Robotikk · Maskinbetjening i CNC-verksteder
Pusterom
En cobot-celle for maskinbetjening som beregner sikkerhetsavstanden på nytt i hver styresyklus, og viser hva hver sikkerhetsstrategi koster i deler per skift.
Oversikt
En simulert cobot laster en CNC-maskin fra en delskuff med to posisjoner mens en operatør bytter skuffen, kontrollerer deler og arbeider ved maskinens betjeningspanel. I hver styresyklus på 10 ms måler modellen avstanden fra personens nærmeste sporede punkt til robotens nærmeste punkt, og beregner den beskyttende separasjonsavstanden på nytt etter formelen for hastighet og separasjon i ISO/TS 15066, med stopptider og stoppavstander publisert av produsenten av coboten som modellen er dimensjonert etter. Roboten kjører med den høyeste hastigheten som holder personen utenfor den avstanden, med et tillegg for tiden det tar å bremse ned. Når personen kommer nærmere, senker den farten og fortsetter å arbeide.
Vi kjørte ett simulert skift på 8 timer med 38 operatørbesøk og sammenlignet to strategier på nøyaktig de samme besøkene. Den første er en fast stoppsone rundt hele området roboten beveger seg i under oppgaven, dimensjonert etter fremgangsmåten i ISO 13855 (S = K·T + C). Den andre er kontinuerlig hastighetsskalering. Med den faste sonen stoppet hvert besøk roboten: 38 sikkerhetsstopp og 505 deler. Med hastighetsskalering kjørte roboten saktere i 34 minutter av skiftet og stoppet to ganger, begge gangene under en rask utstrekning av armen, og laget 530 deler. Uten at noen går inn, lager den samme cellen 533.
Dette er en planleggingsberegning, ikke en risikovurdering, og ingen sikkerhetsingeniør har gjennomgått den. Sensorenes responstid, deteksjonsevne og måleusikkerhet er oppgitte antakelser, ikke databladverdier, og operatørens besøk følger en modellert timeplan. En annen bearbeidingstid, layout eller sensor endrer tallene.
Hva vi bygde
- En motor for hastighets- og separasjonsovervåking. I hver syklus finner den de nærmeste punktene mellom den sporede personen (hånd, bryst, hofter) og kapselmodeller av robotens armsegmenter, og beregner den påkrevde avstanden fra leddene i ISO/TS 15066, med de publiserte stoppdataene interpolert etter hastighet.
- Et sammenligningsgrunnlag med stoppsone: et statisk felt rundt volumet roboten sveiper over i oppgaven, dimensjonert med S = K·T + C, med automatisk omstart ett sekund etter at feltet er fritt.
- En cellemodell: en cobot-arm med de publiserte segmentlengdene og leddhastighetene (forenklet til fire akser), en CNC-maskinsyklus (45 s bearbeiding, dør, chuckbytte), robotprogrammet og en operatørtimeplan med skuffbytter, delkontroller og arbeid ved betjeningspanelet.
- En 3D-film rendret bilde for bilde fra motorens utdata. Målelinjen, den påkrevde avstanden og hastighetsoverstyringen på skjermen er beregnede verdier, ikke animasjon.
Teknologistakk
Python (NumPy) for modellen og det simulerte skiftet · three.js for 3D-scenen · headless Chromium (Playwright) og ffmpeg for bildenøyaktig videoopptak.
Tall
| Tall | Slik målte vi det |
|---|---|
| 1 282 mm | påkrevd separasjonsavstand ved full hastighet. Beregnet av modellen fra produsentens publiserte stoppdata (verste tilfelle av de tre hovedleddene, maksimal nyttelast, full utstrekning) pluss våre oppgitte antakelser om sensorene. |
| 530 mot 505 deler | i ett simulert skift på 8 timer: hastighetsskalering mot den faste stoppsonen, med de samme 38 operatørbesøkene. Den samme cellen lager 533 uten besøk. |
| 2 mot 38 sikkerhetsstopp | i det samme skiftet. |
Stoppdata: Universal Robots UR10e User Manual (e-Series, software 5.6), Appendix A, «Stopping Time and Stopping Distance». Separasjonsformel etter ISO/TS 15066:2016; dimensjonering av stoppsonen etter fremgangsmåten i ISO 13855.
