Comhthionól Robotic de Leasanna Sreanga Feithicleach

Tugann taighde nua le fios gur féidir róbait sé-ais a úsáid chun úmacha sreangaithe feithicleach a shuiteáil.

Le Xin Yang

Foinse: https://www.assemblymag.com/articles/92264-robotic-assembly-of-automotive-wire-harnesses

Déanann airm robot il-ais raon leathan próiseas i ngléasraí cóimeála feithicleach, lena n-áirítear péinteáil, táthú agus ceanglóir.

Mar sin féin, fiú le dul chun cinn sa teicneolaíocht uathoibrithe, ní féidir roinnt próiseas a chur i gcrích fós gan cóimeálaithe daonna oilte. Tasc amháin den sórt sin a bhí deacair do róbait go traidisiúnta é úmacha sreinge a shuiteáil i gcarranna.

Rinneadh roinnt taighde roimhe seo a bhaineann leis na fadhbanna a bhaineann le láimhseáil rudaí líneacha dífhoirmithe, mar shreang nó feadánra, le róbait. Dhírigh go leor de na staidéir seo ar conas déileáil le trasdul topological rudaí líneacha deformable. Rinne siad iarracht róbait a ríomhchlárú chun snaidhmeanna a cheangal nó lúba a chruthú le rópa. Chuir na staidéir seo teoiric snaidhm matamaitice i bhfeidhm chun cur síos a dhéanamh ar thrasdulta toipeolaíochta an rópa.

Sna cuir chuige seo, déantar réad líneach in-dífhoirmithe i dtrí thoise a theilgean ar dtús i bplána déthoiseach. Is féidir cur síos maith a dhéanamh ar an teilgean san eitleán, a léirítear mar chuair thrasnaithe, agus é a chóireáil trí úsáid a bhaint as teoiric snaidhm.

Sa bhliain 2006, d'fhorbair foireann taighde faoi cheannas Hidefumi Wakamatsu, Ph.D., ó Ollscoil Osaka sa tSeapáin modh chun réada líneacha dífhoirmithe a shnaidhmeadh agus a bhaint le róbait. Sainmhínigh siad ceithre oibríocht bhunúsacha (ina measc, tá trí cinn comhionann le bogann Reidemeister) atá riachtanach chun trasdul idir aon dá stát trasnaithe sreinge a chríochnú. Thaispeáin na taighdeoirí gur féidir aon oibríocht snaidhmthe nó neamhshnaidhmthe is féidir a dhianscaoileadh in aistrithe seicheamhacha topological a bhaint amach trí úsáid a bhaint as meascán seicheamhach de na ceithre oibríocht bhunúsacha seo. Fíoraíodh a gcur chuige nuair a bhí siad in ann róbat SCARA a ríomhchlárú chun rópa a cuireadh ar dheasc a shnaidhmeadh.

Mar an gcéanna, d'fhorbair taighdeoirí faoi stiúir Takayuki Matsuno, Ph.D., ó Ollscoil Prefectural Toyama in Imizu, an tSeapáin, modh chun rópa a shnaidhmeadh i dtríthoiseach ag baint úsáide as dhá arm robot. Choinnigh róbat amháin deireadh an rópa, agus chuir an ceann eile snaidhm é. Chun seasamh tríthoiseach an rópa a thomhas, baineadh úsáid as fís steirió. Déantar cur síos ar staid an snaidhm ag baint úsáide as malairtí snaidhm in ionad bogann Reidemeister.

Sa dá staidéar, bhí na robots feistithe le gripper comhthreomhar clasaiceach, dhá mhéar a raibh ach céim amháin saoirse.

In 2008, léirigh foireann taighde faoi stiúir Yuji Yamakawa ó Ollscoil Tóiceo teicníc chun rópa a shnaidhmeadh ag baint úsáide as róbat atá feistithe le lámh ilmhéar ardluais. Le gripper níos dexterous - lena n-áirítear fórsa agus braiteoirí chasmhóiminte suite ar na méara - éiríonn oibríochtaí ar nós "permutation rópa" indéanta, fiú le lámh amháin. Tagraíonn permutation rópa d'oibriú áiteanna dhá rópa a mhalartú trí iad a chasadh agus na rópaí á bpionnú idir dhá mhéar.

Dhírigh tionscadail taighde eile ar fhadhbanna a réiteach a bhaineann le láimhseáil robotic ar rudaí líneacha deformable ar an líne tionóil.

Mar shampla, d'fhorbair Tsugito Maruyama, Ph.D., agus foireann taighdeoirí ag Fujitsu Laboratories Ltd. i Kawasaki, an tSeapáin, córas láimhseála sreang le haghaidh líne cóimeála a dhéanann páirteanna leictreacha. Baineadh úsáid as lámh róbait chun cáblaí comhartha a chur isteach sna claspaí. Bhí dhá theicneolaíocht ríthábhachtach chun a gcóras a chumasú oibriú: teilgeoir solais léasair ilphleanach agus córas fís steirió.

D'fhorbair Jürgen Acker agus taighdeoirí ag Ollscoil Teicneolaíochta Kaiserslautern sa Ghearmáin modh chun fís meaisín 2D a úsáid chun a chinneadh cén áit agus conas a théann réad líneach dífhoirmithe (cábla feithicleach sa chás seo) i dteagmháil le rudaí sa chomhshaol.

Bunaithe ar an taighde seo go léir, rinneamar iarracht córas praiticiúil róbait a fhorbairt chun úmacha sreinge a shuiteáil ar líne cóimeála feithicleach. Cé gur forbraíodh ár gcóras sa tsaotharlann, déantar tagairt do na coinníollacha go léir a úsáideadh inár dturgnaimh ó ghléasra gluaisteán fíor. Ba é an sprioc a bhí againn ná féidearthacht theicniúil córais dá leithéid a léiriú agus réimsí a chinneadh ina bhfuil gá le tuilleadh forbartha.

Tionól Úim Wire

Is éard atá i úim sreang feithicleach ná cáblaí iolracha atá fillte le téip leictreach. Tá struchtúr crann aige agus tá gach brainse ceangailte le hionstraim ar leith. Ar an líne tionóil, déanann oibrí an leas a bhaint de láimh le fráma an phainéil ionstraime.

Tá sraith teanntáin phlaisteacha ceangailte isteach sa úim sreinge. Comhfhreagraíonn na teanntáin seo le poill i bhfráma an phainéil ionstraime. Baintear greamú an úim amach trí na teanntáin a chur isteach sna poill. Mar sin ní mór do chóras robotic chun an úmach a shuiteáil dhá fhadhb bhunúsacha a réiteach: conas staid úim sreinge a thomhas, agus conas é a láimhseáil.

Tá airíonna fisiceacha casta ag úim sreinge. Le linn tionóil, taispeánann sé dífhoirmiúchán leaisteacha agus dífhoirmiúchán plaisteach araon. Fágann sé sin go bhfuil sé deacair múnla beacht dinimiciúil a fháil.

Córas Fréamhshamhail

Is éard atá inár gcóras cóimeála úmacha fréamhshamhlacha ná trí róbait dhlúth sé-ais atá suite os comhair fráma painéil ionstraim. Cuidíonn an tríú róbat leis an úim a shuíomh agus a thapú.

Tá gach robot feistithe le gripper comhthreomhar dhá mhéar le céim amháin saoirse. Tá dhá eangú ag na méara gripper: ceann amháin chun na teanntáin úmacha a choinneáil, an ceann eile chun codanna den úim féin a choinneáil.

Tá dhá ceamara CCD agus braiteoir raon léasair feistithe ag gach críoch-éifeachtaí freisin. Tá faid fócasacha éagsúla ag an dá cheamara chun doimhneacht mhór páirce a sholáthar. Úsáidtear an braiteoir raon léasair nuair is gá tomhas beacht go dtí teascán sreinge. Timpeall na cille oibre, tugann 10 gceamara breise suímh sheasta aghaidh ar an limistéar oibre ó threoracha éagsúla. Lena n-áirítear na ceamaraí atá suite ar na héifeachtóirí deiridh, tá 16 ceamara físe san iomlán fostaithe ag ár gcóras.

Baintear aitheantas den úmach le fís meaisín. Tá clúdach plaisteach saindeartha ceangailte de gach clamp úim. Tá patrúin geoiméadracha ag na clúdaigh a léitear le bogearraí ARToolKit. Dearadh na bogearraí foinse oscailte seo ar dtús le haghaidh feidhmchláir réaltachta méadaithe. Soláthraíonn sé sraith leabharlann atá éasca le húsáid chun na marcóirí a bhrath agus a aithint. Léann an ceamara na marcóirí chun suíomh coibhneasta an úmacha a chinneadh.

Tá a phatrún geoiméadrach féin ag gach clúdach clamp. Insíonn an patrún don rialtóir robot suíomh coibhneasta an úmacha sa spás, chomh maith le faisnéis maidir leis an gcuid sin den úim (amhail an áit ar cheart an mhír sin a chur ar fhráma an phainéil).

Soláthraíonn na ceamaraí seasta timpeall na cille oibre faisnéis garbh faoi gach clamp úim. Déantar suíomh clamp úim ar leith a mheas trí shuíomh na dteanntán cóngarach a idirshuí. Treoraítear an t-éifeachtóir deiridh chun druidim leis an gclamp sprice le faisnéis suímh a fhaightear ó na ceamaraí seasta – go dtí go mbeidh ceamara na láimhe in ann an sprioc a aimsiú. Ón nóiméad sin, is é ceamara na láimhe amháin a sholáthraíonn treoir robot. Cinntíonn an cruinneas a sholáthraíonn an ceamara caol san achar gearr sin greim iontaofa ar na teanntáin.

Úsáidtear próiseas comhchosúil chun teascán dífhoirmithe den úim sreinge a thuiscint. Déantar suíomh na sprice a mheas ar dtús trí staidiúir na dteanntán cóngaracha a idirshuíomh. Ós rud é nach bhfuil an cuar idirshuite beacht go leor chun an robot a threorú, déantar an limistéar measta a scanadh ag an scanóir léasair. Astaíonn an scanóir léas plánach le leithead ar leith. Is féidir suíomh cruinn an deighleog a chinneadh ansin ón bpróifíl fad a fhaightear ón braiteoir léasair.

Déanann na marcóirí tomhas an úim sreinge a shimpliú go mór. Cé gur mhéadaigh clúdaigh an clamp costas an chórais, feabhsaíonn siad go mór iontaofacht an chórais.

Láimhseáil Úim

Tá an clamp úim deartha chun cúpláil le poll i bhfráma an phainéil. Mar sin, tuigeann an gripper clamp ag a bhonn agus cuireann sé a ladhar isteach sa pholl.

Ina theannta sin, tá roinnt ócáidí ann ina bhfuil sé riachtanach deighleog sreang a láimhseáil go díreach. Mar shampla, i go leor próiseas, caithfidh róbat amháin an leas a bhaint as a mhúnlú sula bhféadfaidh róbat eile a chuid oibre a dhéanamh. I gcás den sórt sin, b'éigean do róbat amháin clamp a threorú ionas go bhféadfadh róbat eile teacht air. Ba é an t-aon bhealach chun é seo a dhéanamh ná teascán sreinge in aice láimhe a chasadh.

Ar dtús, rinneamar iarracht an sreang a mhúnlú trína clamp in aice láimhe a chasadh. Mar sin féin, mar gheall ar stiffness torsional íseal na míre sreang, bhí sé seo dodhéanta. I dturgnaimh ina dhiaidh sin, rinne an róbat greim agus lúbadh an mhír sreinge go díreach. Le linn an phróisis seo, déanann na ceamaraí máguaird monatóireacht ar staid an chlampa sprice. Leanfaidh an próiseas lúbthachta ar aghaidh go dtí go mbeidh treoshuíomh an clampa sprice ag teacht le luach tagartha.

Turgnaimh Fhíoraithe

Nuair a d’fhorbraíomar córas tionóil fréamhshamhail, ritheamar sraith turgnaimh chun é a thástáil. Tosaíonn an próiseas nuair a thógann na róbait úim sreinge ó chrochadán. Ansin cuireann siad ocht dteannán úmacha isteach i bhfráma an phainéil. Críochnaíonn an próiseas nuair a fhilleann na robots go dtí an seasamh fuireachais tosaigh.

Cuireann an lámh dheis teanntáin 1, 2 agus 3 isteach. Cuireann an lámh lárnach teanntáin 4 agus 5 isteach, agus cuireann an lámh chlé teanntáin 6, 7 agus 8 isteach.

Cuirtear clamp 3 isteach ar dtús, agus teanntáin 1 agus 2 ina dhiaidh sin. Cuirtear teanntáin 4 go 8 isteach ansin in ord uimhriúil.

Gineadh seicheamh gluaisne na n-arm róbait le bogearraí ionsamhlúcháin. Chuir algartam braite imbhuailte cosc ​​ar na róbait bualadh isteach i rudaí sa chomhshaol nó ar a chéile.

Ina theannta sin, rinneadh roinnt oibríochtaí sa seicheamh gluaisne trí thagairt a dhéanamh do chóimeálaithe daonna. Chun na críche sin, ghlacamar rúin na n-oibrithe le linn tionóil. Áirítear ar na sonraí gluaiseacht an oibrí agus iompar comhfhreagrach an úim sreinge. Ní nach ionadh, is minic a bhí an straitéis tairiscint a ghlac oibrí níos éifeachtaí ná straitéis na róbait.

Rialú Casadh Deighleoga Sreang

Inár dturgnaimh, bhí deacrachtaí againn uaireanta na teanntáin a chur isteach toisc go raibh sé dodhéanta an gripper a shuíomh don tasc. Mar shampla, ba chóir clamp 5 a chur isteach díreach tar éis clamp 4 a shocrú ar an bhfráma. Mar sin féin, thitfeadh an chuid úmacha ar chlé de chlamp 4 i gcónaí, rud a fhágfadh go mbeadh sé deacair don róbat láir clampáil 5 a shuíomh lena chur isteach.

Ba é an réiteach a bhí againn ar an bhfadhb seo ná an deighleog sreinge sprice a réamh-mhúnlú chun tuiscint rathúil a chinntiú. Gcéad dul síos, tá clamp 5 ardaithe ag an robot clé trí ghreim a chur ar an deighleog sreang in aice le clamp 5. Ansin, déantar treoshuíomh clamp 5 a rialú trí staid torsional an deighleog sreang a rialú. Cinntíonn an oibríocht réamh-mhúnlú seo go ndéantar an greim clamp 5 ina dhiaidh sin a fhorghníomhú i gcónaí sa suíomh is oiriúnaí.

Comhar idir Armas

I gcásanna áirithe, teastaíonn comhar daonna idir airm róbat iolracha chun úim sreinge a chur le chéile. Is sampla maith é clamp 1 a chur isteach. Nuair a bheidh clamp 2 curtha isteach, scaoilfidh clamp 1. Tá an spás atá ar fáil chun clamp 1 a chur isteach teoranta, agus tá sé deacair an gripper a shuíomh mar gheall ar an mbaol a bhaineann le bualadh leis an timpeallacht máguaird. Ina theannta sin, mhúin taithí phraiticiúil dúinn gan an oibríocht seo a thosú leis an gcuid sin den sreang ag titim amach, ós rud é go bhféadfadh sé a bheith ina chúis le codanna sreinge a bheith gafa ag an bhfráma máguaird in oibríochtaí ina dhiaidh sin.

Ba é iompar oibrithe daonna a spreag ár réiteach ar an bhfadhb seo. Déanann oibrí daonna comhordú go héasca ar úsáid a dhá lámh chun tasc a chur i gcrích. Sa chás seo, chuirfeadh oibrí isteach go simplí clamp 4 le lámh amháin, agus ag an am céanna ag coigeartú suíomh na deighleog sreang leis an láimh eile. Rinneamar na róbait a ríomhchlárú chun an straitéis chéanna a chur i bhfeidhm.

Dífhoirmiúchán Plaisteacha

I gcásanna áirithe, bhí sé deacair an deighleog sreang a réamh-mhúnlú trí dhá robot a fhostú go comhoibríoch. Is sampla maith é an próiseas a bhaineann le clamp 6 a chur isteach. Maidir leis an oibríocht seo, bhíomar ag súil go gcuirfeadh lámh chlé an róbait isteach sa fhráma é, ós rud é gurb é an t-aon lámh robot atá in ann an sprioc a bhaint amach.

Mar a tharla sé, ní raibh an robot in ann teacht ar an clamp ar dtús. Nuair a chinneann an rialtóir nach féidir greim a fháil ar an gclampán, déanfaidh an robot iarracht greim a dhéanamh ar an gcuid sreinge in aice leis an gclampán in ionad greim a fháil ar an clamp féin. Ansin castar agus lúbann an róbat an teascán chun aghaidh an chlampa a chasadh níos mó ar chlé. Is leor deighleog a lúbadh cúpla uair de ghnáth chun a seasamh a athrú. Chomh luath agus a bheidh an deighleog in áit chuí chun greim a fháil, déanfaidh an róbat iarracht eile greim a fháil ar an gclamp sprice.

Conclúidí

Ar deireadh thiar, bhí ár gcóras robotic in ann ocht clampán a shuiteáil isteach i bhfráma an phainéil ionstraim le meán-am 3 nóiméad. Cé go bhfuil an luas sin fós i bhfad ón gceanglas maidir le cur i bhfeidhm praiticiúil, léiríonn sé indéantacht theicniúil tionóil úim sreang robotic.

Ní mór roinnt fadhbanna a réiteach le go mbeidh an córas iontaofa agus tapa go leor le go bhféadfaidh sé feidhmiú praiticiúil sa tionscal. Ar dtús, tá sé tábhachtach go ndéanfaí úmacha sreinge a réamhmhúnlú le haghaidh cóimeála róbait. I gcomparáid le hoibríochtaí snaidhmthe agus neamhshnaidhmthe, tá staid torsional na gcodanna aonair sreinge ríthábhachtach do shuiteáil úmacha sreinge, ós rud é go bhfuil na robots ag láimhseáil páirteanna atá ceangailte leis an úim. Ina theannta sin, chuideodh gripper atá feistithe le céim shaoirse casta le suiteáil úmacha.

Chun luas an phróisis a fheabhsú, ba cheart aird a thabhairt ar iompar dinimiciúil na sreinge. Tá sé seo soiléir sna staidéir scannán ar oibrithe oilte ag cur úmacha sreinge isteach. Úsáideann siad an dá lámh agus gluaiseacht oilte chun luascadh dinimiciúil na sreinge a rialú agus ar an gcaoi sin constaicí máguaird a sheachaint. Agus cóimeáil robotic á gcur i bhfeidhm le luas den chineál céanna, beidh gá le cur chuige speisialta chun iompar dinimiciúil na sreinge a chosc.

Cé go bhfuil go leor de na cineálacha cur chuige a úsáidtear inár dtaighde simplí, d'éirigh linn cóimeáil uathoibríoch a léiriú lenár gcóras fréamhshamhail róbatach. D’fhéadfadh uathoibriú a bheith ann leis na cineálacha tascanna seo.