Pozadina aplikacije:
Pod pozadinom "Industrije 4.0" i "Proizvedeno u Kini 2025.", kako bi se prilagodili karakteristikama moderne industrije koje se brzo mijenjaju i ispunili sve veće zahtjeve složenosti, roboti ne bi trebali biti u stanju samo dovršiti ponavljajuće raditi stabilno dulje vrijeme, ali i biti inteligentan, umrežen, otvoren i prijateljski nastrojen prema čovjeku i računalu.
Kao važan aspekt kontinuiranog razvoja i inovacija industrijskih robota, nastavna tehnologija se razvija u smjeru omogućavanja brzog programiranja podučavanja i poboljšanja sposobnosti suradnje između čovjeka i stroja. Tradicionalna nastavna kutija, koja ima najviše praktičnih primjena, zahtijeva od operatera određenu razinu znanja i iskustva u tehnologiji robota, a učinkovitost podučavanja je relativno niska. U usporedbi s metodom podučavanja kutije za učenje, metoda podučavanja povlačenjem ne zahtijeva od operatera da svlada bilo kakvo znanje i iskustvo robota, a rad je jednostavan i brz, što uvelike poboljšava jednostavnost i učinkovitost podučavanja.
Povezani koncepti:
1. Drag nastava
Odnosi se na kretanje radne ruke u smjeru ljudske sile pod vučnom silom operatera (trakcijski kraj ili trakcija određene radne ruke). Ova funkcija može jednostavno planirati putanje (za zadatke s niskom preciznošću putanje procesa), omogućujući operaterima da snimaju i reproduciraju putanje bez potrebe za ručnim programiranjem, smanjujući prag za operatere i poboljšavajući učinkovitost.
2. Poučavanje otpora temeljeno na senzoru
Tradicionalno podučavanje povlačenja oslanja se na vanjske višedimenzionalne senzore zakretnog momenta (uključujući tip baze, tip zgloba i tip kraja) robota, koji koriste podatke o zakretnom momentu dobivene od senzora za izračunavanje željenog smjera i brzine gibanja. Iako ova metoda može poboljšati točnost upravljanja, ona također dovodi do povećanih troškova i neugodnosti u instalaciji i održavanju. Cijena senzora visoke preciznosti čak je veća od cijene samog stroja.
3. Poučavanje povlačenja temeljeno na kontroli zakretnog momenta za ravnotežu nulte sile
Za krute industrijske robote, bez povećanja troškova proizvodnje i održavanja, uz pomoć dinamičkog modela robota, upravljač može izračunati okretni moment potreban za povlačenje robota u stvarnom vremenu, a zatim dati taj okretni moment motoru, omogućujući robot koji učinkovito pomaže operateru u povlačenju, ispunjavajući zahtjeve dobre interakcije čovjeka i stroja.
Metode kontrole:
Postoje različite metode za upravljanje kretanjem niza robotskih ruku, među kojima su tri reprezentativne: neovisna zglobna ugniježđena dvostruka petlja kontrola, neovisna zglobna ugniježđena dvostruka petlja plus kontrola kompenzacije gravitacije/trenja, izračunata kontrola momenta i kontrola otpora . U nastavku je kratka usporedba:
1. Nezavisno zajedničko upravljanje ugniježđenom dvostrukom petljom: odnosi se na korištenje dvije odvojene kontrole zatvorene petlje za svaki zglob, pri čemu je vanjska upravljačka petlja petlja upravljanja kutom zgloba, a unutarnja petlja upravljanja je petlja upravljanja zglobnom kutnom brzinom. Ova metoda je najstarija metoda kontrole robota, koja samo počinje iz perspektive jednostavne kontrole motora, bez razmatranja promjena opterećenja motora s kretanjem, tako da ova metoda ima lošu točnost praćenja.
2. Neovisna spojna ugniježđena dvostruka petlja s kontrolom kompenzacije gravitacije/trenja: Na temelju nezavisne zajedničke ugniježđene dvostruke petlje kontrole, kompenzacija gravitacije i trenja izravno se primjenjuje na izlazni kraj zakretnog momenta. Ovaj algoritam uzima u obzir glavne faktore okretnog momenta, gravitacije i trenja, jer ova dva momenta čine veliki udio svih momenta robota u normalnim radnim uvjetima. Pri većim brzinama se također mogu dodati moment ubrzanja, centrifugalna sila i moment Coriolisove sile (obično se to ne radi jer je šum kutnog ubrzanja dobiven razlikom senzora prevelik). Ova metoda upravljanja se češće koristi u industrijskim robotima, što je stvarna metoda usvojena u ovom slučaju.
3. Računalna kontrola zakretnog momenta: ovaj način upravljanja temelji se na premisi da je dinamički model vrlo točan. Nakon što se gravitacijski moment, Coriolisova sila, moment centrifugalne sile i moment trenja dodaju naprijed, sustav se može pojednostaviti u sustav drugog reda. Zatim se sustav drugog reda može postaviti u kritično stanje prigušenja podešavanjem koeficijenta kuta i povratne veze kutne brzine, a sustav upravljanja robotom ima dobre upravljačke performanse. Teškoća ove metode kontrole leži u mogućnosti dovoljno točne uspostave modela, što je jedan od tipičnih smjerova istraživanja.
4. Poučavanje povlačenja: podučavanje je kompenziranje snažnog okretnog momenta i momenta trenja prema trenutnom položaju i brzini, a zatim se radna ruka pomiče duž smjera sile kojom djeluje osoba.