Ограничаване на мощността и силата (PFL)

Дефиниционни граници и таксономия

Ограничаването на мощността и силата (PFL) е най-напредналата и търсена модалност на колаборацията между човек и робот (HRC), строго дефинирана според стандартите ISO 10218-1 и ISO/TS 15066. За разлика от други колаборативни режими – като Спиране с наблюдение на безопасността (SMS), Ръчно водене (HG) или Наблюдение на скоростта и разстоянието (SSM), които разчитат на физическото разделяне на хората и роботите – PFL изрично позволява и математически гарантира безопасен физически контакт между робота и човека-оператор по време на активна работа.

Дефиниционната граница на един PFL кобот се основава на неговата присъща способност да открива външни сили, да абсорбира енергията от удар и мигновено да смекчава кинетичния трансфер към човешкото тяло. Истинският PFL кобот е кибер-физична система с вградена безопасност, проектирана да работи в споделено работно пространство без външни предпазни огради. Това се постига чрез комбинация от олекотен механичен дизайн, заоблени геометрии за максимизиране на контактната площ (намалявайки локализираното налягане) и ултрабързи високочестотни контури за управление (обикновено работещи на 1000 Hz или повече), които непрекъснато следят токовете на двигателите, ставните въртящи моменти и външния импулс. Основната таксономия на PFL системите ги категоризира според тяхната методология на сензорика:

1. PFL базиран на ток (напр. Universal Robots): Разчита на наблюдение на електрическия ток на двигателя за оценка на външните сили.
2. PFL базиран на сензори за въртящ момент в ставите (напр. KUKA LBR iiwa, Franka Emika): Използва физически тензометри във всяка става за високоточно измерване на силата.
3. Тактилен/Кожен PFL: Използва капацитивни или съпротивителни "кожи", покриващи звената на робота.

Историческа еволюция

Концептуалната основа на коботите е положена през 1996 г. от Дж. Едуард Колгейт и Майкъл Пешкин в Северозападния университет в САЩ, които патентоват "устройство и метод за пряко физическо взаимодействие между човек и манипулатор с общо предназначение". Ранните коботи са били изцяло пасивни устройства, използващи незахранени безстепенни трансмисии за насочване на полезни товари, докато човекът е осигурявал двигателната сила.