5 eenvoudige manieren om robotbotsingen te vermijden (en een laatste redmiddel)

Hoe voorkom je dat je robot in botsing komt met objecten in zijn werkruimte? Hier leest u hoe u botsingen met robots kunt voorkomen zonder het uzelf moeilijk te maken.

Een recente vraag op het RoboDK-forum bracht een veelvoorkomend probleem met robots aan het licht. Gebruiker Micronexx vroeg hoe je botsingen kunt voorkomen. Ze vroegen of RoboDK automatisch botsingsvrije paden genereert, of dat de gebruiker handmatige aanpassingen moet maken.

Dit is een ingewikkelder probleem dan het op het eerste gezicht lijkt. RoboDK bevat zeker functionaliteiten die u helpen om botsingen te voorkomen, inclusief enkele automatische routering. Het vermijden van botsingen in robotica is echter een diep en complex onderwerp. Hele onderzoeksprojecten zijn gewijd aan trajectplanning en het vermijden van botsingen. Er zijn zelfs geavanceerde kunstmatige intelligentie-algoritmen voor ontwikkeld.

Het goede nieuws is dat voor de meesten van ons de dingen niet zo ingewikkeld hoeven te zijn. Er zijn eenvoudigere manieren om te voorkomen dat uw robot tegen objecten aanbotst.

5 eenvoudige manieren om robotbotsingen te vermijden

Het is meestal het beste om eenvoudig te beginnen.

Dit is een goede vuistregel wanneer u een probleem in uw robotprogrammering probeert op te lossen. Hoewel robots tot geavanceerde functionaliteit in staat zijn, zijn de eenvoudige technische oplossingen vaak de beste.

Hier zijn 5 eenvoudige manieren om te voorkomen dat uw robot tegen objecten aanbotst.

1. Plan uw werkruimte vanaf het begin goed

Botsingen komen het vaakst voor wanneer de werkruimte niet goed is gepland. U moet elke robotintegratie starten door de ruimte te plannen, b.v. door het op papier te schetsen.

Plan in welke gebieden de robot zich zal verplaatsen en welke gebieden buiten zijn bereik zijn. Probeer de reeks bewegingen van de robot uit te voeren met uw eigen arm voordat u ze in de robot gaat programmeren - dit is een zeer effectieve methode om potentiële problemen te verminderen voordat ze zich voordoen, en het is zeer snel te doen.

2. Mogelijke obstakels fysiek verwijderen

De beste manier om botsingen te voorkomen, is ervoor te zorgen dat er niets is waar de robot tegenaan kan botsen. Dit betekent dat u alles uit de werkruimte moet verwijderen wat het pad van de robot zou kunnen belemmeren.

Zorg ervoor dat er een duidelijk pad is tussen de verschillende delen van de werkruimte. Als de robot objecten van de ene locatie oppakt en op een andere assembleert, verwijder dan alles uit de werkruimte tussen deze twee locaties.

Dit lijkt misschien voor de hand liggend, maar het is gemakkelijk om dit te vergeten wanneer u offline programmeert. U kunt bijvoorbeeld een pilaar in de robotwerkruimte zien en zeggen:"Het is oké. Ik vermijd het gewoon in het robotprogramma.” Maar omdat je programmeert in een gesimuleerde omgeving waar de pilaar niet bestaat, vergeet je hem en programmeer je de robot om er dwars doorheen te bewegen.

3. Match de echte wereld met de simulatie

De echte wereld en de simulatie binnen RoboDK moeten zo goed mogelijk op elkaar aansluiten. U kunt dit op 2 manieren bereiken:

1. Maak een nauwkeurig model van de fysieke werkruimte binnen de simulatie — Dit houdt in dat de exacte locatie van elk object wordt gemeten en in de software wordt gemodelleerd. Het kan extreem tijdrovend zijn en hoe meer u vertrouwt op de nauwkeurigheid van de simulatie, hoe minder ruimte er is voor fouten.
2. Verwijder objecten uit de echte wereld die zich niet in de simulatie bevinden — Dit houdt in dat de echte werkruimte wordt vereenvoudigd door objecten te verwijderen.

In de praktijk is een combinatie hiervan de beste optie. Je verwijdert alle overbodige objecten uit de fysieke werkruimte en voegt alle benodigde objecten toe aan de simulatie.

4. Programmeerdoelen handmatig aanpassen

Probeer, voordat u complexe algoritmen voor het vermijden van botsingen gaat gebruiken, zelf de bewegingen van de robot aan te passen. Voor de meeste toepassingen is het handmatig verplaatsen van de doelen binnen RoboDK een snelle, effectieve en robuuste oplossing.

Als de robot bijvoorbeeld tijdens een Joint Move-opdracht tegen een object botst, voegt u gewoon een paar extra waypoints toe om het object te ontwijken. Of - nog beter - vraag of het object echt in de werkruimte moet staan.

Een praktijk die botsingen aanzienlijk kan verminderen, is om te beslissen of elke beweging een "reizende" of een "operationele" beweging is. Voer alleen verplaatsingsbewegingen uit in de vrije ruimte waar er geen obstakels zijn. Stop dan op een kleine afstand van de operatie (ook bekend als de "naderingsafstand") en ga voorzichtig naar de taak voordat u de operationele beweging uitvoert.

5. Gebruik de nieuwe functie van de Machining Wizard

Robotbewerking is een taak waarvoor u waarschijnlijk geautomatiseerde trajectplanning nodig heeft. RoboDK maakt het gemakkelijk om bewerkingspaden te genereren met behulp van de ingebouwde bewerkingswizard.

Meestal zul je geen aanrijdingen hebben als je het bovenstaande advies hebt opgevolgd. Er is echter een optie om automatisch botsingen tijdens de bewerking te voorkomen, die we hebben toegevoegd in de nieuwste versie van RoboDK. Lees de reactie van Albert op het forum waarin wordt uitgelegd hoe je deze nieuwe functie kunt gebruiken.

Deze functie voorkomt botsingen door de robot automatisch rond de z-as van het gereedschap te draaien. Als resultaat vermijdt het niet alle botsingen, maar het verbetert wel de robuustheid van de bewerkingswizard.

Laatste redmiddel:gebruik een geavanceerde bewegingsplanner

Als je alle bovenstaande stappen hebt doorlopen en je hebt besloten dat je nog steeds autonome botsingen moet vermijden, is het tijd om de 'grote kanonnen' uit te breken. Dit betekent dat u bewegingsplanningsalgoritmen van derden gebruikt om uw robottraject te genereren.

Er zijn talloze trajectplanners die automatisch botsingen detecteren en vermijden. De meeste zijn echter zeer vroege onderzoeksprogramma's en zijn daardoor niet erg betrouwbaar. De meeste zijn ook ontworpen voor mobiele robots die alleen in twee dimensies bewegen.

Er zijn echter een paar fatsoenlijke trajectplanners die werken voor industriële robotmanipulators. Wees gewaarschuwd, om ze te gebruiken moet je serieus programmeren.

1. Verplaats het! — Verplaats het! is een van de meest ontwikkelde grafische bewegingsplanners voor robotmanipulatie. Het maakt gebruik van het OMPL-framework en biedt een eenvoudige (ish) grafische interface. Het is geïntegreerd in ROS. Als je al bekend bent met ROS, kan dit een goede optie zijn. Zo niet, dan heb je misschien een behoorlijke leercurve.
2. Bibliotheek voor bewegingsplanning openen (OMPL) — Het is mogelijk om OMPL alleen te gebruiken, zonder MoveIt! Het biedt bibliotheken in C++ en heeft ook Python-bindingen. Er is een redelijke hoeveelheid documentatie, maar het zal nog steeds een leercurve met zich meebrengen omdat de bibliotheek veel functionaliteit heeft.
3. Bubbels — Dit is een kleine bibliotheek die de CEO van RoboDK, Albert Nubiola, aanbeveelt. Het is een stand-alone bewegingsplanner voor manipulatoren die gebruik maakt van het probabilistische roadmap-algoritme (PRM). Het is geschreven in C++ en heeft heel weinig documentatie. Maar als je een programmeerwizard bent en je bent klaar voor een uitdaging, kan het een veel minder opgeblazen oplossing zijn voor het gebruik van MoveIt.

Over het algemeen is het beter om botsingen te voorkomen door een van de eenvoudigere methoden te gebruiken. Maar als u de geavanceerde algoritmen moet gebruiken, is het vermijden van botsingen een fascinerend onderwerp.

Welke botsingen hebben problemen veroorzaakt voor uw robottoepassingen? Vertel het ons in de reacties hieronder of neem deel aan de discussie op LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram of in het RoboDK-forum.