Революция в роботизированном шлифовании и полировке:технология истирания материала с определением силы для точности

Без технологии определения силы невозможно разработать приложения для полировки и шлифования. (Изображение:Flexiv)

Производственный ландшафт претерпевает трансформацию, вызванную потребностью в инновационных, эффективных и точных технологиях, которые могут эффективно заменить дорогостоящий ручной труд. В этой статье рассматриваются достижения в технологии абразивного истирания материалов Flexiv, уделяя особое внимание шлифовке и полировке, а также использованию технологии контроля силы.

Невидимый герой:точные и надежные датчики силы

Одной из отличительных особенностей, позволяющих автоматизировать процесс истирания материала, являются датчики силы. Обычно они интегрируются в шлифовальные инструменты на конце рычага традиционных коллаборативных роботов и дают роботу возможность чувствовать поверхность, с которой он взаимодействует, и соответствующим образом регулировать силу воздействия на заготовку.

Адаптивные роботы используют ту же базовую технологию, но вместо использования только датчика силы на конце руки они используют точные датчики крутящего момента, которые встроены в каждую из семи степеней свободы адаптивного робота, а также датчик силы на конце руки. Эта конфигурация позволяет обрабатывать данные о силе с нескольких входов, предлагая более детальное и детальное понимание того, как инструмент на конце руки взаимодействует с заготовкой.

Это возможно только благодаря разработке запатентованной технологии определения смещения, которая дает операторам адаптивных роботов два существенных преимущества:

<ли>

Стабильность и точность. Устойчивость к тепловому дрейфу обеспечивает повышенную точность.

<ли>

Долговечность:датчики рассчитаны на миллионы циклов перегрузки и готовы к использованию в промышленности.

По сравнению с обычными тензодатчиками эти важные характеристики обеспечивают надежную работу даже при возникновении колебаний температурного сжатия и расширения, с которыми традиционным датчикам сложно справиться.

Без технологии определения силы невозможно разработать приложения для полировки и шлифования. Очень важно знать, какую силу приложить к объекту, а также учитывать вариации вогнутой и выпуклой поверхности.

Раскрытие гибкости:семисуставная конструкция

При прямом управлении усилием нет необходимости устанавливать дополнительные пассивные или активные устройства податливости между фланцем робота и шлифовальными/шлифовальными машинами. Это делает все шлифовальное решение легче, надежнее, компактнее и экономичнее. (Изображение:Flexiv)

Роботы должны быть такими же гибкими и адаптируемыми, как люди, чтобы эффективно заменить ручной труд. Человеческая рука — это эволюционное чудо с семью точками артикуляции, и именно поэтому адаптивные роботы обычно имеют семь степеней свободы (ГРИП). По сравнению с шестью степенями свободы традиционного коллаборативного робота это дополнительное измерение движения обеспечивает повышенную гибкость и маневренность в сложных операционных условиях.

Поскольку каждое соединение оснащено собственным датчиком крутящего момента, роботу обеспечивается точный контроль над каждой степенью свободы, что повышает общую точность его операций. Эта точность жизненно важна, особенно в таких областях применения, как шлифование.

Эффективность управления усилием также можно улучшить за счет оптимизации конфигурации соединений. С помощью дополнительной глубины резкости робот может использовать наиболее эффективную «суставную» конфигурацию для достижения наилучшей реакции и точности управления усилием.

Чтобы проиллюстрировать важность артикуляции и чувствительности, представьте, что вы вручную шлифуете кусок дерева; Скоординированные движения запястья, локтя и плеча в сочетании с тактильной обратной связью имеют основополагающее значение для процесса шлифования. Если вы попытаетесь шлифовать в толстых перчатках или с обездвиженным локтем, задача станет невероятно сложной и трудоемкой.

Всенаправленное соответствие также имеет решающее значение, особенно для такого оборудования, как ленточные шлифовальные машины, где робот удерживает заготовку. Чтобы поддерживать постоянный контакт между заготовкой и ленточной шлифовальной машиной, робот должен постоянно менять направление силы во время абразивного процесса. (Изображение:Flexiv)

По сути, за счет включения седьмой степени свободы в задачи по абразивному истиранию материала процесс становится не только более простым в согласовании, но и кинематически более эффективным, с повышенным уровнем точности.

Революционная точность с помощью прямого управления силой

Центральное место в процессе истирания материала занимает реализация прямого контроля силы. Этот метод мгновенно преобразует команды усилия в команды крутящего момента сустава, что обеспечивает гораздо более быстрое реагирование на изменения силы. Этот метод заменяет косвенное управление силой, часто используемое коллаборативными роботами, где сила преобразуется в команды скорости сустава, а затем в команды крутящего момента или тока сустава.

Пропуская эти промежуточные этапы, адаптивный робот может значительно уменьшить жесткость в направлении силы, тем самым значительно повышая точность управления силой. Это улучшение имеет решающее значение для задач тонкого шлифования и полировки, где тщательный контроль усилия необходим для достижения превосходного качества поверхности.

При прямом управлении усилием нет необходимости устанавливать дополнительные пассивные или активные устройства податливости между фланцем робота и шлифовальными/шлифовальными машинами. Это делает все шлифовальное решение легче, надежнее, компактнее и экономичнее.

Преимущество всестороннего соответствия

Всенаправленное соответствие дает адаптивным роботам возможность управлять силами во всех направлениях в декартовом пространстве. Это представляет собой улучшение по сравнению с традиционными решениями, которые могут управлять силой только в осевом или радиальном направлениях.

Традиционные роботизированные решения ограничены в этом отношении из-за того, что они полагаются на устройства, обеспечивающие соответствие требованиям. Присущие им конструктивные ограничения ограничивают их выполнением линейных или вращательных движений вдоль или вокруг определенных осей. Хотя эту традиционную технологию все еще можно использовать для выполнения основных абразивных задач, в реальном производстве часто необходим контроль разнонаправленной силы.

Всенаправленное соответствие жизненно важно для сложных задач по истиранию материалов, требующих одновременного контроля силы в нескольких направлениях. Если мы представим себе робота, шлифовающего объект со сложными кривыми и неровными поверхностями, то здесь должно быть нечто большее, чем просто контроль осевой или радиальной силы. Сложные формы требуют ловкости в управлении силой во всех направлениях в трехмерном декартовом пространстве.

Роботы, оснащенные такой всенаправленной податливостью, могут точно определять адаптивность силы в любом кадре центральной точки инструмента (TCP). Эта возможность позволяет динамически регулировать прилагаемую силу относительно рабочего органа робота, повышая универсальность при выполнении сложных задач.

Снижение вибрации необходимо при выполнении задач по абразивному истиранию материалов. Чрезмерная вибрация может повредить детали и значительно сократить срок службы механических систем, особенно в условиях высокой вибрации, таких как шлифование. (Изображение:Flexiv)

Всенаправленное соответствие также имеет решающее значение, особенно для такого оборудования, как ленточные шлифовальные машины, где робот удерживает заготовку. Чтобы поддерживать постоянный контакт между заготовкой и ленточной шлифовальной машиной, робот должен постоянно менять направление силы во время абразивного процесса. Для этого можно установить внешний TCP по отношению к шлифовальной машине, что приведет к постоянному направлению соответствия, даже если поза робота меняется во время работы.

Всенаправленное соответствие — это мощный инструмент, расширяющий спектр задач по абразивному истиранию материалов, которые может выполнять робот. Интеграция расширенного управления усилием и всенаправленной податливостью не только повышает гибкость, но и упрощает процесс калибровки и точной настройки, сокращая время и усилия, затрачиваемые на развертывание и тонкую настройку.

Угол контакта и следование контуру

Программируемые углы контакта позволяют операторам напрямую определять среднюю силу, действующую на поверхность, что является улучшением по сравнению с традиционными методами, где угол контакта влияет на силу. Это имеет большое значение для задач промышленного шлифования, позволяя операторам изменять углы контакта вдоль траектории шлифования, не изменяя настройки управления усилием, тем самым поддерживая постоянное давление.

Следование контуру, еще одно достижение, обеспечивающее всенаправленное соответствие, контрастирует с традиционными системами, которым сложно поддерживать постоянную силу против неправильных форм. Отслеживание контуров позволяет автоматически регулировать направление силы в реальном времени, обеспечивая постоянство нагрузки независимо от контуров поверхности или движений робота.

Эти двойные функции повышают качество результатов обработки абразивного материала и сокращают время, необходимое для настройки траектории. Проще говоря, угол контакта и следование контуру могут сократить время развертывания с часов до минут. Это облегчает процесс развертывания и сводит к минимуму необходимость в постоянных корректировках, позволяя изготавливать детали быстрее и на более высоком уровне, чем это было возможно раньше.

Повышенная долговечность за счет снижения вибрации

Снижение вибрации необходимо при выполнении задач по абразивному истиранию материалов. Чрезмерная вибрация может повредить детали и значительно сократить срок службы механических систем, особенно в условиях высокой вибрации, таких как шлифование.

Flexiv решает эту проблему, снижая вибрацию примерно на 25–50 процентов за счет контроля крутящего момента суставов. Это не только продлевает срок службы оборудования, используемого роботом, но и повышает общее качество заготовки, устраняя «завихрения» на поверхностях, которые может вызвать вибрация во время процесса удаления материала.

Перспективы на будущее

Область робототехники быстро развивается, и последние разработки в области адаптивной робототехники позволили создать революционные решения, которые были просто невозможны при использовании традиционных технологий совместной робототехники.

Роботизированное истирание материалов по-прежнему представляет собой сложную задачу; однако прямой контроль силы, всенаправленное соответствие и снижение вибрации делают эффективные решения осуществимыми и практичными.

Возможность измерения с большей точностью, чем это было возможно ранее, открывает новый диапазон возможностей автоматизации. Когда мы объединяем это с такими платформами, как система искусственного интеллекта NOEMA, практически нет ограничений на то, какие процессы можно автоматизировать.

Автоматизация истирания материалов развивается вместе с развитием аппаратных и интеллектуальных программных решений, знаменуя собой отход от традиционных трудоемких подходов и методов выполнения, которые были распространены всего несколько лет назад.

В будущем автоматизированное истирание материалов может стать таким же обычным явлением, как автоматическое завинчивание винтов или операции захвата и размещения.

Эту статью написал Ран Сюй, менеджер по разработке робототехники, Flexiv Robotics (Санта-Клара, Калифорния). Для получения дополнительной информации посетите здесь  .