پس زمینه برنامه:
در پس زمینه "صنعت 4.0" و "ساخت چین 2025"، به منظور انطباق با ویژگی های سریع در حال تغییر صنعت مدرن و برآورده کردن نیازهای پیچیدگی فزاینده، ربات ها نه تنها باید بتوانند موارد تکراری را تکمیل کنند. برای مدت طولانی پایدار کار کنید، اما در عین حال هوشمند، شبکه ای، باز و سازگار با کامپیوتر باشید.
به عنوان یکی از جنبه‌های مهم توسعه و نوآوری مستمر روبات‌های صنعتی، فناوری آموزش به سمت تسهیل برنامه‌نویسی آموزش سریع و افزایش قابلیت‌های همکاری انسان و ماشین در حال توسعه است. جعبه آموزشی سنتی که بیشترین کاربرد را دارد، اپراتور را ملزم به داشتن سطح مشخصی از دانش و تجربه فناوری ربات می‌کند و راندمان تدریس نسبتاً پایین است. در مقایسه با روش آموزش جعبه آموزش، روش آموزش کشیدن نیازی به تسلط اپراتور بر هیچ دانش و تجربه رباتی ندارد و عملیات ساده و سریع است و دوستی و کارایی آموزش را تا حد زیادی بهبود می بخشد.
مفاهیم مرتبط:
1. آموزش کشیدن
به حرکت بازوی عامل در جهت نیروی انسانی تحت کشش اپراتور (انتهای کشش یا کشش بازوی عامل معین) اشاره دارد. این تابع می تواند به راحتی مسیرها را برنامه ریزی کند (برای کارهایی با دقت مسیر فرآیند پایین)، به اپراتورها اجازه می دهد تا مسیرها را بدون نیاز به برنامه نویسی دستی ضبط و بازتولید کنند، آستانه اپراتورها را کاهش می دهد و کارایی را بهبود می بخشد.
2. آموزش کشیدن مبتنی بر حسگر
آموزش کشیدن سنتی بر حسگرهای گشتاور چند بعدی خارجی (شامل نوع پایه، نوع مفصل و نوع انتهایی) ربات تکیه دارد که از اطلاعات گشتاور بدست‌آمده توسط سنسورها برای محاسبه جهت و سرعت حرکت مورد نظر استفاده می‌کنند. اگرچه این روش می تواند دقت کنترل را بهبود بخشد، اما باعث افزایش هزینه ها و ناراحتی در نصب و نگهداری می شود. هزینه سنسورهای با دقت بالا حتی از خود دستگاه نیز بیشتر است.
3. آموزش کشیدن بر اساس کنترل گشتاور برای تعادل نیروی صفر
برای ربات‌های صنعتی صلب، بدون افزایش هزینه‌های ساخت و نگهداری، با کمک مدل دینامیکی ربات، کنترل‌کننده می‌تواند گشتاور لازم برای کشیدن ربات را در زمان واقعی محاسبه کند و سپس این گشتاور را در اختیار موتور قرار دهد. رباتی که به طور موثر به اپراتور در کشیدن کمک می کند و الزامات تعامل خوب انسان و ماشین را برآورده می کند.
روش های کنترل:
روش‌های مختلفی برای کنترل حرکت یک سری بازوهای رباتیک وجود دارد که از میان آنها سه روش نشان‌دهنده وجود دارد: کنترل دو حلقه تو در تو مستقل، حلقه مضاعف تو در تو مستقل به اضافه کنترل جبران گرانش/اصطکاک، کنترل گشتاور محاسبه‌شده و کنترل آموزش کشیدن. . در زیر مقایسه مختصری آورده شده است:
1. کنترل حلقه دوگانه تو در تو مستقل: به استفاده از دو کنترل حلقه بسته مجزا برای هر مفصل اشاره دارد که حلقه کنترل بیرونی حلقه کنترل زاویه اتصال و حلقه کنترل داخلی حلقه کنترل سرعت زاویه ای مفصل است. این روش اولین روش کنترل ربات است که فقط از دیدگاه کنترل موتور ساده و بدون در نظر گرفتن تغییرات بار موتور با حرکت شروع می شود، بنابراین این روش دقت ردیابی ضعیفی دارد.
2. حلقه مضاعف تو در تو مستقل با کنترل جبران گرانش/اصطکاک: بر اساس کنترل دو حلقه تو در تو مستقل، جبران پیشخور گرانش و اصطکاک مستقیماً به انتهای خروجی گشتاور اعمال می شود. این الگوریتم عوامل اصلی گشتاور، گرانش و اصطکاک را در نظر می گیرد، زیرا این دو گشتاور سهم زیادی از تمام گشتاورهای ربات را در شرایط کاری عادی به خود اختصاص می دهند. در سرعت های بالاتر، گشتاور شتاب، نیروی گریز از مرکز و گشتاور نیروی کوریولیس را نیز می توان اضافه کرد (معمولاً این کار انجام نمی شود زیرا نویز شتاب زاویه ای به دست آمده از اختلاف سنسور بسیار زیاد است). این روش کنترلی بیشتر در ربات‌های صنعتی استفاده می‌شود که روش واقعی اتخاذ شده در این مورد است.
3. کنترل گشتاور محاسبه شده: این حالت کنترل بر این فرض استوار است که مدل دینامیکی بسیار دقیق است. پس از اینکه گشتاور گرانشی، نیروی کوریولیس، گشتاور نیروی گریز از مرکز و گشتاور اصطکاکی به پیشخور اضافه شد، سیستم را می توان به یک سیستم درجه دوم ساده کرد. سپس سیستم مرتبه دوم را می توان با تنظیم ضریب زاویه و بازخورد سرعت زاویه ای در حالت میرایی بحرانی قرار داد و سیستم کنترل ربات عملکرد کنترل خوبی دارد. دشواری این روش کنترلی در این است که بتوان مدل را با دقت کافی ایجاد کرد، که یکی از جهت گیری های معمول تحقیق است.
4. آموزش کشیدن: آموزش عبارت است از جبران گشتاور سنگین و گشتاور اصطکاکی با توجه به موقعیت و سرعت فعلی و سپس بازوی عامل در جهت نیروی وارد شده توسط فرد حرکت می کند.