Создание «АРКОДИМ» — это не просто стремление воспроизвести и догнать компании, уже много лет работающие на рынке. Этот проект открывает возможность для скорого освоения производства современных высокоточных совместных промышленных роботов российского происхождения.
Особенностью данной разработки является применение системы двойных энкодеров в суставах робота. Эта технология относительно недавно начала использоваться в мире, и у различных производителей существуют собственные алгоритмы её работы — каждый выбирает свой подход к реализации.
Генеральный директор ООО «АРКОДИМ» Артём Барахтин поделился информацией об этой разработке:
В упрощённом виде принцип работы заключается в следующем: серводвигатели обеспечивают движение робота, передавая крутящий момент на исполнительные элементы через редукторы. Встроенный энкодер внутри каждого серводвигателя информирует контроллер о положении вала, что позволяет предположить знание положения самого робота. Однако реальность часто существенно отличается от теоретических расчётов.
Редукторы обладают люфтом. У новых он представляет собой заводской параметр, обусловленный особенностями производственного процесса. По мере износа компонентов редуктора величина люфта увеличивается. В теории возможно внесение корректировки «заводского» люфта в программное обеспечение. Однако точность такой корректировки будет ограниченной, поскольку характеристики люфта могут различаться у разных редукторов в определенных пределах.
На точность позиционирования также оказывают влияние деформации корпуса робота и редукторов, возникающие под воздействием нагрузки.
Для устранения неточностей в определении положения используется установка второго энкодера на приводных механизмах робота. В связи с этим, метод определения местоположения робота претерпел изменения:
- Для определения необходимого угла поворота контроллер выдаёт команду на вращение вала серводвигателя заданное число раз.
- После выполнения заданного числа оборотов вала, при условии отсутствия люфтов и деформаций, робот должен теоретически находиться в определенной точке. Однако, из-за зазоров в редукторе и деформации корпуса, а также деформации редукторов под нагрузкой, фактическое положение отличается от расчетного.
- В процессе перемещения исполнительных звеньев робота контроллер получает информацию от внешних энкодеров, что позволяет определить фактическое положение робота в пространстве.
- Данные с внешнего и внутреннего энкодеров позволяют выявить изменения формы редуктора. Зная его жесткость, можно вычислить момент, действующий на сустав робота. После этого, путем объединения информации со всех двигателей, удается определить величину силы, воздействующей на исполнительный механизм робота. Эта информация позволяет оценить деформации не только в редукторах, но и в корпусе робота, а затем компенсировать их программным способом (определить корректирующие коэффициенты).
- Управляющий модуль сопоставляет данные от внутренних и внешних энкодеров, анализирует люфты и деформации. В результате этого анализа формируются поправочные коэффициенты, которые автоматически применяются во время движения робота. Процесс анализа и корректировки происходит непрерывно в течение работы робота, что существенно улучшает точность его позиционирования.
По сути, вопрос заключается в том, какие отличительные особенности имеет данная разработка по сравнению с существующими решениями от других производителей.
Основное отличие заключается в расположении энкодера: один из них установлен на валу двигателя, а последующие отличаются по своему местоположению. Некоторые производители размещают энкодер сразу после редуктора, что позволяет компенсировать погрешности позиционирования, вызванные люфтом. В нашей же конструкции энкодер крепится к корпусу звена робота и вычисляет ошибки, обусловленные не только люфтами в редукторах, но и деформациями корпуса, возникающими при перемещении различных объектов.
В настоящее время производители проводят однократную калибровку роботов на заводе перед продажей. Однако под воздействием разнообразных нагрузок робот подвергается различным деформациям, что приводит к непостоянной точности в зависимости от веса перевозимого груза. Наш робот осуществляет самокалибровку во время движения. То есть каждый пройденный миллиметр предоставляет данные для калибровки следующего миллиметра – все эти процессы происходят в режиме реального времени. Ключевым моментом является независимость от массы перемещаемого груза. Таким образом, робот может выполнять задачи, требующие высокой точности при перемещении нескольких предметов разного веса одновременно, в рамках одного технологического процесса.
Предварительный патентный поиск выявил, что данный робот обладает признаками изобретения.
Проведенные испытания показали способность опытного образца робота сохранять стабильность с отклонением в одну десятую миллиметра по трем осям, что свидетельствует о многообещающих результатах первых проверок.
