Название проекта: Кобот на кухне делает тако.

Цель проекта: собрать робота, который наполняет лепешку ингридиентами для тако.

Задачи: Узнать про тако и коботов на кухне

Собрать и протестировать модель робота, который делает тако.

Описание:

Что такое тако?

Тако — одно из самых популярных блюд мексиканской кухни. Секрет прост: небольшие кукурузные или пшеничные тортильи можно наполнить ингредиентами на любой вкус и есть руками. Мы выбрали пять интересных рецептов с фаршем, острой курицей, стейком и овощами.

Ингредиенты

Лепёшка

4 шт.

Говядина (фарш)

400 г

Огурец

200 г

Помидоры

200 г

Салат (зелёный)

200 г

Лук (репчатый)

1 шт.

Болгарский перец

1/2 шт.

Фасоль (консервированная)

3 ст. л.

Петрушка

1 пучок

Масло (растительное)

1 ст. л.

Специи

по вкусу

Соль

по вкусу

Процесс приготовления

1. Мелко нарежьте половину лука и обжарьте с фаршем на растительном масле до готовности.
2. Нарежьте помидоры, огурцы, болгарский перец, листья салата и вторую половину лука. Перемешайте вместе с мелко нарезанной петрушкой. Посолите и приправьте по вкусу.
3. Выложите лепёшки на противень и уберите в духовку на 3-4 минуты.
4. Наполните разогретые лепёшки начинкой из всех ингредиентов. По желанию заправьте острым соусом.

(https://the-challenger.ru/eda/retsepty/tako-po-meksikanski-5-luchshih-retseptov/)

Что такое кобот?

Просто назвать своего робота коллаборативным мало. Он должен удовлетворять требованиям международных стандартов, основной из которых ISO/TS 15066:2016(американский аналог ANSI/RIA TR R15.606:2016). Хотя будет правильнее сказать, что это не стандарт, а техническая спецификация. Разница есть: ISO иногда разрабатывает технические спецификации до выпуска окончательных официальных стандартов. Это признание того факта, что современное состояние коллаборативной робототехники динамично, и будет развиваться со временем.

Формат технических спецификаций нужен для фиксации состояния «здесь и сейчас», чтобы сообщество могло работать, зная при этом, что в будущем будут изменения.

Согласно ISO кобот (сокращение от коллаборативный робот) – это робот, предназначенный для прямого взаимодействия с человеком в рамках определенного совместного пространства.

Коллаборативный робот МОЖЕТ использоваться для совместной работы (ISO 10218). Совместная работа – состояние, в котором специально спроектированная роботизированная система и оператор работают в рамках совместной рабочей области.

Совместное пространство – защищенное рабочее пространство, в котором робот и человек могут одновременно выполнять задания во время производственной операции.

Скорее всего, у вас возникли вопросы:


 

• Станет ли робот коллаборативным, если я уберу защитное ограждение у обычного промышленного робота? Нет
• Станет ли робот коллаборативным, если я ограничу мощность и силу манипулятора? Нет, т.к. острым предметом даже с небольшой силой можно причинить ущерб человеку
• Если робот коллаборативный, это значит, что мне не нужно делать оценку рисков? Оценку рисков делать нужно.

Проще говоря, это робот, который может выполнять задачи в общем пространстве с человеком, без вреда для него, то есть нахождение человека в рабочей зоне кобота абсолютно безопасно. Отличия кобота от привычного промышленного робота:


 

• многие из них дешевле привычного промышленного робота: $24 тысячи вместо $40+ тысяч;
• проще устанавливать и настраивать (роботы весят порядка 30кг, нужна только розетка 220v, есть GUI);
• он гибкий, его легко переналаживать (интуитивно понятные интерфейсы программирования, не он безопасен для человека и окружения.

Раньше средства защиты людей заключались в том, чтобы отделить их от роботизированного оборудования физическими защитными устройствами, например, клетками.

С появлением коллаборативных робототехнических систем эта парадигма сдвинулась: теперь можно работать вместе.

Почему это хорошо? Потому что мы получаем синергию сильных сторон робота (высокая скорость и точность при выполнении рутинных операций) и человека (творческое мышление, работа в нестандартных ситуациях). Это повышает производительность в промышленности, а значит, положительно влияет на экономику в целом.

ISO/TS 15066:2016 – это первая в мире спецификация требований безопасности для коллаборативных роботов. Документ разрабатывался комитетом (куда входили эксперты из 24-х стран и ведущих компаний-производителей) ISO c 2010 года. Он предназначен для дополнения требований и рекомендаций по совместной работе промышленного робота, описанных в стандартах ISO 10218-1 и ISO 10218-2 («Требования безопасности для промышленных роботов»), ISO/TS 15066 определяет требования безопасности для совместной работы промышленных робототехнических систем и рабочей среды. Документ дает руководство для тех, кто проводит оценку рисков при совместной работе людей и роботов.

В соответствии с ISO/TS 15066 есть 4 формы совместной работы:


 

• Контролируемая остановка (Safety-rated monitored stop);
• Ручное ведение (Hand guiding);
• Контроль скорости и разделения (Speed and separation monitoring);
• Ограничение мощности и усилия (Power and force limiting).

(https://habr.com/ru/company/sberbank/blog/416193/)

       Технические характеристики:

             Модель представляет собой основание, собранное из закругленных балок  и рамок для стаканов-наполнителей, куда закладываются ингредиенты для тако. Стаканы закреплены между закруглёнными балками Таких стаканов два. У стаканов обрезано дно и снизу закрыто крышкой, выполненнойтакже из закруглённых балок. Каждая крышкасоединяется с помощью оси, проведённой через отверстие балки и штифта с втулкой и  управляется своим сервомотором. Итого – два сервомотора (сервомотор А,

C ) установлены на подачу ингредиентов для тако.

Под основанием находится конвейерная лента, собранная с помощью 3 осей и 3 колес, балок из конструктора Lego Education Wedo и штифтов с втулками.

          Конвейерная лента перемещет лепёшку тако от одного стаканчика с ингредиентами к другому . Конвейерная лента для перемещения тако управляется третьим сервотором (B) и имеет ограничители из балок, между которыми укладывается лепёшка тако.

             Модель запускается кнопкой контроллера, к которому прикреплены все три сервомотора. При усовершенствовании конструкции допустимо прикрепление к одному из разъёмов контроллера EV3 (1,2,3,4) датчика касания., чтобы модель запускалась нажатием кнопки на датчике касания.

            Модель собрана с использованием контроллера EV3,балок и рамок из конструктора Lego Education Mindstorms EV3,имеет 3 сервомотора,

Программа содержит блоки запуск, моторы, событие –ожидание.

Кобот на кухне для изготовления тако работает по схеме:

Запуск программы – Мотор С – ожидание 2 секунды – Мотор В – ожидание 2 секунды- мотор А –ожидание 5 секунд – мотор В.

Мотор В отвечает за перемещение лепёшки к разным наполнителям и возврат к началу.Это конвейерная лента.

Моторы А и С отвечают за открывание крышек из балок, чтобы высыпались ингредиенты. 

Коллаборация заключается в совместном изготовлении конечного продукта-тако человека с роботом.

Человек загружает ингредиенты, кладёт лепешку, запускает программу, Робот доделывает работу по изготовлению тако.

Выводы:

В ходе проектной работы был изготовлен робот, который помогает делать тако. Модель протестирована на элементах, заменяющих продукты питания. Вместо лепёшки использовали резиновую салфетку для уборки. Для наполнения стаканчиков взяли стружку из пластиковых бутылок и нарезку губок для мытья посуды. Программа исполнена стабильно, вызвала одобрение у членов кружка робототехники, родителей и учителей.

Кобот на кухне, который делает тако может использоваться дома и в заведениях, связанных с организацией общественного питания.

Источники:

1. https://the-challenger.ru/eda/retsepty/tako-po-meksikanski-5-luchshih-retseptov/
2. https://habr.com/ru/company/sberbank/blog/416193