Brzina robota

Linearna i ugaona brzina – osnove

Linearno kretanje se opisuje brzinom kojom se krajnji alat (end-effector) pomera kroz prostor, izražava se u mm/s ili m/s.

Ugaono kretanje se opisuje brzinom rotacije svakog zgloba, u deg/s ili rad/s.

Veza između brzina:

Brzina alata zavisi od ugaone brzine i dužine zgloba (r):

v_linear = ω × r

Dakle, roboti sa istim ugaonim brzinama mogu imati različite linearne brzine zbog različitih segmenata ili geometrije.

Primer brzine robota

Coboti obično dosežu ∼250 mm/s linearno zbog bezbednosnih standarda, dok roboti sa velikim radnim opsegom mogu ići i do 1 m/s

Faktori koji utiču na brzinu

A) Tip robota

Delta roboti su među najbržim: mogu izvesti i do 300 pick-and-place ciklusa u minutu, što znači brzine do ∼0.7 m/s pri laganim teretima (~0.5 kg).

Cartezijanski i cilindrični roboti mogu dostići brzine od 1–10 m/s, posebno kada se radi o jednostavnim pravolinijskim pokretima i težim teretima.

B) Pogonski sistem i mehanika

Snažni motori i kvalitetni prenosnici (zupčanici, kaiševi, harmonički pogoni) omogućavaju veću brzinu i ubrzanje bez mnogo zazora.

C) Softver i kontrola kretanja

Pri brzim kretanjima roboti mogu koristiti „joint move“ komande za maksimalan tempo umesto preciznog linear path kretanja.

D) Teret (payload)

Pri većim opterećenjima smanjuje se maksimalna brzina zbog inercije i sigurnosnih ograničenja

E) Preciznost i ponovljivost

Veća brzina često ide na štetu preciznosti — zadaci koji zahtevaju toleranciju ±0.02 mm moraju se izvoditi sporije.

Brzina u praksi – balans i primena

A) Produktivnost

Delta roboti mogu postići i po >300 pick/min, što značajno povećava produktivnost, npr. u prehrambenoj/pakovaličkoj industriji.

Pri veoma preciznim operacijama brzina često iznosi < 1 m/s, posebno u kružnim ili pravolinijskim trajektorijama.

B) Bezbednost

Coboti su ograničeni na max ~250 mm/s zbog standarda ISO/TS 15066 i drugih sigurnosnih normi.

Industrijski roboti mogu i brže raditi, ali zahtevaju zaštitne zone ili ograde ako rade u blizini operatera.

Slaganje brzina

Posmatrajmo robota sa dva zgloba (npr. ramena i lakta), pri čemu svaki zglob pokreće svoj motor θ’₁ i θ’₂ predstavljaju njihove uglaone brzine. Naš cilj je da pokažemo kako ti motori zajedno utiču na brzinu krajnjeg alata (end-effector).

Brzina alata je vektor koji se dobija kao kombinacija doprinosa oba zgloba:

𝑥˙=𝐽1(θ)⋅θ˙₁+𝐽2(θ)⋅θ˙₂

Gde su 𝐽1, 𝐽2 – vektori koji opisuju koliko svaki zglob utiče na pomeranje alata u trenutnoj konfiguraciji, a θ’₁ i θ’₂ ugaone brzine rotacije zglobova.

Svaki zglob “dodaje” svoj doprinos pomeranju ruke, i krajnja brzina je njihova suma.

Primer – dvodimenzionalna ruka

Zamišljeni robot sa dva segmenta (rame i lakat):

Ako rotiramo samo ramenski zglob brzinom θ’₁, alat će se kretati u smeru datom vektorom 𝐽1. Ako rotira samo lakat brzinom θ’₂ alat se kreće u smeru vektora 𝐽2. U slučaju rotacije i ramena i lakta, brzina alata je zbir vektora brzina.