5 простых способов избежать столкновений роботов (и в крайнем случае)

Как предотвратить столкновение робота с объектами в рабочей области? Вот как избежать столкновений с роботами, не усложняя себе жизнь.

Недавний вопрос на форуме RoboDK выявил распространенную проблему с роботами. Пользователь Micronexx спросил, как избежать коллизий. Они спросили, создает ли RoboDK пути без столкновений автоматически или пользователь должен вносить коррективы вручную.

Это более сложный вопрос, чем кажется на первый взгляд. RoboDK, безусловно, включает в себя функции, которые помогут вам избежать коллизий, в том числе некоторую автоматическую маршрутизацию. Однако «предотвращение столкновений» в робототехнике — тема глубокая и сложная. Целые исследовательские проекты посвящены планированию траектории и предотвращению столкновений. Для него даже были разработаны продвинутые алгоритмы искусственного интеллекта.

Хорошая новость заключается в том, что для большинства из нас все не должно быть таким сложным. Есть более простые способы предотвратить столкновение робота с объектами.

5 простых способов избежать столкновений роботов

Обычно лучше всего начать с простого.

Это хорошее практическое правило при попытке решить любую проблему в программировании вашего робота. Несмотря на то, что роботы обладают расширенными функциями, простые инженерные решения зачастую являются лучшими.

Вот 5 простых способов предотвратить столкновение робота с объектами.

1. Планируйте свое рабочее пространство с самого начала

Столкновения чаще всего происходят, когда рабочее пространство не было хорошо спланировано. Любую интеграцию роботов следует начинать с планирования пространства, например. набросав его на бумаге.

Спланируйте, в каких областях робот будет перемещаться, а какие будут вне его досягаемости. Попробуйте «отыграть» последовательность движений робота своей рукой, прежде чем начать программировать их в робота — это очень эффективный метод для уменьшения потенциальных проблем до их возникновения, и это очень быстро сделать.

2. Физически устранить потенциальные препятствия

Лучший способ избежать столкновений — убедиться, что роботу не с чем столкнуться. Это означает удаление из рабочей области всего, что может помешать роботу.

Убедитесь, что между различными областями рабочего пространства есть свободный путь. Если робот будет брать предметы из одного места и собирать их в другом, уберите все из рабочего пространства между этими двумя местами.

Это может показаться очевидным, но легко забыть сделать это, когда вы используете автономное программирование. Например, вы можете увидеть столб в рабочей области робота и сказать:«Все в порядке. Я просто буду избегать этого в программе роботов». Но затем, поскольку вы программируете в смоделированной среде, где столба не существует, вы забываете о нем и программируете робота так, чтобы он двигался прямо сквозь него.

3. Сопоставьте реальный мир с симуляцией

Реальный мир и симуляция в RoboDK должны быть максимально приближены друг к другу. Вы можете добиться этого двумя способами:

1. Создайте точную модель физического рабочего пространства в рамках симуляции — Это включает в себя измерение точного местоположения каждого объекта и его моделирование в программном обеспечении. Это может занять очень много времени, и чем больше вы полагаетесь на точность моделирования, тем меньше места для ошибок.
2. Удалить из реального мира объекты, которых нет в симуляции — Это включает в себя упрощение реального рабочего пространства за счет удаления объектов.

На практике лучшим вариантом является их комбинация. Вы удаляете все ненужные объекты из физического рабочего пространства и добавляете все необходимые объекты в симуляцию.

4. Настройка целей программирования вручную

Прежде чем вы начнете использовать сложные алгоритмы предотвращения столкновений, попробуйте самостоятельно настроить движения робота. Для большинства приложений ручное перемещение целей в RoboDK является быстрым, эффективным и надежным решением.

Например, если робот сталкивается с объектом во время выполнения команды «Совместное перемещение», просто добавьте пару дополнительных путевых точек, чтобы избежать столкновения с объектом. Или, что еще лучше, спросите, действительно ли объект вообще должен находиться в рабочей области.

Одна практика, которая может значительно уменьшить количество столкновений, заключается в том, чтобы решить, является ли каждое движение «перемещающимся» или «операционным». Выполняйте передвижение только в свободном пространстве, где нет препятствий. Затем остановитесь на небольшом расстоянии от операции (т. е. на «расстоянии приближения») и осторожно войдите в задачу, прежде чем приступить к оперативному перемещению.

5. Используйте новую функцию мастера обработки

Роботизированная обработка — это одна из задач, где вам, вероятно, понадобится автоматическое планирование траектории. RoboDK упрощает создание траекторий обработки с помощью встроенного мастера обработки.

В большинстве случаев у вас не будет столкновений, если вы следовали приведенным выше советам. Однако есть возможность автоматически избегать столкновений во время операции обработки, которую мы добавили в последней версии RoboDK. Прочтите ответ Альберта на форуме, в котором объясняется, как использовать эту новую функцию.

Эта функция позволяет избежать столкновений за счет автоматического вращения робота вокруг оси Z инструмента. В результате не удается избежать всех столкновений, но повышается надежность мастера обработки.

Последнее средство:используйте расширенный планировщик движения

Если вы прошли все шаги, описанные выше, и решили, что вам все еще нужно автономное предотвращение столкновений, пришло время вырваться из «больших орудий». Это означает использование сторонних алгоритмов планирования движения для создания траектории вашего робота.

Существует множество планировщиков траектории, которые автоматически обнаруживают и избегают столкновений. Однако большинство из них представляют собой исследовательские программы очень ранней стадии и, как следствие, не очень надежны. Кроме того, большинство из них предназначены для мобильных роботов, которые перемещаются только в двух измерениях.

Однако есть несколько достойных планировщиков траектории, которые работают с промышленными роботами-манипуляторами. Имейте в виду, что для их использования вам придется серьезно программировать.

1. Двигайся! — Подвинь это! является одним из наиболее развитых графических планировщиков движения для роботизированных манипуляций. Он использует структуру OMPL и предоставляет простой графический интерфейс. Он интегрирован в ROS. Если вы уже знакомы с ROS, это может быть хорошим вариантом. Если нет, возможно, вам придется долго учиться.
2. Открыть библиотеку планирования движения (OMPL) — Можно использовать только OMPL, без MoveIt! Он предоставляет библиотеки на C++, а также имеет привязки к Python. Существует разумное количество документации, но она все равно потребует обучения, поскольку библиотека обладает большим количеством функций.
3. Пузыри — Это небольшая библиотека, которую рекомендует генеральный директор RoboDK Альберт Нубиола. Это автономный планировщик движения для манипуляторов, который использует алгоритм вероятностной дорожной карты (PRM). Он написан на C++ и имеет очень мало документации. Но если вы мастер программирования и готовы принять вызов, это может предоставить гораздо менее раздутое решение для использования MoveIt.

В общем, лучше избегать коллизий, используя один из более простых способов. Но если вам нужно использовать расширенные алгоритмы, предотвращение столкновений — увлекательная тема.

Какие столкновения вызвали проблемы с вашими роботизированными приложениями? Сообщите нам в комментариях ниже или присоединитесь к обсуждению в LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram или на форуме RoboDK.