रोबोटों के लिए फोर्स टॉर्क सेंसिंग: यह क्यों मायने रखता है और इसका उपयोग कैसे करें

फोर्स-टॉर्क सेंसिंग क्या है?

एक बल-टॉर्क (एफ/टी) सेंसर रोबोट पर एक बिंदु पर यांत्रिक भार के छह घटकों को मापता है: प्रत्येक अक्ष के साथ तीन बल (एफएक्स, एफवाई, एफजेड) और प्रत्येक अक्ष के चारों ओर तीन टॉर्क (टीएक्स, टाय, टीजेड)। रोबोट की कलाई पर लगा हुआ - अंतिम बांह लिंक और अंतिम-प्रभावक के बीच - एक एफ/टी सेंसर ग्रिपर और पर्यावरण के बीच यांत्रिक संपर्क की पूरी तस्वीर प्रदान करता है: रोबोट कितना बल लगा रहा है, किस दिशा में, और कितना झुकने वाला क्षण उत्पन्न हो रहा है।

यह जानकारी कैमरों के लिए अदृश्य है और अकेले संयुक्त मोटर धाराओं से विश्वसनीय रूप से अनुमान नहीं लगाया जा सकता है (हालांकि कुछ आधुनिक हथियार, जैसे फ्रैंका, कलाई-स्तर के संयुक्त टोक़ अनुमान प्रदान करते हैं जो मोटे एफ/टी-जैसे सिग्नल देते हैं)। कलाई पर एक समर्पित एफ/टी सेंसर कैलिब्रेटेड, उच्च-बैंडविड्थ बल डेटा प्रदान करता है जिसका उपयोग अनुपालन नियंत्रण, संपर्क का पता लगाने, गुणवत्ता की निगरानी करने और सीखी गई हेरफेर नीतियों के लिए एक अतिरिक्त अवलोकन चैनल के रूप में किया जा सकता है।

जब आपको एफ/टी सेंसिंग की आवश्यकता हो

संपर्क-समृद्ध हेरफेर कार्यों के लिए एफ/टी सेंसिंग सबसे मूल्यवान है: पेग-इन-होल इंसर्शन, मेटिंग कनेक्टर, जार खोलना, थ्रेडिंग स्क्रू, स्लाइडिंग ड्रॉअर, पॉलिशिंग सतहें, और असेंबली कार्य जहां रोबोट को केवल स्थिति प्रक्षेपवक्र का पालन करने के बजाय नियंत्रित बल लागू करना होगा। इन कार्यों में, छोटी स्थिति संबंधी त्रुटियां बड़े संपर्क बलों का कारण बनती हैं, जिसकी स्थिति-नियंत्रित रोबोट बल प्रतिक्रिया के बिना क्षतिपूर्ति नहीं कर सकता है - रोबोट या तो लक्ष्य को पूरी तरह से चूक जाता है या अत्यधिक बल लागू करता है और असेंबली को नुकसान पहुंचाता है।

उदार सहनशीलता वाले शुद्ध पिक-एंड-प्लेस कार्यों के लिए, समर्पित एफ/टी सेंसिंग अक्सर अनावश्यक होती है। संयुक्त टोक़ निगरानी बुनियादी टकराव का पता लगाने के लिए पर्याप्त है, और उचित ग्रिपर कठोरता के साथ अच्छी तरह से कैलिब्रेटेड लोभी स्पष्ट बल नियंत्रण के बिना अधिकांश ऑब्जेक्ट हैंडलिंग को संभालती है। जब आपके कार्य में सटीक प्रविष्टि, संपर्क-बनाए रखने की गति, या बल-नियंत्रित सतह का अनुसरण शामिल हो तो समर्पित एफ/टी सेंसिंग जोड़ें।

हार्डवेयर विकल्प

एटीआई मिनी45 और मिनी85 अनुसंधान एफ/टी सेंसिंग के लिए स्वर्ण मानक हैं: उच्च सटीकता, उच्च बैंडविड्थ (7 किलोहर्ट्ज़), और व्यापक दस्तावेज़ीकरण। वे महंगे हैं ($3,000- $7,000 माप सीमा और कनेक्टर के आधार पर) लेकिन विश्वसनीय और अच्छी तरह से समर्थित हैं। रोबोटिक एफटी 300-एस कम बैंडविड्थ के साथ एक अधिक किफायती विकल्प ($2,000-$3,000) है लेकिन यूएसबी और ईथरनेट और प्रत्यक्ष आरओएस समर्थन के माध्यम से आसान एकीकरण है। ऑनरोबोट हेक्स श्रृंखला एफ/टी सेंसिंग को सीधे ग्रिपर-आर्म इंटरफ़ेस में एकीकृत करती है, जिससे कम कॉन्फ़िगरेशन की कीमत पर वायरिंग सरल हो जाती है।

बजट-बाधित अनुसंधान के लिए, बोटा सिस्टम्स और वाकोह टेक जैसी कंपनियों के नए कम लागत वाले एफ/टी सेंसर में काफी सुधार हुआ है और अब वे कई अनुसंधान अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। सेंसर का चयन करते समय, माप सीमा को अपने कार्य से मेल करें: भारी पेलोड पकड़ने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक अत्यधिक संवेदनशील सेंसर संतृप्त होगा; फाइन असेंबली के लिए उपयोग किया जाने वाला एक असंवेदनशील सेंसर उन संपर्क घटनाओं का पता नहीं लगाएगा जो मायने रखती हैं।

हेरफेर नीतियों के साथ एकीकरण

एफ/टी डेटा को दो तरीकों से सीखी गई हेरफेर नीतियों में एकीकृत किया जा सकता है। सबसे आम दृष्टिकोण एफ/टी रीडिंग को छवियों और संयुक्त राज्यों के साथ अतिरिक्त अवलोकन चैनलों के रूप में शामिल करना है - नीति प्रत्येक टाइमस्टेप पर 6-आयामी एफ/टी वेक्टर प्राप्त करती है और इसे अंतर्निहित रूप से उपयोग करना सीखती है। इसे लागू करना आसान है और यह तब अच्छी तरह से काम करता है जब एफ/टी डेटा एक उपयोगी संकेत प्रदान करता है जिसका नीति फायदा उठाना सीख सकती है।

एक अधिक संरचित दृष्टिकोण एक शास्त्रीय अनुपालन नियंत्रण परत को पैरामीटराइज़ करने के लिए एफ/टी डेटा का उपयोग करता है: सीखी गई नीति एक संयुक्त स्थिति के बजाय एक वांछित रिंच या अनुपालन पैरामीटर को आउटपुट करती है, और एक शास्त्रीय प्रतिबाधा नियंत्रक निर्दिष्ट अनुपालन को बनाए रखते हुए इसे संयुक्त आदेशों में अनुवादित करता है। यह हाइब्रिड आर्किटेक्चर कार्य योजना (सीखा गया) को संपर्क गतिशीलता हैंडलिंग (शास्त्रीय) से अलग करता है, जो अक्सर शुद्ध एंड-टू-एंड सीखने की तुलना में संपर्क-समृद्ध कार्यों पर अधिक विश्वसनीय व्यवहार उत्पन्न करता है।

संपर्क-समृद्ध कार्य और एसवीआरसी का सेंसिंग स्टैक

एसवीआरसी ने प्लग इंसर्शन, ड्रॉअर ओपनिंग और नियंत्रित बल अनुप्रयोग की आवश्यकता वाले असेंबली कार्यों सहित संपर्क-समृद्ध हेरफेर कार्यों पर डेटा संग्रह के लिए एफ/टी-सुसज्जित रोबोट स्टेशनों को तैनात किया है। हमारे मानक सेंसिंग स्टैक में प्रत्येक रोबोट बांह की कलाई पर एक एटीआई मिनी45 शामिल है, जिसमें 500 हर्ट्ज पर कैमरों और संयुक्त स्थितियों के साथ एफ/टी डेटा समकालिक रूप से लॉग किया जाता है। यह लॉगिंग दर संपर्क क्षणिकों को पकड़ने के लिए पर्याप्त है और मानक डेटासेट निर्यात में शामिल है।

संपर्क-समृद्ध हेरफेर पर शोध करने वाली टीमों के लिए, एसवीआरसी की पालो अल्टो सुविधा में एफ/टी-सुसज्जित स्टेशन हमारे माध्यम से उपलब्ध हैं रोबोट लीजिंग कार्यक्रम. हम कस्टम हार्डवेयर सेटअप के लिए एफ/टी सेंसर को चुनने और एकीकृत करने पर परामर्श भी प्रदान करते हैं। संपर्क एसवीआरसी इंजीनियरिंग टीम अपनी विशिष्ट संपर्क-समृद्ध हेरफेर आवश्यकताओं पर चर्चा करने के लिए, या हमारा ब्राउज़ करें हार्डवेयर कैटलॉग उपलब्ध सेंसर कॉन्फ़िगरेशन के लिए।