Құрылымдық деформацияға бейімделу: робот кинематикасының өзгерістерін өтеудің заманауи әдістері
Кіріспе
Өнеркәсіптік роботтардың дәлдігіне қойылатын талаптар артуы жағдайында құрылымдық деформацияларды өтеу мәселесі ерекше өзектілік алуда. Жылулық қателіктер (қызу салдарынан пайда болатын қателер) қозғалтқыштар, подшипниктер және қоршаған орта температурасының өзгеруі сияқты ішкі және сыртқы жылу көздері салдарынан робот компоненттерінің термиялық бұрмалануы мен кеңеюінен туындайды. Сонымен бірге механикалық жүктемелер жүйенің кинематикалық параметрлеріне (қозғалыс пен позициялау параметрлері) айтарлықтай ықпал етеді.
Деформацияның негізгі көздері
1. Жылулық деформациялары
Негізгі мәселелердің бірі параллель механизмдердің (бірнеше жетек бір мезгілде қозғалысты басқаратын роботтар) буындарының термиялық кеңеюінен туындайтын температуралық қателік болып табылады. Зерттеулер субмикрометрлік дәлдік роботтарымен (миллиметрдің мыңдаған бөлігіндегі дәлдік) жұмыс істегенде термиялық кеңею дәлсіздіктің ең маңызды көзі екенін көрсетеді.
2. Жүктеме астындағы механикалық деформациялар
Артық байланыстары бар роботтарда (қосымша тіреулері немесе жетектері бар құрылымдар) геометриялық қателіктер болған кезде ішкі күштер туындайды, олар артық шектеулер салдарынан деформацияға әкеледі. Бұл механикалық өңдеу операцияларын (фрезерлеу, бұрғылау және т.б.) орындайтын өнеркәсіптік роботтар үшін ерекше маңызды.
Өтеудің заманауи тәсілдері
Кеңейтілген кинематикалық модельдер (қозғалыстың математикалық сипаттамалары)
Заманауи зерттеулер роботтардың деформация сипаттамаларына жақсырақ сәйкес келетін тікелей геометриялық модель жасау үшін жаңа параметрлерді қамтиды. Мұндай тәсіл жылулық қателіктерді түзету алгоритміне өтеуді біріктіруге мүмкіндік береді.
Динамикалық өтеу әдістері (нақты уақыттағы қателіктерді түзету)
Тәжірибе жүзінде жылулық өтеу атқарушы органдардың (роботтың жұмысшы бөліктерінің) позициялық қателігін 0,1 мм-ден аз мөлшерге түзетуге мүмкіндік беретіні дәлелденді. Бұл жылулық әсер модельдерін және нақты уақыттағы өтеу стратегияларын әзірлеу арқылы қол жеткізіледі.
Деформацияны ескеретін калибрлеу (бұрмаланулар түзетілген робот баптауы)
Тәжірибелік нәтижелер ұсынылған калибрлеу әдістері қарапайым кинематикалық калибрлеумен салыстырғанда робот дәлдігін айтарлықтай жақсартатынын көрсетеді. Мұнда D-оптималды жобалау (математикалық оңтайландыру әдістерінің бірі) A және E-оптималды конструкцияларға қарағанда аз позициялық қателікті қамтамасыз етеді.
Практикалық шешімдер
Деформацияны жоғары дәлдікпен болжау
Өнеркәсіптік роботтар жоғары икемділігі, үлкен жұмыс кеңістігі арқасында үлкен күрделі құрылымдық бөлшектерді механикалық өңдеу үшін перспективалы нұсқа болып табылады, бірақ қаттылық деформацияларын (жүктеме астында иілу мен қисаюды) дәл болжауды талап етеді.
Икемділік қателіктерін өтеу (конструкцияның иілгіштігінен туындайтын қателіктерді түзету)
Фрезерлеу кезінде буын қаттылығының белгісіздігі бар атқарушы робот икемділігінің қателіктерін өтеу үшін аналитикалық модельдер әзірленді, бұл Delta типті параллель роботтар (үшбұрышты конструкциясы бар жылдам манипулятор роботтар) үшін ерекше өзекті.
Талқылауға арналған мәселелер
- Көпфакторлы өтеуді біріктіру: Жылулық және механикалық деформацияларды өтеуді бірыңғай басқару жүйесінде қалай тиімді біріктіруге болады?
- Нақты уақыт пен дәлдік: Әртүрлі қолданулар үшін есептеу жылдамдығы мен өтеу дәлдігі арасындағы қандай компромисс оңтайлы?
- Бейімделу алгоритмдері: Алдын ала калибрлеусіз пайдалану жағдайларының өзгеруіне бейімделетін өздігінен оқитын жүйелер жасау мүмкін бе?
- Деградацияны болжау: Робот пайдалану процесінде қаттылық сипаттамаларының (беріктік қасиеттерінің) ұзақ мерзімді өзгерістерін қалай ескеру керек?
- Экономикалық тиімділік: Қандай өтеу әдістері дәлдіктің жүзеге асыру шығындарына ең жақсы қатынасын қамтамасыз етеді?
Қорытынды
Құрылымдық деформацияға бейімделу заманауи робототехниканың басты техникалық мәселелерінің бірі болып қалуда. Өнеркәсіптік робот құрылымына термиялық кеңеудің әсерін өтеу тәсілдері роботтың суық және жылы жағдайлардағы қайталанушылық айырмашылықтарын азайтуға мүмकіндік береді (әртүрлі температуралардағы бірдей дәлдікті қамтамасыз ету). Осы мәселенің сәтті шешімі кеңейтілген модельдеу әдістерін, нақты уақыттағы өтеу алгоритмдерін және бейімделу басқару жүйелерін біріктіретін кешенді тәсілді талап етеді.
Дисклаймер
Маңызды ескерту: Бұл мақала тек білім беру және ақпараттық мақсатта ұсынылған. Автор мақалада сипатталған технологиялар, әдістер немесе шешімдерді қолдану нәтижесінде туындайтын кез келген тікелей немесе жанама салдарлар үшін жауапкершілік алмайды.
Кәсіби консультация: Өнеркәсіптік роботтарда деформация өтеу жүйелерін енгізу машина жасау, автоматтандыру және программалау салаларында терең білімді талап етеді. Кез келген техникалық шешімдерді қолданбас бұрын білікті мамандармен кеңесуді және бақыланатын жағдайларда мұқият тестілеуді қатты ұсынамыз.
Қауіпсіздік: Өнеркәсіптік роботтармен жұмыс денсаулық пен өмір үшін қауіп төндіруі мүмкін. Барлық жұмыстар тек дайындалған персоналмен қауіпсіздік техникасы талаптары мен қолданыстағы стандарттарды (ISO 10218, ISO/TS 15066 және т.б.) сақтай отырып орындалуы керек.
Ақпараттың өзектілігі: Робототехника саласындағы технологиялар жылдам қарқынмен дамиды. Ұсынылған ақпарат жариялану кезеңінде өзекті және ескіруі мүмкін. Ғылыми әдебиеттер мен техникалық стандарттардағы жаңартуларды жүйелі түрде тексеруді ұсынамыз.
Зияткерлік меншік: Сипатталған әдістер мен технологияларды пайдалану кезінде үшінші тұлғалардың патенттері мен авторлық құқықтарымен байланысты ықтимал шектеулерді ескеру қажет.
Дереккөздер
- Compensation of thermal deformation of a hybrid parallel kinematic machine – ScienceDirect
- Thermal effect model analysis and dynamic error compensation of industrial robot – ResearchGate
- THERMAL DEFORMATION ANALYSIS OF ABB IRB 140 INDUSTRIAL ROBOT – ResearchGate
- Influence of Drift on Robot Repeatability and Its Compensation – MDPI
- Dynamic error compensation for industrial robot based on thermal effect model – ScienceDirect
- Nongeometric error identification and compensation for robotic system by inverse calibration – ScienceDirect
- High-accuracy prediction and compensation of industrial robot stiffness deformation – ScienceDirect
- Improving Machining Accuracy with Robot Deformation Compensation – ResearchGate
- Kinematic calibration of over-constrained robot with geometric error and internal deformation – ScienceDirect
- Thermal calibration of a 3 DOF ultra high-precision robot operating in industrial environment – IEEE Xplore
- Compliance error compensation of a robot end-effector with joint stiffness uncertainties for milling – ScienceDirect