Robotyka · Pakowanie na końcu linii produkcyjnej

Test ciężarówki

Gniazdo paletyzacji, które planuje każde odłożenie kartonu przez cobota na kolumnie podnoszącej, a potem w symulacji fizycznej hamuje zbudowaną przez siebie paletę owiniętą folią stretch.

01

Przegląd

Gniazdo paletyzacji zbudowane w symulacji, dla 48 kartonów (400 × 200 × 300 mm, każdy po 8 kg) na palecie Euro. Kartony układa się według jednego z dwóch wzorów: kolumnowego, w którym każda warstwa jest taka sama, albo przewiązanego, w którym co druga warstwa jest obrócona o 90 stopni. Robot to sześcioosiowy cobot na kolumnie podnoszącej. Nasza własna kinematyka odwrotna rozwiązuje w postaci zamkniętej każdą pozę odkładania na obu paletach. Kolumna podnosi ramię o jedną warstwę naraz, a każdy karton trafia na miejsce prostoliniowym dojazdem do swojego narożnika. Film pokazuje jeden ruch podnoszenia i jedno odłożenie.

Gotową paletę owijamy folią stretch i hamujemy w symulacji fizycznej MuJoCo. Na tym samym ładunku zwiększamy opóźnienie krokami co 0,1 g, zgodnie z logiką stopni testu EUMOS 40509, aż któryś stopień nie zostanie zaliczony. Stopień jest niezaliczony, jeśli którykolwiek karton przesunie się o więcej niż 60 mm (5% wysokości ładunku) podczas hamowania albo po uspokojeniu się ładunku wciąż znajduje się ponad 48 mm (4%) od miejsca, w którym go odłożono. Te limity pochodzą z ostrzejszego z dwóch opublikowanych omówień kryteriów normy; samej normy nie czytaliśmy. Folię modelujemy jako wstępnie naprężone pasma oraz cięgna pracujące wyłącznie na rozciąganie, przymocowane do zewnętrznych kartonów. Naciąg pasm przyjęliśmy na podstawie minimalnej siły utrzymania ładunku zalecanej przez producenta owijarek dla cięższego ładunku, więc przyjęty naciąg jest oszacowaniem górnym.

W tym modelu układ kolumnowy zalicza 0,5 g, a przy 0,6 g nie przechodzi testu. Cały ładunek zsuwa się do przodu po pokładzie palety, a potem jeszcze między warstwami, i przedni karton w górnej warstwie kończy 57 mm od miejsca, w którym go odłożono. W układzie przewiązanym kartony w każdej warstwie trzymają się razem, a ładunek zalicza każdy stopień aż do 0,8 g. Przy 0,6 g jego największe przesunięcie wynosi 45 mm. Marginesy są wąskie. Przy limicie 60 mm z drugiego omówienia układ kolumnowy zaliczyłby także 0,6 i 0,7 g, a układ przewiązany zalicza 0,8 g z zapasem poniżej 1 mm (47,1 mm). Poziomy zaliczenia należy czytać jako wyniki tego modelu przy tych limitach. Przewiązanie ma swoją cenę. W badaniach ściskania ładunków paletowych przeprowadzonych w RIT dla Fibre Box Association, z użyciem ich kartonów i wzorów ułożenia, stosy przewiązane traciły 49–54% wytrzymałości na ściskanie, wobec 12–20% w przypadku stosów kolumnowych. Przytaczamy ten wynik; ściskania nie symulowaliśmy. Kartony to sztywne prostopadłościany, a folia to model uproszczony. Tarcie i sztywność folii to wartości przyjęte, a nie zmierzone.

02

Co zbudowaliśmy

  • Generator wzorów warstw dla jednego rozmiaru kartonu na palecie Euro, w układzie kolumnowym i przewiązanym.
  • Kinematyka odwrotna w postaci zamkniętej dla sześcioosiowego cobota oraz siódmej, pionowej osi: kolumny podnoszącej. Każda poza odkładania i dojazdu na obu paletach jest rozwiązana, sprawdzona kinematyką prostą i oddalona od osobliwości łokcia i nadgarstka. Ruchy przy każdym pobraniu i odłożeniu są prostoliniowe (dojazd i odjazd), a między nimi wykonywane są przejazdy w przestrzeni przegubów.
  • Model owiniętego ładunku w MuJoCo: 48 sztywnych kartonów z kontaktami ciernymi oraz folia jako 12 wstępnie naprężonych pasm i 344 cięgna pracujące wyłącznie na rozciąganie.
  • Stopniowany test hamowania na tym samym ładunku: narastanie przez 0,1 s, 0,8 s przy opóźnieniu danego stopnia, opadanie przez 0,1 s i 0,6 s na uspokojenie. Limity podano wyżej.
  • Sprawdzenie modelu kontaktu względem obliczeń ręcznych: pojedynczy karton zsuwa się po pokładzie palety przy opóźnieniu odpowiadającym jego współczynnikowi tarcia, a wolnostojący słupek kartonów przewraca się przy opóźnieniu odpowiadającym stosunkowi jego szerokości do wysokości.
03

Technologie

Python · MuJoCo · NumPy · three.js

04

W liczbach

WartośćJak to zmierzyliśmy
0,6 g

Pierwszy stopień, którego układ kolumnowy nie zalicza w naszej symulacji hamowania w MuJoCo. Stopnie rosną o 0,1 g na tym samym owiniętym ładunku, a najwyższy zaliczony stopień to 0,5 g. Przy 0,6 g karton z górnej warstwy po uspokojeniu się ładunku wciąż jest 57 mm (limit 48 mm) od miejsca, w którym go odłożono. Przy limicie 60 mm z drugiego opublikowanego omówienia zaliczyłby 0,6 i 0,7 g.

0,8 g

Najwyższy stopień, który układ przewiązany zalicza w tej samej symulacji, z tymi samymi kartonami, folią i limitami – z zapasem 0,9 mm (47,1 mm wobec 48 mm). Nie zalicza 0,9 g, przy którym karton kończy 58 mm od swojego miejsca. Przy 0,6 g jego największe przesunięcie wynosi 45 mm.

49–54%

Utrata wytrzymałości na ściskanie przy układaniu z przewiązaniem, wobec 12–20% przy układaniu kolumnowym. Przytoczone z badań ściskania ładunków paletowych w RIT dla Fibre Box Association (2021), dla ich kartonów i wzorów ułożenia; nie symulowane. Nasze przewiązanie to układ krzyżowy z obrotem o 90°.

05

Kadry

Podobny problem do rozwiązania?

Wystarczy opisać, co trzeba obliczyć, zasymulować lub rozstrzygnąć, a odpowiemy, jak byśmy do tego podeszli.

Napisz do nas Robotyka