlohu, simulácia vám môže ukázať, že špecifická dráha bude príliš zaťažovať kĺb 3, takže môžete body na trase upraviť vopred namiesto riešenia problémov v prvý deň. Boli sme svedkami toho, že zákazníci skrátili čas nasadenia o 30 % len pomocou simulácie a pri úlohách s veľkým objemom, čo predstavuje skutočné peniaze. TheKolaboratívny robot CR1300sa bezproblémovo integruje s najbežnejším simulačným softvérom, takže môžete upravovať cesty priamo z počítača ešte pred príchodom robota.
Teraz sa pozrime konkrétne na energetickú optimalizáciu – pretože to je veľký predajný argument pre našich cobotov a plánovanie trasy je najjednoduchší spôsob, ako znížiť spotrebu energie. Zmerali sme, že zlé plánovanie cesty môže spôsobiť, že šesťosový cobot spotrebuje o 30 % viac energie, ako je potrebné. Ako? Tým, že máte zbytočné zastávky, prudké zákruty alebo neefektívny pohyb kĺbov. Opravy, o ktorých sme hovorili skôr – plynulejšie cesty, vyhýbanie sa prekážkam, kalibrácia CoG – všetky priamo znižujú spotrebu energie. Napríklad naše energeticky úsporné modely (CR920 a CR620) majú motory, ktoré sa prispôsobujú záťaži, takže keď je vaša cesta optimalizovaná, motory nepracujú viac, ako by potrebovali. Preto sú tieto modely tak vhodné pre malých a stredných výrobcov, ktorí chcú ušetriť na nákladoch na prácu aj energiu. Ak chcete znížiť prevádzkové náklady, optimalizácia plánovania trasy je prvým krokom a naše energeticky úsporné linky to ešte uľahčia.
Počkať, poďme na to – čo bežné chyby, ktoré ľudia robia? Videl som zákazníkov, ktorí sa pokúšali optimalizovať cesty manuálne posunutím každého bodu na trase o 1 cm, a to funguje pri jednoduchých úlohách, ale pri zložitých úlohách (ako balenie alebo montáž) je to strata času. Ďalšia chyba: ignorovanie vstavaných algoritmov plánovania cesty cobota. Nie, nemusíte kódovať vlastnú cestu od začiatku. Väčšina moderných šesťosových cobotov má pokročilé plánovače ciest, ktoré sa dokážu prispôsobiť, ale musíte im poskytnúť tie správne údaje. Ak napríklad nezadáte svoju skutočnú hmotnosť užitočného zaťaženia, plánovač trasy predvolene použije nastavenie nižšej hmotnosti, čo vedie k neefektívnemu pohybu. Nezabudnite tiež aktualizovať plánovanie cesty pri každej zmene pracovného postupu. Ak preusporiadate svoje pracovné stanice alebo zmeníte časti, ktoré presúvate, stará cesta už nebude fungovať. Odporúčame vykonať kontrolu cesty každé 3 mesiace alebo po akejkoľvek väčšej zmene vášho pracovného priestoru alebo úloh.
Takže, keď to všetko zhrnieme: optimalizujte kinematické parametre, proaktívne mapujte prekážky, kalibrujte CoG pre užitočné zaťaženie/nástroje, používajte hladké trajektórie, testujte v simulácii a upravte spotrebu energie. Nie je to žiadna veľká veda, ale vyžaduje si to venovať pozornosť malým detailom vášho konkrétneho cobota a úlohy. Ak stále máte problémy alebo hľadáte nový šesťosový kolaboratívny robot, ktorý je vytvorený pre jednoduchú optimalizáciu, máme pre vás rad modelov prispôsobených rôznym potrebám. Či už potrebujete kompaktnú, energeticky úspornú možnosť pre malé pracovné priestory, alebo model s dlhým dosahom pre väčšie úlohy, náš rad šesťosových cobotov je navrhnutý tak, aby plánovanie trasy zjednodušilo a zefektívnilo. Strávili sme roky zdokonaľovaním týchto modelov, aby sme dosiahli rovnováhu medzi rýchlosťou, bezpečnosťou a jednoduchosťou použitia, takže nemusíte robiť kompromisy vo výkone, aby ste získali cobota, ktorý funguje pre vašu firmu.
Ak ste pripravení prestať sa zaoberať pomalými cestami, ktoré plytvajú energiou a začať zo svojho šesťosového kolaboratívneho robota využívať maximum, môžeme vám pomôcť. Náš tím spolupracoval so stovkami výrobcov na optimalizácii plánovania trasy pre všetky druhy úloh, od vyberania a umiestňovania cez montáž až po balenie. Môžeme odpovedať na vaše otázky, prevedieme vás najlepšími nastaveniami pre váš konkrétny model alebo vám dokonca pomôžeme vybrať správneho cobota pre vaše potreby. Kontaktujte nás ešte dnes a začnite konverzáciu – nech váš cobot bude pracovať inteligentnejšie, nie ťažšie.
Referencie
- Billard, A., Kragic, D. (2019). Trendy a výzvy v manipulácii s robotmi. Science Robotics, 4(34), eaau8414.
- Asociácia kolaboratívnej robotiky. (2022). Osvedčené postupy plánovania cesty pre šesťosové coboty. Priemyselná technická správa.
- Liu, H., a kol. (2021). Energeticky efektívne plánovanie cesty pre priemyselné roboty: Systematický prehľad. Journal of Intelligent Manufacturing, 32(5), 1345-1362.
- ABB Robotika. (2023). Šesťosová kinematická optimalizácia kolaboratívneho robota. Technická príručka k produktu.
