眾所周知,工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)特別是當(dāng)其在處理大型工件時,可能具有一個大范圍的運動空間。
為了適應(yīng)機(jī)器人系統(tǒng)的最大運動范圍,系統(tǒng)周圍的機(jī)械式防護(hù)裝置便需要擴(kuò)大保護(hù)范圍,用以保證機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)時不會與周邊防護(hù)產(chǎn)生干涉。
顯然,以這樣的理念設(shè)計的防護(hù)結(jié)構(gòu)可能造成資源的極度浪費。如果能應(yīng)用合理的、滿足操作需求的運動限制,我們不僅能夠有效地提高利用率,同時也為操作人員增加了一道安全的屏障。
工業(yè)機(jī)器人的運動范圍很大
限定空間的建立
機(jī)器人系統(tǒng)的限定空間,主要基于周邊的機(jī)械式防護(hù)來建立。
在考慮機(jī)器人的位置、布局并提前評估防護(hù)空間內(nèi)部的危險后再進(jìn)行機(jī)械式防護(hù)的空間設(shè)計,是比較建議的流程。設(shè)計環(huán)節(jié)中,除了要考慮機(jī)器人自身外,還要綜合考慮末端執(zhí)行器、夾具和工件的運動等因素。
限定的空間盡量與操作空間進(jìn)行匹配,用以最大化提高利用率。
建立機(jī)器人的限定空間
限制運動的方法
限制機(jī)器人的運動主要分為兩類:機(jī)械式和非機(jī)械式限位。
■ 機(jī)械硬限位
機(jī)械式的硬限位用以在物理上約束機(jī)器人不超出指定的界限。由于這種類型的限位會與機(jī)器人產(chǎn)生物理接觸,因此需要特別注意:使用這樣的限位方式,應(yīng)當(dāng)保證在碰撞后限位部分不會產(chǎn)生物理形變。
高強(qiáng)度的圍欄作為硬限位
■ 軸及空間的安全軟限位
這是一種非機(jī)械式的軟限位,由內(nèi)置的軟件來確定機(jī)器人的運動極限。軸限位能夠約束機(jī)器人的軌跡;空間限位可以確定專有區(qū)域的幾何形狀。
由于這種類型的限位是由軟件進(jìn)行設(shè)定,因此修改參數(shù)的權(quán)限也應(yīng)當(dāng)受到密碼的嚴(yán)格保護(hù)。
軟件中的安全邊界設(shè)定
■ 結(jié)合傳感器的外部限位裝置
另外一種非機(jī)械式的限位是通過使用外部的傳感器,例如安全的接近開關(guān)、非接觸式編碼開關(guān),甚至安全光幕所構(gòu)成的虛擬屏障,在這些外部傳感器接收到超限的邏輯響應(yīng)時,主動激活機(jī)器人的安全停止信號。
以上兩種非機(jī)械式的限位裝置,由于原理上通過邏輯系統(tǒng)進(jìn)行控制,因此需要額外考慮機(jī)器人的停止響應(yīng)距離。
使用傳感器設(shè)置虛擬屏障
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