إذا كنت تقرأ هذا، فمن المحتمل أنك أمضيت الكثير من الوقت في استكشاف أخطاء تخطيط مسار الروبوت التعاوني سداسي المحاور وإصلاحها، حيث تشاهد الروبوت الخاص بك يهدر الطاقة، أو يفوتك أوقات الدورات، أو يزدحم في منتصف المهمة لأن مساره من النقطة أ إلى النقطة ب هو طريق متعرج أكثر من كونه طريقًا مستقيمًا وذكيًا. كمورد لهذه العناصر الصغيرة، رأيت بنفسي كيف يمكن لتخطيط المسار السيئ أن يقتل المشروع. لقد تلقينا مكالمات من الشركات المصنعة التي اعتقدت أن أداء CR920 الخاص بها كان ضعيفًا، فقط لإدراك أن مسارها تم تحسينه من أجل "السلامة" بدلاً من السرعة والكفاءة. إذا كنت في هذا القارب، دعنا نحلل كيفية تحسين تخطيط مسار الروبوت التعاوني سداسي المحاور دون المبالغة في تعقيده.
أولاً، دعونا نوضح الأمر: لا يقتصر تخطيط المسار للروبوتات التعاونية ذات المحاور الستة على الانتقال من النقطة X إلى النقطة Y فحسب. بل يتعلق أيضًا بحساب كل مفصل وحمولة ومتغير بيئة يجعل الروبوت الخاص بك فريدًا. على عكس الروبوتات الصناعية التي تعيش في أقفاص، يجب أن تعمل الروبوتات التعاونية حول البشر والأجزاء وأحيانًا المعدات الموجودة لديك، لذلك يجب أن يوازن التحسين بين السرعة والسلامة واستخدام الطاقة. أعتقد أن أكبر خطأ أرى أن العملاء يرتكبونه هو التخلف عن المسار المدمج في الروبوت بدلاً من تعديله لمهمتهم المحددة. على سبيل المثال، قد تتحول مهمة الانتقاء والمكان التي تعمل بشكل رائع على جهاز محاكاة إلى فوضى بطيئة ومستهلكة للطاقة على أرضية المتجر لأنك لم تضبط الحمولة البالغة 5 كجم للأجزاء التي تنقلها.
لنبدأ بالأساسيات: ضبط المعلمة الحركية. تحتوي الروبوتات التعاونية ذات المحاور الستة على ستة مفاصل، ولكل منها نطاقها الخاص، والحد الأقصى للسرعة، والتسارع. إذا كنت تستخدم الحدود المشتركة الافتراضية فقط، فإنك تترك الأداء على الطاولة. تتيح لك معظم وحدات التحكم في الروبوتات إمكانية ضبط "مقياس السرعة المشتركة" و"تجانس التسارع"، لكن معظم الناس يضبطونها وينسونها. هذا هو الأمر: التسارع الأعلى ليس دائمًا أفضل. إذا كان مسارك يحتوي على منعطفات ضيقة، فإن تسارع التدوير عاليًا جدًا يمكن أن يؤدي إلى رعشة الروبوت، الأمر الذي لا يهدر الطاقة فحسب، بل يجهد المفاصل أيضًا بمرور الوقت. لدينا عملاء قاموا بتقليل وقت الدورة بنسبة 15% فقط عن طريق طلب التسارع لكل مفصل بدلاً من استخدام الإعداد العام. بالنسبة للروبوتات من سلسلة CR (مثلالروبوت التعاوني CR1400)، وهذا يغير قواعد اللعبة لأن تصميمها الحركي يسمح للمفاصل الفردية بالتحرك بشكل مستقل دون التضحية بالاستقرار العام. تم تصميم إطار CR1400 خفيف الوزن لهذا النوع من الضبط الدقيق، لذلك لا يتعين عليك التنازل عن القوة للحصول على تدفق أفضل للمسار.
التالي: تجنب العوائق الذي يعمل بالفعل (لا، ليس الإعداد الأساسي). تأتي الكثير من أسوأ لحظات تخطيط مسار الروبوت التعاوني من "التوقف العشوائي" عندما يعتقد الروبوت أنه قريب من إنسان، أو يصطدم بجزء مخفي من جهازك. إن خوارزميات تجنب العوائق العامة هي مقاس واحد يناسب الجميع، ولكن إذا قمت بتعيين مساحة العمل الخاصة بك بشكل صحيح، فيمكنك تحسين المسارات لتجنب العوائق بشكل استباقي بدلاً من الاستجابة لها. وإليك الطريقة: استخدم قلادة التعليم الخاصة بالروبوت الخاص بك لتسجيل جميع العوائق الثابتة (الناقلات، ومحطات العمل، وحتى أسلاك الطاقة) في مساحة العمل. تتيح لك معظم وحدات التحكم الروبوتية ذات المحاور الستة الحديثة استيراد هذه الخريطة، بحيث يمكن لمخطط المسار حساب المسار الذي يتخطى تلك العوائق قبل أن يبدأ الروبوت في التحرك. بالنسبة للعوائق الديناميكية (مثل عمل الإنسان في مكان قريب)، قم بتعيين منطقة أمان مخصصة - بدلاً من فقاعة بطول متر واحد حول الروبوت بأكمله، قم بإنشاء منطقة أصغر بالقرب من نقطة الأداة حيث يحدث الاتصال الفعلي. وبهذه الطريقة، لا يبطئ الروبوت سرعته بالنسبة لشخص يقف على بعد مترين، مما يحافظ على كفاءة المسار دون المساس بالسلامة. لقد رأينا هذا يعمل بشكل جيد بشكل خاص مع النماذج الموفرة للطاقة، مثلالروبوت التعاوني الموفر للطاقة CR920لأن تجنب التوقفات غير الضرورية يقلل من استهلاك الطاقة. تم تصميم محرك CR920 لتقليل الطاقة الخاملة، لذلك عندما يتجنب مسارك التوقف المفاجئ، فإنك تحصل على المزيد من التوفير.
ثم هناك تخطيط الحركة للحمولة والأدوات. هذه نقطة عمياء شائعة جدًا. يتغير مسار الروبوت الخاص بك بالكامل اعتمادًا على الأداة التي يحملها ومدى ثقل الحمولة. على سبيل المثال، يغير المقبض الذي يبلغ وزنه 2 كجم مركز الجاذبية (CoG) للمستجيب النهائي، مما يعني أن المفاصل يجب أن تعمل بجهد أكبر لتحريكها. إذا لم تقم بتحديث مخطط المسار باستخدام CoG الجديد، فستحصل على حركة غير متساوية، واستخدام أعلى للطاقة، وحتى دقة أقل. الحل بسيط: عند تبديل الأدوات أو الحمولات، قم بتشغيل معايرة CoG سريعة على الروبوت. معظم النماذج ذات المحاور الستة، مثلالروبوت التعاوني الموفر للطاقة CR620، لديك وظيفة معايرة بنقرة واحدة لهذا الغرض. كان لدينا عميل قام بالتبديل بين قابض فراغ 3 كجم وقابض ميكانيكي 5 كجم وشاهد وقت مساره يقفز بنسبة 20% - حتى أجرى معايرة CoG. وفجأة، أصبح طريقهم سلسًا، وانخفض استخدام الطاقة، ولم يضطروا إلى إعادة تدريس كل نقطة طريق. إن سعة الحمولة المرنة لـ CR620 تجعله مثاليًا لهذه الأنواع من التغييرات السريعة، لذا فإن تحسين المسارات للأدوات المختلفة لا يبدو وكأنه عمل روتيني.
انتظر، دعونا نتحدث عن النعومة. لا، لا أقصد القيادة على طريق سلس، بل أقصد مسار المسار. تتحرك الروبوتات التعاونية ذات المحاور الستة في مسارات خطية أو مشتركة، لكن المسارات الخطية (التي تتحرك بشكل مستقيم من نقطة إلى أخرى) تكون أكثر كفاءة فقط إذا كانت لا تتطلب دورانًا حادًا للمفاصل. قد تبدو المسارات القائمة على المفاصل عشوائية، ولكنها غالبًا ما تؤدي إلى حركة أكثر سلاسة لأنها تعطي الأولوية للنطاق الطبيعي لكل مفصل. أسوأ المسارات هي تلك التي تنتقل بين الحركة الخطية والمفاصل في منتصف المهمة، مما يتسبب في تأرجح الروبوت. تحتوي معظم وحدات التحكم على إعداد "تجانس المسار" الذي يتيح لك ضبط مدى دقة تتبع الروبوت لإحداثيات الطريق. إذا قمت بتحريك هذا إلى أعلى من اللازم، فستكون لديك مسارات خشنة؛ منخفض جدًا، وستضيف مسافة غير ضرورية إلى المسار. نوصي بتعيينها على قيمة تتراوح بين 5-15% لمعظم المهام، ولكن اختبرها باستخدام الروبوت الخاص بك. للوصول لفترة أطول، مثلالروبوت التعاوني CR1600يعد تجانس المسار أكثر أهمية لأن الذراع الأطول يكون أكثر عرضة للتذبذب إذا كانت المسارات خشنة. تم تصميم المدى الممتد لـ CR1600 للحفاظ على الاستقرار حتى مع المسارات السلسة والمحسنة، لذلك لا داعي للقلق بشأن الدقة عند تعديل هذا الإعداد.
خدعة أخرى تم الاستخفاف بها: استخدام المحاكاة قبل النشر. أعلم، أعلم أن "المحاكاة تستغرق وقتًا!" ولكن كم من الوقت تقضيه في إصلاح المسار الذي لا يعمل على الأرض؟ يقدم معظم موردي الروبوتات التعاونية ذات المحاور الستة أدوات محاكاة تتيح لك إدخال مساحة العمل والحمولة والمهام، ثم اختبار خطط المسارات المختلفة دون تحريك جزء واحد. يتيح لك ذلك اكتشاف الاصطدامات أو عدم الكفاءة أو المفاصل المحملة بشكل زائد قبل أن تقوم حتى بإخراج الروبوت من صندوقه. على سبيل المثال، إذا كنت تقوم بإعداد مهمة لحام، فيمكن أن توضح لك المحاكاة أن مسارًا معينًا سيضع ضغطًا كبيرًا على المفصل 3، لذا يمكنك ضبط نقاط الطريق مسبقًا بدلاً من استكشاف الأخطاء وإصلاحها في اليوم الأول. لقد رأينا العملاء يقللون وقت النشر بنسبة 30% فقط باستخدام المحاكاة، وبالنسبة للمهام كبيرة الحجم، فإن ذلك يضيف أموالًا حقيقية. الالروبوت التعاوني CR1300يتكامل بسلاسة مع معظم برامج المحاكاة الشائعة، حتى تتمكن من تعديل المسارات مباشرة من جهاز الكمبيوتر الخاص بك قبل وصول الروبوت.
الآن، دعونا نتناول مسألة تحسين الطاقة على وجه التحديد، لأن هذه نقطة بيع كبيرة لروبوتاتنا التعاونية، وتخطيط المسار هو أسهل طريقة لخفض استخدام الطاقة. لقد قمنا بقياس أن التخطيط السيئ للمسار يمكن أن يجعل الروبوت ذو المحاور الستة يستخدم طاقة أكثر بنسبة 30% من اللازم. كيف؟ من خلال التوقفات غير الضرورية، أو المنعطفات الحادة، أو حركة المفاصل غير الفعالة. الإصلاحات التي تحدثنا عنها سابقًا - المسارات الأكثر سلاسة، وتجنب العوائق، ومعايرة CoG - كلها تقلل بشكل مباشر من استخدام الطاقة. على سبيل المثال، تحتوي موديلاتنا الموفرة للطاقة (CR920 وCR620) على محركات تتكيف مع الحمل، لذلك عندما يتم تحسين المسار الخاص بك، لا تعمل المحركات بجهد أكبر مما تحتاج إليه. ولهذا السبب تعتبر هذه النماذج مناسبة تمامًا للشركات المصنعة الصغيرة والمتوسطة التي ترغب في توفير تكاليف العمالة والطاقة. إذا كنت تتطلع إلى خفض تكاليف التشغيل، فإن تحسين تخطيط المسار هو الخطوة الأولى، وخطوطنا الموفرة للطاقة تجعل ذلك أسهل.
مهلا، دعونا نكن واقعيين، ماذا عن الأخطاء الشائعة التي يرتكبها الناس؟ لقد رأيت عملاء يحاولون تحسين المسارات يدويًا عن طريق تحريك كل نقطة طريق بمقدار 1 سم، وهذا ينجح في المهام البسيطة، ولكن بالنسبة للمهام المعقدة (مثل التعبئة والتغليف أو التجميع)، يعد ذلك مضيعة للوقت. خطأ آخر: تجاهل خوارزميات تخطيط المسار المضمنة في الروبوت. لا، ليس عليك كتابة مسار مخصص من البداية. تحتوي معظم الروبوتات التعاونية الحديثة ذات المحاور الستة على مخططات مسار متقدمة يمكنها التكيف، ولكن يتعين عليك إمدادها بالبيانات الصحيحة. على سبيل المثال، إذا لم تقم بإدخال وزن الحمولة الفعلي، فسيقوم مخطط المسار افتراضيًا بإعداد وزن أقل، مما يؤدي إلى حركة غير فعالة. ولا تنس أيضًا تحديث تخطيط المسار الخاص بك في كل مرة تقوم فيها بتغيير سير العمل الخاص بك. إذا قمت بإعادة ترتيب محطات العمل الخاصة بك، أو تغيير الأجزاء التي تقوم بنقلها، فلن يعمل المسار القديم بعد الآن. نوصي بإجراء فحص المسار كل 3 أشهر، أو بعد أي تغيير كبير في مساحة العمل أو المهام الخاصة بك.
لذا، قم بتجميع كل ذلك معًا: تحسين المعلمات الحركية، ورسم خريطة للعقبات بشكل استباقي، ومعايرة CoG للحمولة/الأدوات، واستخدام مسارات سلسة، واختبار المحاكاة، وتعديل استخدام الطاقة. إنه ليس علم الصواريخ، لكنه يتطلب الاهتمام بالتفاصيل الصغيرة لروبوتك ومهمتك المحددة. إذا كنت لا تزال تواجه صعوبة، أو كنت في السوق للحصول على روبوت تعاوني جديد ذو ستة محاور تم تصميمه لسهولة التحسين، فلدينا مجموعة من النماذج المصممة لتلبية الاحتياجات المختلفة. سواء كنت بحاجة إلى خيار صغير الحجم وموفر للطاقة لمساحات العمل الصغيرة، أو نموذج طويل المدى للمهام الأكبر، فقد تم تصميم خط الروبوتات التعاونية ذات المحاور الستة لدينا لجعل تخطيط المسار أكثر بساطة وكفاءة. لقد أمضينا سنوات في تحسين هذه النماذج لتحقيق التوازن بين السرعة والسلامة وسهولة الاستخدام، لذلك لا يتعين عليك التنازل عن الأداء للحصول على روبوت يعمل لصالح عملك.
إذا كنت مستعدًا للتوقف عن التعامل مع المسارات البطيئة والمهدرة للطاقة والبدء في تحقيق أقصى استفادة من الروبوت التعاوني ذي المحاور الستة، فيمكننا مساعدتك. لقد عمل فريقنا مع مئات الشركات المصنعة لتحسين تخطيط المسار لجميع أنواع المهام، بدءًا من الانتقاء والمكان وحتى التجميع والتعبئة. يمكننا الإجابة على أسئلتك، وتوجيهك عبر أفضل الإعدادات لطرازك المحدد، أو حتى مساعدتك في اختيار الروبوت المناسب لاحتياجاتك. تواصل معنا اليوم لبدء المحادثة - فلنجعل الروبوت الخاص بك يعمل بشكل أكثر ذكاءً، وليس بصعوبة أكبر.
مراجع
- بيلارد، أ.، كراجيك، د. (2019). الاتجاهات والتحديات في التلاعب بالروبوت. علوم الروبوتات، 4(34)، eaau8414.
- جمعية الروبوتات التعاونية. (2022). أفضل ممارسات تخطيط المسار للروبوتات التعاونية ذات المحاور الستة. التقرير الفني للصناعة.
- ليو، H.، وآخرون. (2021). تخطيط المسار الموفر للطاقة للروبوتات الصناعية: مراجعة منهجية. مجلة التصنيع الذكي، 32(5)، 1345-1362.
- ايه بي بي روبوتيكس. (2023). التحسين الحركي للروبوت التعاوني ذو ستة محاور. الدليل الفني للمنتج.
