Khoan xuyên đường bằng robot

Mô tả công nghệ khoan xuyên đường bằng robot

Ngay từ đầu, cần phải nói rằng khoan giếng ngang không chỉ được khoan trong mặt phẳng chân trời nghiêm ngặt, mà còn cả dưới độ dốc. Hoàn toàn về mặt hình học, nếu chúng ta lấy đúng góc mà phần nằm ngang - khoan định hướng ngang và phần thẳng đứng - thực tế là khoan định hướng ngang - chạm đất với độ lệch có thể so với phương ngang tuyệt đối x 45 độ theo một trong hai hướng.

Trong thực tế, công nghệ khoan xuyên đường bằng robot được thực hiện với sự hỗ trợ của lắp đặt chuyên dụng với cơ cấu di chuyển để chọn góc đi vào mặt đất. Động lực của mũi khoan có thể khác nhau - từ mạng điện có điện áp 220 V và công suất 1,5 - 2 kW đối với máy nén hoặc nhiên liệu diesel dạng khí có công suất đầu ra vài chục kW (đối với mỏ, đường ống dẫn dầu và khí đốt, có những tổ máy có công suất vài trăm kilowatt.

Đặc điểm rất quan trọng của khoan xuyên đường bằng robot là sự kéo dài thường xuyên của chiều dài mũi khoan, và do đó cơ cấu quay phải thực hiện các chuyển động tịnh tiến, tạo áp lực lên bề mặt làm việc của mũi khoan. Lý tưởng nhất là chiều dài tối đa của mũi khoan là không giới hạn, hoặc đúng hơn là giới hạn, nhưng lớn hơn nhiều so với chiều dài của bước cần thiết. Trong thực tế, nó trông như thế này: lỗ càng dài, lỗ bạn nhận được ở đầu ra càng lớn, sự sụp đổ của cạnh dấu càng đáng kể. Về nguyên tắc, không có gì đặc biệt khủng khiếp sẽ xảy ra, nhưng nếu sau khi khoan mà phải chèn các ống thép vào, thì có thể có vấn đề với việc cân chỉnh đường kính của lỗ.

Ứng dụng của phương pháp khoan xuyên đường bằng robot trong thực tế

Ban đầu, biện pháp thi công đường ống thép này chỉ được sử dụng trong ngành công nghiệp khai thác (giếng dầu và khí đốt, trục ngang của mỏ than và muối), nhưng với sự xuất hiện của các đơn vị nhỏ gọn hơn, công nghệ khoan xuyên đường này đã có thể được sử dụng trong việc xây dựng đường xá và bố trí các dịch vụ công cộng. Nghĩa là, mũi khoan dọc theo chiều dài, ngoại trừ mũi khoan trực tiếp, nằm trên ống tay áo, góp phần bảo toàn kết quả cần thiết.

Khoan xuyên đường là một nhiệm vụ tuyệt vời để giao cho một robot. Tuy nhiên, có một số điều bạn cần lưu ý để có được một mũi khoan chất lượng. Dưới đây là 5 mẹo để đảm bảo thành công.

Khoan robot là một nhiệm vụ phổ biến trong một loạt các ngành công nghiệp. Nó được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau, từ robot phẫu thuật đến sản xuất máy bay.

Trong những năm gần đây, chúng ta đã thấy máy khoan robot được sử dụng để khoan khoan xuyên đường, qua sông để lắp đặt đường ống ngầm. Chúng ta cũng đã thấy robot khoan trong không gian khi robot Mars Curiosity khoan vào bề mặt sao Hỏa.

Robot khoan cũng là một ứng dụng phổ biến của nhà thầu khoan ngầm HDD. Tuy nhiên, nó có thể là một nhiệm vụ khó khăn nếu bạn không làm theo một số mẹo đơn giản.

Tại sao việc khoan đặt ống ngầm có thể trở nên khó khăn với robot

Mặc dù khoan ngầm là một nhiệm vụ tuyệt vời đối với robot, nhưng nó không phải lúc nào cũng dễ dàng nhất để đạt được. Một số yếu tố kết hợp lại khiến nó trở thành một nhiệm vụ khá thách thức, bao gồm độ cứng của vật liệu, độ cứng của robot, khả năng tiếp cận cảm biến lực, hiệu chỉnh phần mềm lập trình ngoại tuyến, v.v.

Nếu bạn không tính đến những yếu tố này, chất lượng của mũi khoan có thể thấp.

Tất nhiên, bạn có thể cố gắng vượt qua những thách thức này bằng giải pháp mà các nhà nghiên cứu của MIT đưa ra gần đây vào tháng 6 năm 2018. Họ đã sử dụng sóng não của con người để dạy cho robot khi nó không khoan đúng cách. Tuy nhiên, điều này có vẻ không thực tế lắm trong môi trường công nghiệp, phải không?

Thay vào đó, đây là 5 mẹo để đảm bảo chất lượng khoan ngầm bằng robot.

5 Mẹo để hoàn thành công việc được khoan xuyên đường bằng robot hoàn hảo

1. Biết các lực cần thiết

Biện pháp thi công khoan xuyên đường bằng robot có thể tác động lực rất cao theo nhiều hướng lên robot và mũi khoan. Các lực này sẽ ảnh hưởng đến việc lựa chọn máy khoan robot, công cụ khoan và chiến lược điều khiển.

Có ít nhất bốn hướng của lực trong một thao tác khoan:

Fz: Lực tác dụng lên đầu dụng cụ khoan dọc theo trục của dụng cụ.

Fx: Lực tác dụng lên đầu dụng cụ khoan dọc theo một trong các trục vuông góc với dụng cụ.

Fy: Lực tác dụng lên đầu dụng cụ khoan dọc theo trục vuông góc khác với dụng cụ.

Fr: Lực tác dụng lên trục của dụng cụ khoan có tác dụng cản trở sự quay của dụng cụ về đầu của nó.

Mỗi lực tăng theo một cách khác nhau khi công cụ khoan sâu hơn. Fx và Fy là dao động có biên độ tăng dần. Fz và Fr tăng nhanh khi bắt đầu khoan và sau đó tiếp tục tăng dần khi lỗ sâu hơn.

2. Biết độ cứng của rô bốt

Độ cứng của robot khoan qua đường là độ cứng tổng hợp của tất cả các khớp của nó. Nó bị giới hạn bởi mômen xoắn lớn nhất mà các khớp có thể áp dụng.

So với máy khoan CNC, khoan robot có độ cứng khá thấp, như chúng tôi đã giải thích trong bài viết trước liệu robot có thể vượt trội hơn máy CNC để khoan xuyên đường không? Độ cứng của robot thường nhỏ hơn 1 Newton trên micromet trong khi máy CNC thường có hơn 50 Newton trên micromet.

Không phải lúc nào cũng dễ dàng tính toán độ cứng của rô-bốt ngay cả việc ước tính cũng đòi hỏi một số phép toán khá nặng. Tuy nhiên, các tờ sản phẩm chi tiết của robot công nghiệp đôi khi chỉ định các lực tối đa theo mọi hướng. Bạn có thể so sánh với các lực cần thiết của hoạt động khoan.

3. Tránh rô bốt tuân thủ

Một số rô bốt - ví dụ rô bốt cộng tác - được thiết kế để tuân thủ. Điều này rất tốt cho các ứng dụng yêu cầu robot làm việc cùng với con người. Nếu robot va chạm với ai đó, sự tuân thủ của nó có nghĩa là nó sẽ không tác dụng lực có hại.

Tuy nhiên, đối với việc khoan, việc tuân thủ sẽ phản tác dụng vì nó hoạt động bằng cách giảm độ cứng của robot. Chúng tôi muốn robot giữ được độ cứng nhất có thể khi khoan nếu không dụng cụ khoan sẽ di chuyển xung quanh và làm giảm chất lượng của lỗ.

Có hai loại tuân thủ mà bạn tìm thấy trong khoan robot:

Tuân thủ chủ động - Robot phát hiện va chạm và chủ động thay đổi độ cứng bằng cách sử dụng hệ thống điều khiển của nó. Đôi khi bạn có thể hủy kích hoạt loại tuân thủ này, trong trường hợp đó, rô bốt có thể được sử dụng để khoan. Ví dụ, đây là một UR 10 hợp tác đang thực hiện nhiệm vụ khoan trên một vật liệu tương đối mềm.

Tuân thủ thụ động - Các khớp của rô bốt được thiết kế cơ học để luôn tuân thủ - ví dụ như Baxter từ Rethink Robotics (người tình cờ vừa được nhóm HAHN mua lại). Vì bạn không thể hủy kích hoạt loại tuân thủ này, điều đó thường có nghĩa là rô bốt không thích hợp để khoan (trừ khi vật liệu phôi rất, rất mềm).

Tất nhiên, nếu không tuân thủ, điều đó có nghĩa là robot của bạn phải được giữ sau hàng rào an toàn hoặc được sử dụng với các cảm biến an toàn.

4. Cân nhắc kiểm soát lực

Cách tốt nhất để đạt được chất lượng khoan đồng nhất là sử dụng một lực nhất quán trong suốt quá trình hoạt động. Cách đáng tin cậy nhất để đạt được điều này với robot là sử dụng cảm biến mô-men xoắn và điều khiển lực.

Kiểm soát lực có nhiều dạng, bao gồm kiểm soát độ cứng, kiểm soát trở kháng, kiểm soát tiếp nhận và nhiều hình thức khác. Tuy nhiên, tất cả về cơ bản đều liên quan đến việc sử dụng một thuật toán để điều khiển lực chính xác do robot tác dụng.

Điều này ngày càng trở nên dễ dàng thực hiện hơn nhờ những tiến bộ trong công nghệ cảm biến lực và các thuật toán điều khiển tốt hơn. Tuy nhiên, kiểm soát lực thực hiện thêm một lớp phức tạp khác vào chương trình robot của bạn.

Trong biện pháp thi công đường ống công nghệ, bạn có thể sử dụng điều khiển lực thông qua một trong hai phương pháp sau:

Trong bộ xử lý sau - Bạn có thể lập trình đường đi của robot bằng RoboDK, sau đó cập nhật bộ xử lý hậu của rô bốt để bao gồm mã điều khiển lực. Cách tiếp cận này sẽ hơi khác nhau đối với từng thương hiệu robot. Xem bài viết này để biết thông tin về bộ xử lý hậu kỳ.

Trong API RoboDK - Bạn cũng có thể lập trình bằng API và sau đó điều khiển robot khoan trực tiếp từ phần mềm. Trong trường hợp này, máy khoan robot định hướng được điều khiển trực tiếp bởi máy tính chạy RoboDK nên chúng phải được kết nối mọi lúc, không chỉ trong quá trình lập trình. Kiểm soát lực có thể phức tạp để tích hợp, nhưng nó cũng có thể cải thiện đáng kể chất lượng khoan của bạn.

5. Hiệu chỉnh và kiểm tra

Như với tất cả các chương trình ngoại tuyến mà bạn thực hiện với rô bốt của mình, điều quan trọng là phải hiệu chỉnh rô bốt của bạn bằng mô phỏng. Việc khoan đòi hỏi độ chính xác cao. Cách duy nhất để đảm bảo rằng các lỗ khoan của bạn kết thúc ở nơi bạn muốn là hiệu chỉnh mô phỏng đúng cách.

Cuối cùng, như với bất kỳ chương trình rô bốt nào, hãy kiểm tra kỹ lưỡng chương trình của bạn trước khi đưa vào sản xuất. Kiểm tra khả năng khoan của bạn với tất cả các vật liệu mà bạn sẽ sử dụng. Đảm bảo rằng dụng cụ khoan không di chuyển xung quanh trong quá trình hoạt động. Nếu có, nó có thể gợi ý rằng vật liệu quá cứng đối với thiết lập hiện tại của bạn.

CÔNG TY CP TƯ VẤN ĐẦU TƯ & THIẾT KẾ XÂY DỰNG MINH PHƯƠNG

Địa chỉ: Số 28B Mai Thị Lựu, Phường Đa Kao, Q.1, TPHCM

Hotline:  0903649782 - (028) 3514 6426

Email: nguyenthanhmp156@gmail.com