αυτόνομο κινητό ρομπότ amr slam navigation αυτοοδηγούμενο ρομπότ μεταφοράς για βιομηχανική διαχείριση υλικών

Βασικές Αρχές Τεχνολογίας 

Η λειτουργία του ρομπότ χειρισμού της σειράς YH βασίζεται στο συντονισμένο έργο τεσσάρων βασικών εξαρτημάτων: 

1. Περιβαλλοντική αντίληψη και τοποθέτηση

- Χρησιμοποιήστε τεχνολογία σύντηξης πολλαπλών αισθητήρων, συμπεριλαμβανομένου ραντάρ λέιζερ, οπτικών αισθητήρων και υπερηχητικών αισθητήρων.

- Η πλοήγηση με λέιζερ SLAM μπορεί να επιτύχει σφάλμα τοποθέτησης ±10 mm και μπορεί να χαρτογραφήσει και να πλοηγηθεί αυτόνομα χωρίς προκαθορισμένους φάρους.

- Η οπτική πλοήγηση SLAM χρησιμοποιεί κάμερες για τον εντοπισμό περιβαλλοντικών χαρακτηριστικών, έχει σχετικά χαμηλό κόστος και είναι κατάλληλη για σενάρια σταθερού φωτισμού. 

2. Σύστημα ελέγχου κίνησης

- Σενάριο ελαφρού φορτίου (≤500kg): Χρησιμοποιεί διαφορική κίνηση ή τροχούς McNamee, υποστηρίζοντας ευέλικτες κινήσεις όπως κίνηση προς τα εμπρός, πλευρική κίνηση και περιστροφή, κατάλληλο για λειτουργίες σε στενά περάσματα.

- Σενάριο βαρέος φορτίου (≥1 τόνος): Χρησιμοποιεί σύστημα κίνησης στο τιμόνι + μηχανισμό ανύψωσης με περόνη, με ικανότητα μεταφοράς έως 5 τόνους ή περισσότερο.

- Ικανό να λειτουργεί σε στενά περάσματα. 

3. Αυτόνομος Σχεδιασμός Διαδρομών

- Υπολογισμός της βέλτιστης διαδρομής μεταφοράς σε πραγματικό χρόνο, με χρόνο απόκρισης μικρότερο από 500ms.

- Όταν πολλά ρομπότ λειτουργούν σε ένα σύμπλεγμα, το σύστημα βελτιστοποιεί αυτόματα τη διαδρομή για να αποφευχθεί η συμφόρηση.

- Όταν συναντά δυναμικά εμπόδια, μπορεί αυτόνομα να αποφασίσει να κάνει παράκαμψη ή να περιμένει αντί απλώς να σταματήσει. 

4. Αποφυγή εμποδίων με σύντηξη πολλαπλών αισθητήρων

- Εξοπλισμένο με ραντάρ λέιζερ 16 γραμμών (οριζόντιο οπτικό πεδίο 270°), συσκευή ανίχνευσης απόστασης από το έδαφος (0,1 - 3m) και αισθητήρα σύγκρουσης (όριο πίεσης ενεργοποίησης 0,5N).

- Μέσω του μηχανισμού αντιστάθμισης τροχιάς, η κάμερα βυθού καταγράφει τα χαρακτηριστικά του εδάφους για βαθμονόμηση θέσης σε πραγματικό χρόνο.

Σύνθεση Βιομηχανικών Ρομπότ

1. Μηχανικό σώμα

Αυτά είναι τα «οστά» και οι «μύες» του ρομπότ, το μέρος που εκτελεί άμεσα την ενέργεια.

1.1 Δομή: Συνήθως αποτελείται από μια βάση, ένα μεγάλο βραχίονα, ένα μικρό βραχίονα, έναν καρπό και μια ακραία φλάντζα.

1.2 Αρθρώσεις και βαθμοί ελευθερίας: Συνδέονται με πολλαπλές αρθρώσεις (περιστρεφόμενες ή κινούμενες), παρέχοντας διαφορετικούς βαθμούς ελευθερίας (DOF). Το βιομηχανικό ρομπότ έξι αξόνων έχει 6 βαθμούς ελευθερίας και προσομοιώνει την ευελιξία ενός ανθρώπινου βραχίονα.

1.3 Τελικός τελεστής: Εργαλείο που εγκαθίσταται στο άκρο του καρπού και βρίσκεται σε άμεση επαφή με το αντικείμενο που χειρίζεται. Όπως λαβίδες (πνευματικές/ηλεκτρικές), βεντούζες, πιστόλια συγκόλλησης, πιστόλια ψεκασμού, κεφαλές λείανσης, κεφαλές κοπής με λέιζερ κ.λπ.

2. Σύστημα κίνησης

Αυτή είναι η «πηγή ενέργειας» των βιομηχανικών ρομπότ και είναι υπεύθυνη για την παροχή της ενέργειας που απαιτείται για την κίνηση διαφόρων αρθρώσεων.

2.1 Σερβοκινητήρες: οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι, παρέχοντας υψηλή ακρίβεια και έλεγχο θέσης και ταχύτητας υψηλής απόκρισης.

2.2 Υδραυλικές/Πνευματικές Συσκευές: Χρησιμοποιούνται σε βαρέως τύπου (υδραυλικές) ή απλές περιπτώσεις σύσφιξης (πνευματικές), αλλά λιγότερο συχνές σε ρομπότ πολλαπλών αξόνων υψηλής ακρίβειας.

2.3 Μειωτής: Συνδέει τον κινητήρα με την άρθρωση για να μειώσει την ταχύτητα, να αυξήσει τη ροπή και να βελτιώσει την ακρίβεια τοποθέτησης.

Βασικά εξαρτήματα: Μειωτής RV (συχνά χρησιμοποιείται για αρθρώσεις βαρέως φορτίου) και μειωτήρας αρμονικών (συχνά χρησιμοποιείται για αρθρώσεις ελαφρού φορτίου ή καρπού).

3. Σύστημα ελέγχου

Αυτός είναι ο «εγκέφαλος» του ρομπότ, ο οποίος επεξεργάζεται πληροφορίες, σχεδιάζει διαδρομές και δίνει οδηγίες.

3.1 Υλικό ελεγκτή: Ένας βιομηχανικός υπολογιστής ή ένας ειδικός πίνακας ελέγχου που περιέχει κυκλώματα CPU, μνήμης και διεπαφής.

3.2 Λογισμικό/Αλγόριθμος Ελέγχου:

3.2.1 Έλεγχος κίνησης: Λύστε αντίστροφη κινηματική και σχεδιάστε τροχιές κίνησης αρθρώσεων για να εξασφαλίσετε ομαλότητα και ακρίβεια.

3.2.2 Λογικός Έλεγχος: Επεξεργασία σημάτων εισόδου και εξόδου (I/O) και συντονισμός της συνεργασίας με άλλες συσκευές (π.χ., μεταφορικές ταινίες, αισθητήρες).

3.2.3 Διεπαφή Ανθρώπου-Μηχανής (HMI): Διδάξτε το Pendant στους χειριστές για να προγραμματίζουν, να εντοπίζουν σφάλματα και να παρακολουθούν την κατάσταση του ρομπότ.

4. Σύστημα αντίληψης

Αυτές είναι οι «πέντε αισθήσεις» του ρομπότ, οι οποίες χρησιμοποιούνται για την απόκτηση πληροφοριών εσωτερικής κατάστασης και εξωτερικού περιβάλλοντος και είναι το κλειδί για την επίτευξη νοημοσύνης.

4.1 Εσωτερικοί αισθητήρες:

4.1.2 Κωδικοποιητής: Ανίχνευση γωνίας και ταχύτητας κινητήρα για την επίτευξη ελέγχου κλειστού βρόχου.

4.1.3 Αισθητήρας ροπής: ανιχνεύει τη δύναμη της άρθρωσης και χρησιμοποιείται για ανίχνευση σύγκρουσης ή έλεγχο δύναμης κατά την άλεση.

4.2 Εξωτερικοί αισθητήρες:

4.2.1 Σύστημα όρασης: βιομηχανική κάμερα, τρισδιάστατος σαρωτής, για προσδιορισμό θέσης, αναγνώριση, ποιοτικό έλεγχο.

4.2.2 Αισθητήρες Δύναμης/Αφής: Τοποθετούνται στο άκρο για συναρμολόγηση ακριβείας ή λείανση με σταθερή δύναμη.

4.2.3 Αισθητήρες ασφαλείας: Lidar, κουρτίνες ασφαλείας, που χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση του περιβάλλοντος προσωπικού και τη διασφάλιση ασφαλούς τερματισμού λειτουργίας.

5. Υποστηρικτικά συστήματα

Αν και δεν είναι βασικό κινούμενο μέρος, είναι απαραίτητο για τη λειτουργία:

5.1 Σύστημα τροφοδοσίας: μονάδα τροφοδοσίας, ρυθμιστής τάσης.

5.2 Σύστημα κυκλώματος αέρα: Παρέχει πεπιεσμένο αέρα στην πνευματική λαβή ή στον κύλινδρο ζυγοστάθμισης.

5.3 Σύστημα ψύξης: Ανεμιστήρας ή συσκευή ψύξης νερού για την αποφυγή υπερθέρμανσης του κινητήρα και του πίνακα ελέγχου.

5.4 Περίφραξη ασφαλείας και κουμπί διακοπής έκτακτης ανάγκης: φυσική προστασία που πληροί τα πρότυπα ασφαλείας.

Τα βιομηχανικά ρομπότ έχουν πλέον διεισδύσει σε όλες σχεδόν τις μεταποιητικές βιομηχανίες. Ο πυρήνας τους είναι: να αντικαταστήσουν τους ανθρώπους στην εκτέλεση επαναλαμβανόμενων, επικίνδυνων και υψηλής ακρίβειας εργασιών. 

1. Οι πιο διαδεδομένες εφαρμογές

1.1 Χειρισμός, φόρτωση και εκφόρτωση

1.1.1 Αυτόματη συλλογή και τοποθέτηση υλικών για εργαλειομηχανές, μηχανές χύτευσης με έγχυση, μηχανές σφράγισης

1.1.2 Μεταφορά υλικών σε αποθήκες και γραμμές παραγωγής

1.2 Συγκόλληση

1.2.1 Σημειακή συγκόλληση και συγκόλληση με τόξο αμαξωμάτων αυτοκινήτων

1.2.2 Συγκόλληση χαλύβδινων κατασκευών, μηχανημάτων κατασκευών και σωλήνων

1.3 Συναρμολόγηση

1.3.1 Στερέωση με βίδες, εγκατάσταση ρουλεμάν, συναρμολόγηση εξαρτημάτων

1.3.2 Συναρμολόγηση ηλεκτρονικών συσκευών 3C, οικιακών συσκευών και εξαρτημάτων αυτοκινήτων

1.4 Λείανση, στίλβωση, αφαίρεση γρεζιών

1.4.1 Επεξεργασία σιδηρικών, εξαρτημάτων μπάνιου, εξαρτημάτων χυτού υπό πίεση, εξαρτημάτων από κράμα αλουμινίου

1.4.2 Αντικατάσταση χειρωνακτικής εργασίας, μείωση των βλαβών που σχετίζονται με τη σκόνη

1.5 Ψεκασμός, επίστρωση

1.5.1 Βάψιμο αυτοκινήτων, οικιακών συσκευών, επίπλων

1.5.2 Αντιεκρηκτικό, ομοιόμορφο, εξοικονόμησης χρώματος

1.6 Παλετοποίηση, συσκευασία

1.6.1 Αυτόματη στοίβαξη χαρτοκιβωτίων, σάκων και βαρελιών

1.6.2 Χρησιμοποιείται συνήθως σε τρόφιμα, ποτά, χημικά, εφοδιαστική αλυσίδα

1.7 Επιθεώρηση, διαλογή

1.7.1 Ρομπότ όρασης: έλεγχος εμφάνισης, μέτρηση διαστάσεων, διαλογή ελαττωματικών προϊόντων

1.7.2 Χρησιμοποιείται ευρέως σε ηλεκτρονικά είδη, τρόφιμα και φαρμακευτικές βιομηχανίες

1.8 Κοπή, επεξεργασία

1.8.1 Κοπή με λέιζερ, κοπή με νερό, κλάδεμα πυλών, διάτρηση

1.8.2 Επεξεργασία αυτοκινήτων, λαμαρίνας, ελαστικού και πλαστικού

2. Κύριες βιομηχανίες εφαρμογών

2.1 Αυτοκινητοβιομηχανία, ο μεγαλύτερος χρήστης: σημειακή συγκόλληση, συγκόλληση με τόξο, συναρμολόγηση, ψεκασμός

2.2 Ηλεκτρονικά 3C, κινητά τηλέφωνα, υπολογιστές: συναρμολόγηση, επιθεώρηση, διανομή κόλλας

2.3 Μηχανήματα κατασκευών, εκσκαφείς, γερανοί: συγκόλληση, λείανση

2.4 Εξαρτήματα και οικιακές συσκευές, κλιματιστικά, ψυγεία, μαγειρικά σκεύη: συγκόλληση, συναρμολόγηση

2.5 Τρόφιμα και φαρμακευτικά προϊόντα: διαλογή, συσκευασία, παλετοποίηση

2.6 Logistics και αποθήκευση: αποσυναρμολόγηση παλετών, φόρτωση και εκφόρτωση

2.7 Σιδηροδρομικές μεταφορές, πλοία, μεταλλικές κατασκευές: συγκόλληση, κοπή

3. Οφέλη από τη χρήση ρομπότ

3.1 Σταθερή ποιότητα και υψηλή συνέπεια

3.2 24ωρη αδιάλειπτη λειτουργία, υψηλή απόδοση

3.3 Μείωση τραυματισμών και επαγγελματικών ασθενειών, αναθυμιάσεων συγκόλλησης, σκόνης λείανσης, υψηλών θερμοκρασιών

3.4 Χαμηλότερο κόστος εργασίας, κατάλληλο για μαζική παραγωγή.

Βελτίωση της Απόδοσης

- 24ωρη αδιάλειπτη λειτουργία, χωρίς περιορισμούς λόγω κόπωσης. Ένα μόνο ρομπότ μπορεί να αντικαταστήσει 2-3 χειρώνακτες εργάτες.

- Μετά την εισαγωγή σε μια συγκεκριμένη αποθήκη ηλεκτρονικού εμπορίου, ο ημερήσιος όγκος επεξεργασίας παραγγελιών αυξήθηκε από 50.000 είδη σε 120.000 είδη, με αποτέλεσμα την αύξηση της αποδοτικότητας κατά 140%.

- Ο χρόνος μεταφοράς μεταξύ σταθμών για τα οχήματα στο εργοστάσιο μειώθηκε από 15 λεπτά σε 5 λεπτά και ο χρόνος κύκλου της γραμμής παραγωγής αυξήθηκε κατά 67%. 

Εξοικονόμηση κόστους

- Η μεσαίου μεγέθους αποθήκη (με 5 ρομπότ) εξοικονομεί πάνω από 400.000 γιουάν σε κόστος εργασίας ετησίως. Η επένδυση σε εξοπλισμό συνήθως αποσβένει το κόστος της εντός 1-2 ετών.

- Η κατανάλωση ενέργειας είναι μόνο το 30% αυτής των παραδοσιακών περονοφόρων ανυψωτικών μηχανημάτων. Υποστηρίζει αυτόματη φόρτιση και μπορεί να λειτουργήσει για 4 ώρες μετά από φόρτιση 1 ώρας. 

Ασφάλεια και ακρίβεια

- Το σύστημα αποφυγής εμποδίων πολλαπλών αισθητήρων έχει χρόνο απόκρισης ≤ 100ms. Όταν συναντήσει ένα εμπόδιο, μπορεί να ολοκληρώσει την πέδηση εντός 0,3 δευτερολέπτων.

- Μετά την εφαρμογή του σε βιομηχανική αποθήκη, η συχνότητα εμφάνισης ατυχημάτων κατά την ασφάλεια κατά τον χειρισμό μειώθηκε στο 0.

- Το ποσοστό σφάλματος στη διαλογή αγαθών μειώθηκε από 0,1% στη χειροκίνητη λειτουργία σε 0,01% και το ποσοστό ζημιάς των αγαθών μειώθηκε από 2% σε κάτω από 0,2%.

- Η ακρίβεια τοποθέτησης υλικού του νέου ρομποτικού οχήματος μητέρας-παιδιού από αλουμινόχαρτο Ren ελέγχεται με σφάλμα 5 mm. 

Ευελιξία και Νοημοσύνη

- Τα ρομπότ μπορούν να σχηματίσουν ένα αυτοοργανωμένο δίκτυο μέσω ενός τοπικού δικτύου και να διαπραγματεύονται αυτόνομα τον σχεδιασμό διαδρομών και την κατανομή εργασιών.

- Το σύστημα ενσωματώνεται άψογα, επιτυγχάνοντας πλήρη αυτοματοποίηση διαδικασιών "αποθήκευσης - χειρισμού - διαλογής - εκφόρτωσης".

- Μετά την εφαρμογή της από μια κατασκευαστική επιχείρηση, η αποτελεσματικότητα της ιχνηλασιμότητας υλικών στη γραμμή παραγωγής αυξήθηκε κατά 80%.