Poleruj z użyciem nowej serii robotów Universal Robots

Jakie korzyści płyną z wbudowanego czujnika siły w robocie Universal Robots e-Series?

Istnieje wiele elementów, które odróżniają roboty współpracujące Universal Robots e-Series od serii CB3.1. Są to między innymi lżejsza skrzynka sterownicza, większa liczba funkcji bezpieczeństwa, czy też większa dokładność (wszystkie różnice między seriami znajdziecie tutaj). Ta ostatnia wynika bezpośrednio z najważniejszej zmiany charakteryzującej nową generację cobotów – zastosowanie wbudowanego czujnika siły w kołnierzu robota. Pozwala on na uzyskanie znacznie dokładniejszych odczytów wartości siły, którą obciążony jest cobot. W poprzedniej serii dokładność odczytów wynosiła ok. 10 N. Nowa generacja robotów współpracujących gwarantuje odczyty z dokładnością ok. 3,5 N.

Korzyści ze stosowania czujnika siły i momentu

Zastosowanie wbudowanego czujnika siły i momentu wpływa na precyzję ruchów wykonywanych przez cobota. Obliczenia przeprowadzane przez układ sterujący są dokładniejsze, a co za tym idzie, robot jest także mniej podatny na uszkodzenia. Seria e robotów współpracujących Universal Robots umożliwia użytkownikowi także automatyczne obliczenie środka ciężkości oraz ciężaru elementów zamontowanych na kołnierzu cobota. Ułatwia oraz usprawnia to pracę i programowanie.

Zmiany opisane powyżej to nie wszystkie zalety zastosowania nowej generacji robotów Universal Robots. Największym wprowadzonym usprawnieniem jest działanie trybu Siła. Jest to jeden z czterech zaawansowanych szablonów, które zostały wprowadzone przez producenta do usprawnienia działania typowych programów cobota. Pozostałe to Paleta, Wyszukaj oraz Śledzenie Przenośnika.

Dzięki wyżej wymienionym cechom roboty współpracujące Universal Robots idealnie sprawdzają się w aplikacjach wymagających nienagannej czy też wręcz nadludzkiej precyzji. Cobot może pracować z taką samą dokładnością przez całą dobę, 7 dni w tygodniu. Dla człowieka jest to nieosiągalne.

Poprzez użycie wbudowanego czujnika siły, roboty współpracujące Universal Robots sprawdzają się idealnie w aplikacjach polerowania. Niekiedy siła, którą należy użyć przy polerowaniu delikatnych elementów oscyluje w granicach 10 N. Wtedy błąd względny w robotach serii CB3.1 byłby tak duży, że mogłyby występować kłopoty z osiągnięciem wymaganej dokładności. Takie problemy nie pojawiają się w cobotach nowej generacji.

W jaki sposób rozpocząć?

Programowanie robota w trybie Siła jest łatwym i intuicyjnym zadaniem. Coboty, w przeciwieństwie do klasycznych robotów przemysłowych mają prosty interfejs i język programowania. Również zaawansowane szablony, o których wspomniano wcześniej, nie wymagają specjalistycznej wiedzy programistycznej.

Aby użyć trybu Siła, należy wybrać go z menu po lewej stronie w programie robota. Potem należy dodawać każdy ruch oraz punkt orientacyjny „pod” tym trybem, aby odbywał się on z wymuszeniem zadanej siły w danym kierunku. Jeżeli punkt TCP napotka przeszkodę, będzie na nią naciskał, jeżeli nie, to rozpędzi się do zadanej maksymalnej prędkości.

Podstawowym narzędziem wybieranym w trybie Siła jest układ współrzędnych, wzdłuż lub wokół którego osi będzie definiowało się użycie danych sił bądź momentów. Podstawowe układy to Baza oraz Narzędzie. Układ Baza ma swój początek w podstawie cobota, a układ Narzędzie na jego kołnierzu.

Rys. 1 Układ współrzędnych bazy

Rys. 2 Układ współrzędnych narzędzia

Jeżeli zachodzi potrzeba, w zakładce Instalacja istnieje możliwość zdefiniowania pożądanych przez użytkownika układów. Jest to przydatne, jeżeli chce się operować trybem siły po powierzchni detalu bądź naciskać prostopadle do jego powierzchni.

Rys. 3 Płaszczyzna zdefiniowana przez użytkownika wraz z układem współrzędnych

Rodzaje trybów siły

Tryb Siła dzieli się na cztery typy:

• Prosty – jak sama nazwa wskazuje, najłatwiejszy w użyciu typ trybu Siła robota UR. Siła będzie wywierana tylko wzdłuż osi Z wybranego układu współrzędnych. Można także nadać jej pożądaną wartość w [N].

Rys. 4 Tryb Prosty trybu Siła

• Rama – ten typ umożliwia nadanie trzech składowych sił i trzech składowych momentów sił. Dla każdej składowej można nadać inną wartość. Jeżeli dana składowa nie jest zaznaczona, oznacza to, że tryb Siła w danym kierunku nie będzie działał. Natomiast jeżeli nada się jej wartość 0 N, to cobot w tej osi będzie się zachowywał jak w trybie ruchu swobodnego. Bardzo przydatne w aplikacjach, w których należy dopasować detal do nieregularnego otworu, czy kiedy zachodzi pewna odchyłka dokładności i należy ją zniwelować.

Rys. 5 Tryb Rama trybu Siła

• Punkt – modyfikacja typu Rama. Po jego wybraniu oś Y w trybie Siła będzie zawsze skierowana w kierunku wybranego punktu bądź początku wybranego układu współrzędnych (Rys. 6). Przydatne, gdy chce się użyć robota współpracującego Universal Robots na przykład do aplikacji polerowania kulistych elementów, gdzie ważny jest ciągły nacisk w kierunku środka detalu.

 
Rys. 6 Uproszczony schemat przedstawiający działanie typu Punkt w trybie Siła

• Ruch – najbardziej złożony typ trybu Siła. Podobnie jak typ Punkt jest modyfikacją typu Rama, jednak jej osie ulegają modyfikacji wraz z ruchem wykonywanym przez cobota. Oś x ramy będzie stawała się rzutem kierunku ruchu TCP na płaszczyznę xy wybranego układu współrzędnych. Ten typ jest idealny do wykorzystania, gdy ścieżka ruchu jest skomplikowana, a ważne jest, aby siła była cały czas prostopadła do punktu TCP.

Rys. 7 Uproszczony schemat przedstawiający działanie trybu Ruch w trybie Siła

Aby uniknąć niepotrzebnych kolizji z cennymi niekiedy detalami, producent robotów współpracujących umożliwił przetestowanie trybu Siła przed uruchomieniem programu. Po wybraniu odpowiedniego typu, wartości składowych, układu współrzędnych i naciśnięciu przycisku Test na cobota będą działały siły, które zostały zdefiniowane przez użytkownika.

Każdy typ siły ma swoje zastosowanie i można je dowolnie dostosować do swoich potrzeb. Roboty współpracujące Universal Robots zapewniają elastyczność wdrożenia także w zaawansowanych szablonach takich jak Siła. Należy jednak pamiętać, że dokładność tego trybu w robotach Universal Robots e-Series jest znacznie większa niż w cobotach serii CB3.1.

Dodatkowe rozwiązania

Tę różnicę można zniwelować stosując zewnętrzne czujniki siły, takie jak HEX-E i HEX-H firmy OnRobot. Zapewniają one dokładność pomiaru siły rzędu nawet 0,2 N, co pozwala nawet cobotom nowej generacji na osiągnięcie wyższego poziomu precyzji. Firma OnRobot poprzez pełną kompatybilność czujników z robotami Universal Robots postarała się także o prostotę i funkcjonalność użytkowania. Czujniki te posiadają także dodatkowe funkcje, takie jak zapamiętywanie ścieżki, po jakiej ma poruszać się punkt TCP. O dostępność i cenę zapytaj na roboty@elmark.com.pl.