Mi az erővezérlés és miért jobb a robot megmunkáláshoz? Így javíthatja megmunkálási minőségét a RoboDK-ban.
A robotok rendkívül rugalmas módszert jelentenek a minőségi megmunkálás elérésére. A CNC gépekhez képest viszonylag alacsony merevségük ellenére a robotok több mint képesek a megmunkálási feladatok széles skálájának elvégzésére. Egy csomó extra előnnyel is rendelkeznek, amint azt korábban kifejtettük a cikkben, hogy egy robot felülmúlja a CNC gépet a robotmegmunkálásban?
Van azonban egy probléma. A kemény anyagok kihívást jelentenek egy alacsony merevségű robot számára. Amikor a szerszám egy kemény anyag felületéhez ér, a robot elhajolhat, és a fúrt lyuk pontatlanná válik. Ha nagyobb erőt alkalmazunk a felületre, a probléma csak súlyosbodik – a robot jobban elhajlik, vagy szélsőséges esetekben instabillá válik és ellenőrizhetetlenül rezeg.
A kényszervezérlés jó módja ennek a probléma megoldásának, ha már megértette az alapokat.
Mi az a Force Control?
A robotok alapvetően csak egy fejlett típusú vezérlőrendszer. A többi vezérlőrendszerhez hasonlóan ezeket is visszacsatoló hurkok vezérlik. A robotkarok legáltalánosabb elrendezése az, hogy minden egyes csuklóhoz külön PID vezérlő van, amely biztosítja, hogy a csukló ténylegesen elérje a kívánt pozíciót, amikor utasítást kap arra, hogy elmozduljon.
A robotikában általában kétféle vezérlést használnak: a mozgásvezérlést és az erővezérlést.
Mozgásvezérlés
A robotikában alkalmazott alapvető vezérlési módszer a helyzetszabályozás. Ebben az esetben a robotprogram utasítja a robot minden ízületét, hogy mozogjanak egy pozícióba. A PID-szabályozó az egyes csatlakozásoknál ezután egy helyzetérzékelő jelét használja visszacsatolásként annak érzékelésére, hogy mikor éri el a kívánt pozíciót.
Amikor a robot kap egy Joint Move parancsot, minden ízület a lehető leggyorsabban elmozdul a kívánt pozícióba. Lineáris mozgás vagy körmozgás esetén a robotvezérlő pozícióparancsok sorozatát küldi el a szabályozott útvonal eléréséhez.
A pozíciószabályozás egyike a számos mozgásvezérlési módszernek – a többi a sebességszabályozás és a gyorsulásvezérlés. Ezek mind összefüggenek, mivel a sebesség a pozíció deriváltja, a gyorsulás pedig a sebesség deriváltja.
Erővezérlés
Az erővezérlés végrehajtása bonyolultabb, mint a mozgásvezérlés, mivel a robotszerszámon alkalmazzák, nem csuklónkénti alapon. A robot csuklójához erő-nyomaték érzékelő van rögzítve, amely visszacsatolásként érzékeli a szerszámra kifejtett erőket.
Ahelyett, hogy megpróbálna elérni egy adott pozíciót, az erővezérlő egy adott erőt próbál elérni a szerszámon. A robot egyre nagyobb erőt fog kifejteni a környezetre, amíg el nem éri a kívánt erőt.
Számos erőszabályozási módszer létezik, de a megmunkálási műveleteknél a leggyakoribb a hibrid pozíció/impedancia szabályozás. Amikor a robot szabad térben mozog, ez pontosan ugyanúgy működik, mint a helyzetszabályozás. Ha azonban valaminek ütközik, a robot virtuális rugóként működik – minél távolabbra kerül a robot az utasításban szereplő pozícióból, annál nagyobb erővel próbálja visszaállítani a megfelelő pozícióba. A virtuális rugó merevségének beállításával korlátozza a robot által kifejthető maximális erőt.
Az erővezérlés előnyei a robotmegmunkálásban
Az erőszabályozás gyakran jobb megmunkálási műveleteknél, mert pontosan szabályozható a munkadarab anyagára kifejtett erő. Ez javítja a fúrási művelet minőségét, amint azt a következő példa mutatja.
Képzelje el, hogy kézi fúrógéppel lyukat fúr egy acéllemezbe. A fúrót oda kell igazítani, ahová a furatot el szeretné helyezni.
A két módszer közül melyiket alkalmazná erő alkalmazására?
- Kezdje enyhe nyomással, amíg a lyuk nem kezd kialakulni, majd fokozatosan növelje az erőt.
- Azonnal nyomja be a fúrót a fémbe, amennyire csak tudja.
Remélhetőleg az első lehetőséget választotta.
Miért nem életképes a második lehetőség? Ha már csinált ilyet fúróval, akkor tudni fogja, hogy a fúrófej vagy ellenőrizhetetlenül megcsúszik az anyagon, vagy azonnal eltörik. Az erők több irányban túl nagyok. Vagy a megfelelő kar nem tud ellenállni ezeknek az erőknek, vagy a fúrószár nem.
Ha egy robotot arra utasítanak, hogy csak helyzetszabályozással fúrjon bele egy anyagba, az egyenértékű a második módszer használatával. A robot nem tudja érzékelni az erőket, ezért olyan erősen nyom, amennyire a motorjai képesek.
Az erőszabályozás biztosítja, hogy az alkalmazott erő soha ne érjen el ilyen nagy erőket.
A Force Control használata a RoboDK-ban
Kétféleképpen adhat hozzá erővezérlőt a robotjához a RoboDK-ban. Mivel az erővezérlés egy fejlett vezérlési módszer, megkövetelik a programozás használatát.
1. lehetőség: Hozzon létre egy egyéni utófeldolgozót
Valószínűleg a legegyszerűbb megoldás egy egyedi utófeldolgozó létrehozása a robot számára, és belefoglalni a kényszervezérlési parancsokat.
Az utófeldolgozó az, ami a RoboDK-szimulációt a robot számára érthető kóddá alakítja. Tekintse meg korábbi cikkünket az egyéni utófeldolgozók létrehozásával kapcsolatos információkért.
Ez a lehetőség sokkal egyszerűbb lesz, ha a gyártótól elérhető az erővezérlés a robotod számára. Például a KUKA IIWA rendelkezik egy impedancia vezérlési móddal, amely néhány sornyi kóddal aktiválható.
Ha nincs ilyen lehetőség, akkor vagy meg kell írnia saját erővezérlőjét a robot programozási nyelvén, vagy másik megoldást kell beszereznie a robotgyártó partnerétől.
2. lehetőség: Használja a RoboDK API-t
A második lehetőség az, hogy számítógépét használja a robot közvetlen vezérlésére a RoboDK API-n keresztül. Ez lehetővé teszi, hogy a RoboDK-t mesterként, a robotvezérlőt pedig szolgaként használja a számítógépen.
Ennek az opciónak az az előnye, hogy akkor is használhatja az erővezérlést, ha azt nem a robot gyártója biztosítja. A RoboDK által támogatott nyelvek (Python, C#, C++ és Matlab) használatával számos programkönyvtár és API közül választhat, amelyek megkönnyíthetik a választott vezérlő megvalósítását.
Ez természetesen nem egy „elérhető megoldás”, mivel szinte biztos, hogy elég sok programozást kell elvégeznie ahhoz, hogy a vezérlő megbízhatóan működjön. Ez azonban egy rugalmas lehetőség, és a legtöbb robottal használható.
Szerencsére egyre több robotgyártó biztosít kényszervezérlést robotjai számára, akár saját maguk, akár külső partnereken keresztül. Egy kis kutatással és nem sok programozással a RoboDK segítségével erővezérléssel javíthatja robotja megmunkálásának minőségét.