신청 배경:
"Industry 4.0" 및 "Made in China 2025"를 배경으로 현대 산업의 급변하는 특성에 적응하고 증가하는 복잡성 요구 사항을 충족하기 위해 로봇은 반복적인 오랫동안 안정적으로 작동할 뿐만 아니라 지능적이고 네트워크로 연결되어 있으며 개방적이며 인간과 컴퓨터에 친숙해야 합니다.
산업용 로봇의 지속적인 개발과 혁신의 중요한 측면으로 교수 기술은 빠른 교수 프로그래밍을 촉진하고 인간과 기계의 협업 능력을 향상시키는 방향으로 발전하고 있습니다. 가장 실용적인 응용 프로그램을 가진 전통적인 교육 상자는 작업자가 일정 수준의 로봇 기술 지식과 경험을 가지고 있어야 하며 교육 효율성이 상대적으로 낮습니다. 티칭 박스 티칭 방법에 비해 드래그 티칭 방법은 작업자가 로봇 지식과 경험을 습득할 필요가 없으며 조작이 간단하고 빠르며 티칭의 친근감과 효율성을 크게 향상시킵니다.
관련 개념:
1. 드래그 티칭
조작자의 견인(견인 끝 또는 특정 조작 팔의 견인) 아래 조작 팔이 인력의 방향으로 움직이는 것을 말합니다. 이 기능은 궤적을 쉽게 계획할 수 있어(프로세스 궤적 정확도가 낮은 작업의 경우) 작업자가 수동 프로그래밍 없이 궤적을 기록하고 재현할 수 있으므로 작업자의 임계값이 줄어들고 효율성이 향상됩니다.
2. 센서 기반 드래그 티칭
기존의 드래그 교육은 로봇의 외부 다차원 토크 센서(기본 유형, 관절 유형 및 엔드 유형 포함)에 의존하며 센서에서 얻은 토크 정보를 사용하여 원하는 동작 방향과 속도를 계산합니다. 이 방법은 제어 정확도를 향상시킬 수 있지만 비용 증가와 설치 및 유지 보수의 불편을 초래합니다. 고정밀 센서의 비용은 기계 자체의 비용보다 훨씬 높습니다.
3. 제로 포스 밸런스를 위한 토크 제어 기반 드래그 티칭
견고한 산업용 로봇의 경우 제조 및 유지 보수 비용을 늘리지 않고 로봇의 동적 모델을 통해 컨트롤러는 로봇이 끌리는 데 필요한 토크를 실시간으로 계산한 다음 이 토크를 모터에 제공하여 인간-기계 상호 작용의 요구 사항을 충족하면서 끌기에서 작업자를 효과적으로 지원하는 로봇.
제어 방법:
일련의 로봇 팔의 동작을 제어하는 다양한 방법이 있으며, 그 중 세 가지 대표적인 방법이 있습니다: 독립 관절 중첩 이중 루프 제어, 독립 관절 중첩 이중 루프 플러스 중력/마찰 보상 제어, 계산된 토크 제어 및 드래그 티칭 제어 . 아래는 간략한 비교입니다.
1. 독립 관절 중첩 이중 루프 제어: 각 관절에 대해 두 개의 개별 폐쇄 루프 제어를 사용하는 것을 말하며, 외부 제어 루프는 관절 각도 제어 루프이고 내부 제어 루프는 관절 각속도 제어 루프입니다. 이 방식은 최초의 로봇 제어 방식으로 동작에 따른 모터 부하의 변화를 고려하지 않고 단순한 모터 제어 관점에서만 시작하여 추종 정확도가 떨어지는 방식이다.
2. 중력/마찰 보상 제어가 있는 독립 조인트 중첩 이중 루프: 독립 조인트 중첩 이중 루프 제어를 기반으로 중력 및 마찰의 피드포워드 보상이 토크 출력 끝에 직접 적용됩니다. 이 알고리즘은 토크, 중력 및 마찰의 주요 요소를 고려합니다. 이 두 가지 토크가 정상적인 작업 조건에서 로봇의 모든 토크의 많은 부분을 차지하기 때문입니다. 더 높은 속도에서는 가속 토크, 원심력 및 코리올리 힘 토크도 추가할 수 있습니다(일반적으로 센서 차이로 얻은 각가속도 노이즈가 너무 크기 때문에 이렇게 하지 않습니다). 이 제어 방법은 산업용 로봇에서 더 일반적으로 사용되며 이 경우에 채택된 실제 방법입니다.
3. 계산된 토크 제어: 이 제어 모드는 동적 모델이 매우 정확하다는 전제를 기반으로 합니다. 중력 토크, 코리올리 힘, 원심력 토크 및 마찰 토크가 피드포워드에 추가된 후 시스템을 2차 시스템으로 단순화할 수 있습니다. 그런 다음 2차 시스템은 각도 계수 및 각속도 피드백을 조정하여 임계 감쇠 상태에 놓일 수 있으며 로봇 제어 시스템은 우수한 제어 성능을 갖습니다. 이 제어 방법의 어려움은 모델을 충분히 정확하게 수립할 수 있다는 점인데, 이는 일반적인 연구 방향 중 하나입니다.
4. 드래그 티칭: 티칭은 현재 위치와 속도에 따라 무거운 토크와 마찰 토크를 보상한 다음 작동 팔이 사람이 가하는 힘의 방향을 따라 움직입니다.