Robotowe porady techniczne: jak zmienić trajektorię robota za pomocą zewnętrznej siły?

Jedną z podstawowych zalet robotów przemysłowych oprócz prędkości jest ich precyzja – dosięgną one zamontowanym narzędziem dokładnie tam, gdzie programista chce, aby ono się znalazło.

Ale w niektórych zastosowaniach i sytuacjach potrafi to być problematyczne. Jeżeli robot otrzyma polecenie ruchu do jakiejś pozycji, ale nastąpiło przesunięcie detalu lub miejsca odkładania, może dojść do kolizji.

Podobnie wygląda sytuacja, gdy robot musi włożyć detal do ciasno pasowanego gniazda. Robot nie jest świadomy swojego otoczenia i nie może wyczuć delikatnego oporu, kiedy odkłada detal. Ludzkie ręce są pod tym względem bardziej wszechstronne. Często w takich aplikacjach nie stosuje się robotów, ponieważ taka czynność jest dla nich trudniejsza do osiągnięcia niż dla człowieka.

Jeśli chcemy, aby robot pod wpływem zewnętrznej siły korygował swoją trajektorię, to można użyć narzędzia opracowanego przez Kawasaki Robotics – Real Time Path Modification. Jak sama nazwa wskazuje, funkcja ta pozwala na modyfikowanie trasy robota w czasie rzeczywistym. Wykorzystując tę funkcję można z powodzeniem wkładać elementy do ciasno pasowanych otworów, gdyż robot wyczuje opór i zmieni swoją trajektorię.

Rozwiązanie takie można uzyskać na wiele sposobów, ale najprostszym jest wykorzystanie czujnika siły. Należy go zamontować jako element pośredni, pomiędzy narzędziem wykonawczym a flanszą robota. W ten sposób wszelkie siły i momenty oddziałujące na narzędzie zostaną zmierzone przez czujnik i przekazane do robota.

Same czujniki dobrać można do danej aplikacji na podstawie ich gabarytów oraz zakresów mierzonych sił i momentów. Aktualne wartości muszą być przekazywane na bieżąco do robota, w najlepszym przypadku bezpośrednio za pomocą jednego z dostępnych protokołów przemysłowych.

Jeśli chcemy skorzystać z takiego rozwiązania, należy w kontrolerze robota uruchomić dodatkową opcję RTPM i oprogramować jej działanie. Do prawidłowego działania potrzebny jest jeden wątek równoległy, w którym na bieżąco analizowane są i modyfikowane przesunięcia na bazie odczytów z czujnika.

W głównym wątku robot wykonuje ruch, który ma ulegać modyfikacjom. Przed wykonaniem tego ruchu należy uruchomić obsługę korekty odpowiednią komendą, a po wykonaniu danego ruchu lub sekwencji ruchów funkcję wyłączyć. Wtedy nie dojdzie do sytuacji, że zmodyfikowana zostanie nie ta trajektoria, która powinna. Gdy funkcja jest aktywna, a w wątku równoległym zostanie wpisana wartość przesunięcia, to robot wykona korektę w zadanym kierunku w układzie współrzędnych bazowym lub narzędzia.

Kierunki można dowolnie łączyć, korygując ruch lub orientację narzędzia we wszystkich 3 osiach lub wyizolować i przeprowadzić modyfikację wyłącznie w jednym kierunku. Dzięki dodatkowym komendom możemy ustalić ograniczenia szybkości modyfikacji – czyli ile milimetrów/stopni na sekundę maksymalnie może wynosić korekta. Dzięki temu robot będzie w stanie korygować swój ruch, jeśli natrafi na opór, czyli np. dopasować się do ciasno pasowanego otworu bez zbytniego nadwyrężania serwonapędów.

Dodatkowo – jeśli robot mimo wszystko nie będzie w stanie znaleźć miejsca docelowego – to można go tak zaprogramować, aby zwrócił błąd i się zatrzymał, zamiast zniszczyć narzędzie, próbując dojechać do pozycji docelowej.