Mechanical Considerations for Robot Mounting
Introduction
이 기사는 로봇 장착용 액세서리 및 장비의 구매 또는 설계, 통합 및 설치에 관한 올바른 결정을 내리는데 도움이 되는 것을 목표로 합니다.
로봇에 장착된 카메라 시스템에서 발생할 수 있는 잠재적인 혹은 원치 않는 상황을 요약하고 이러한 상황의 가능성을 줄이기 위한 지침과 예방 조치를 제공합니다. 특정 문제를 해결하고 기대하지 않은 동작을 최소화하기 위해 설계 기준에 대한 기계적 고려 사항 및 제안 사항을 제시합니다.
이 기사는 이 주제에 대한 우리의 생각을 공유하고 우리가 액세서리를 디자인할 때 무엇을 중요하게 생각하는지 강조합니다.
Cable Entanglement
카메라 케이블이 엉키면 커넥터에 힘이 가해져 커넥터가 손상될 수 있습니다. 최악의 경우 커넥터가 내부 PCB를 분리하여 카메라를 크게 손상시킵니다.
주기적 동적 하중 부하는 hand-eye calibration에 영향을 미치고 로봇 장착(on-arm) 나사를 느슨하게 할 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 변형을 가하는 이러한 문제는 물리적인 피로로 인해 커넥터를 손상시킬 수도 있습니다.
따라서 케이블이 얽힐 위험을 최소화하기 위해 스트레인 릴리프와 케이블 관리 시스템(CMS)이 있는 적은 설치 공간을 사용하는 on-arm 마운트를 사용하는 것이 중요합니다.
Mount
산업용 로봇과 협동로봇에 카메라를 부착하기 위한 마운트는 로봇 마운팅을 위한 중요한 장비입니다. On-Arm 마운트의 가장 중요한 요구 사항은 다음과 같습니다.
Sturdiness
마운트는 견고하고 오래 사용할 수 있어야 합니다. 로봇의 움직임으로 인해 마운트가 진동하거나 어떤 식으로든 움직이지 않아야 합니다. 나사가 구성 요소를 함께 고정하는 모든 연결에 대해서도 마찬가지입니다. 그렇지 않으면 로봇이 멈출 때 카메라가 계속 움직일 수 있고 캡처 중 모션으로 인해 포인트 클라우드가 좋지 않을 수 있습니다.
Lightweight
마운트는 가벼워야 하며 로봇 팔의 운반 능력에 미치는 영향이 적도록 설계되어야 합니다. 이것은 협동 로봇과 소형 산업용 로봇에 특히 중요합니다. 경량 마운트를 사용하면 더 무거운 도구와 그리퍼를 사용하고 시스템에서 최대한의 페이로드를 얻을 수 있습니다.
Low Profile
마운트는 충돌 위험을 최소화할 수 있을 만큼 충분히 낮아야 하지만 카메라 FOV에 그리퍼가 있을 위험을 줄일 수 있을 만큼 높아야 합니다. 그것은 작고 상대적으로 작은 부피를 차지해야 합니다.
Modularity
카메라를 새 모델이나 다른 모델로 교체하고 싶을 수 있으므로 마운트는 여러 카메라 모델에 맞아야 합니다. 각각 하나의 카메라 모델에 맞게 제작된 여러 개의 교체 가능한 카메라 브래킷이 있는 모듈식 마운트 디자인은 이에 대한 좋은 솔루션입니다. 또한 모듈화로 인해 완전한 분해 없이 카메라를 교체할 수 있습니다.
Integrated Cable Management
마운트의 카메라 뒷면에 스트레인 릴리프가 있어 케이블이 얽힐 경우 커넥터를 보호하는 것이 좋습니다. 스트레인 릴리프는 뒤쪽이나 양쪽에 설치할 수 있으므로 각각의 고유한 장착 시나리오에 적응할 수 있습니다.
Occlusion Prevention
마운트는 그리퍼가 카메라 시야를 가리지 않도록 해야 합니다. 사용 가능한 그리퍼가 많기 때문에 한 가지 옵션은 응용 프로그램에 따라 선택할 수 있는 여러 카메라 브래킷(예: 평면 및 기울기)이 있는 모듈식 마운트를 사용하는 것입니다.
Flexibility and Collision Prevention
마운트는 다른 물체와의 충돌 위험을 줄이고 적절한 그리퍼 및 로봇 암 간격을 제공하기 위해 낮은 프로파일을 가져야 합니다. 카메라는 큰 그리퍼에서 멀리 떨어져 있어야 하고 도전적인 로봇 움직임을 위한 헤드룸을 확보하여 자체 충돌을 방지해야 합니다. 일부 애플리케이션의 경우 카메라가 그리퍼를 더 많이 바라보도록 하여 잠재적으로 필요한 로봇 동작을 줄이는 것이 적합합니다. 다양한 요구 사항을 충족하는 실용적인 솔루션은 다양한 장착 포즈로 유연한 구성을 가능하게 하는 확장기를 사용한 모듈식 장착입니다.
Adaptability
마운트는 다양한 공급업체의 다양한 로봇을 지원해야 합니다. 여러 기계적 인터페이스 표준이 있으므로 한 가지 솔루션은 다양한 로봇 표준에 대한 어댑터 변형이 있는 모듈식 마운트입니다. 새로운 로봇과 호환되도록 마운트를 간단하게 조정하는 것도 이점이 되며 사용자 정의가 용이한 것도 모듈식 설계의 또 다른 이점입니다.
User-friendliness
마운트는 쉬운 조립 고려 사항을 염두에 두고 설계해야 합니다. 설치 절차는 직관적이고 간단해야 합니다.
Recommendation
Zivid On-Arm Mount 사용을 추천드립니다. 위의 모든 요구 사항을 충족하기 때문입니다.
Cable Management System
케이블 관리 시스템(CMS)은 케이블이 얽힐 위험을 최소화하기 때문에 로봇 장착 애플리케이션에 필수적입니다. 다축 로봇용 케이블 수축 시스템은 원치 않는 케이블 루프를 방지하는 데 유용합니다.
Recommendation
로봇 및 애플리케이션에 적합한 마운트를 선택하는데 도움을 주는 CMS 전문가를 찾는 것도 좋은 방법입니다. 예: Igus Cable Management Solutions
Strain Relief
스트레인 릴리프는 케이블 연결 자체의 스트레스를 완화하여 끊어지는 것을 방지하는 케이블 고정 장치입니다. 일반적으로 커넥터가 케이블과 만나는 커넥터 바닥 근처에 있습니다. 스트레인 릴리프는 케이블 커넥터에 직접 힘이 가해져 물리적으로 손상될 위험을 최소화하여 케이블이 얽힌 경우 카메라 커넥터를 보호합니다. 스트레인 릴리프 구성 요소는 얽힌 케이블에서 오는 원치 않는 힘을 로봇 팔로 전달하여 움직임을 멈출 수 있는 기회를 제공합니다. 스트레인 릴리프가 없으면 힘은 커넥터와 카메라를 통해 전달됩니다.
What is a good strain relief?
스트레인 릴리프는 케이블이 얽힐 경우 약간의 힘을 흡수해야 하므로 어느 정도 유연해야 합니다. 스트레인 릴리프가 완전히 단단한 경우 로봇이 정지하기 전에 케이블이 손상됩니다. 반면에 너무 유연하면 로봇이 너무 늦게 정지하라는 신호를 받습니다.
Recommendation
카메라 브래킷 후면에 설치된 스트레인 릴리프 구성 요소와 함께 제공되는 Zivid On-Arm Mount를 사용하는 것이 좋습니다. 또한 커넥터나 포트가 손상되는 것을 방지하기 위해 PC 측에 추가 스트레인 릴리프를 권장합니다.
Integration of Strain Relief and Cable Management System
스트레인 릴리프를 CMS와 적절하게 통합하는 것이 중요합니다.
Zivid On-Arm Mount의 스트레인 릴리프는 일반적으로 카메라 바로 뒤에 위치하여 카메라와 스트레인 릴리프 사이의 케이블 길이를 최소화합니다. 이러한 이유로 로봇 플랜지 위에 케이블을 위치하도록 CMS을 구성하며 스트레인 릴리프와 CMS 사이의 케이블 길이도 최소화합니다.
대안 솔루션은 CMS와 스트레인 릴리프가 로봇 플랜지 측면에서 만나는 것입니다. 이 경우 스트레인 릴리프를 암 마운트 측면에 설치할 수 있습니다. Zivid On-Arm Mount도 이를 지원합니다.
Cables
케이블은 머신 비전 및 로봇 공학 애플리케이션을 위해 특별히 설계되어야 하고 유연성 및 견고성 요구 사항을 충족해야 하며 비틀림, 굽힘 및 당기는 힘에 대한 테스트를 거쳐야 합니다. 케이블에 대한 기계적 신뢰성 테스트 보고서를 제공해야 하는 것이 일반적입니다.
케이블은 로봇에 장착되어 있기 때문에 상당한 움직임에 노출됩니다. 또한 케이블은 종종 스트레인 릴리프에 고정되도록 구부러지고 꼬입니다. 따라서 케이블은 케이블 유연성을 설명하는 매개변수인 정적 및 동적 반경이 충분히 낮아야 합니다.
또한 케이블은 움직이는 동안 다양한 힘과 표면 마찰에 노출되기 때문에 내구성이 있어야 합니다. 같은 이유로 케이블 커넥터는 견고하고 산업용 등급이어야 합니다.
케이블 길이는 응용 프로그램에 적합해야 하며 다양한 옵션이 있으면 편리합니다. 일부 소형 로봇에는 3m 길이의 케이블만 필요하지만 일부 대형 로봇은 특히 선형 레일에 설치된 경우 최대 50m 길이의 케이블이 필요할 수 있습니다.
직선 및 각진 90도 케이블을 모두 사용하는 것이 좋습니다. 이를 통해 응용 프로그램과 사용된 스트레인 릴리프 및 케이블 관리 시스템 유형에 따라 각진 커넥터 또는 직선 커넥터를 선택할 수 있습니다. 케이블은 또한 안전 및 EMC 방출 및 내성 표준을 준수해야 합니다.
Recommendation
위의 고려 사항을 기반으로 설계되었기 때문에 Zivid 케이블 사용을 권장합니다. 케이블에 대한 자세한 정보는 Zivid Ethernet cables 과 Zivid Power Supply and Cables 에서 확인하십시오.
Protective Housing
카메라를 위한 보호 하우징은 최소한의 무게와 물리적 공간으로 최적의 보호를 위해 설계되고 테스트되어야 합니다.
충돌이 일어나므로 카메라와 로봇에 직접적인 충격을 주기 보다는 충격을 흡수하는 것이 좋습니다. 카메라 베이스에 충격 흡수 기능이 내장되어 있고 적절한 재료를 선택하면 사고 발생 시 카메라가 손상될 가능성이 줄어듭니다.
하우징은 케이블 커넥터 손상 가능성을 줄이기 위해 케이블 보호 시스템을 통합해야 합니다. 필요할 때 추가 장비를 위한 마운팅 고정 장치가 있는 것이 좋습니다.
보호 하우징은 카메라 마운트와 잘 호환되어야하고 잘 통합되어야 합니다.
Recommendation
Protective Housing 사용을 추천합니다. 위에서 언급한 모든 요구 사항을 충족하기 때문입니다. 전면에 유리가 있는 완전한 인클로저에 대한 설계 권장 사항은 Using Zivid Inside Protective Housing With Glass Window 을 확인하십시오.
Installation
로봇에 장비(CMS, 마운트, 스트레인 릴리프, 보호 하우징)를 설치할 때 권장 나사 유형, 나사 깊이 및 나사 고정을 위한 지정된 토크 값에 대한 지침을 따르는 것이 필수적입니다.
나사가 느슨해지는 것을 방지하기 위한 추가적인 안전을 위해 록타이트(보라색 또는 파란색) 및 Nordlock 와셔를 사용하는 것이 좋습니다. 일반 평 와셔는 진동에 도움이 되지 않지만 특정 구성 요소에 들어가는 나사의 정확한 깊이를 보장하는 데 도움이 됩니다.