5 maneras fáciles de evitar colisiones de robots (y último recurso)

¿Cómo evita que su robot choque con objetos en su espacio de trabajo? Aquí le mostramos cómo evitar colisiones de robots sin complicarse la vida.

Una pregunta reciente en el foro de RoboDK destacó un problema común con los robots. El usuario Micronexx preguntó cómo evitar colisiones. Preguntaron si RoboDK genera rutas sin colisiones automáticamente o si el usuario tiene que hacer ajustes manuales.

Este es un tema más complicado de lo que parece a primera vista. RoboDK ciertamente incluye funcionalidades que lo ayudan a evitar colisiones, incluido cierto enrutamiento automático. Sin embargo, la "prevención de colisiones" en robótica es un tema profundo y complejo. Proyectos de investigación completos están dedicados a la planificación de trayectorias y la prevención de colisiones. Incluso se han desarrollado algoritmos avanzados de Inteligencia Artificial para ello.

La buena noticia es que, para la mayoría de nosotros, las cosas no tienen por qué ser tan complicadas. Hay formas más fáciles de evitar que su robot choque con objetos.

5 formas sencillas de evitar colisiones de robots

Por lo general, es mejor comenzar de manera simple.

Esta es una buena regla empírica cuando se trata de resolver cualquier problema en la programación de su robot. Aunque los robots son capaces de una funcionalidad avanzada, las soluciones de ingeniería simples suelen ser las mejores.

Aquí hay 5 formas simples de evitar que su robot choque con objetos.

1. Planifique su espacio de trabajo correctamente desde el principio

Las colisiones ocurren con mayor frecuencia cuando el espacio de trabajo no ha sido bien planificado. Debe comenzar cualquier integración de robot planificando el espacio, p. dibujándolo en papel.

Planifique en qué áreas se moverá el robot y qué áreas estarán fuera de su alcance. Intente "actuar" la secuencia de movimientos del robot con su propio brazo antes de comenzar a programarlos en el robot; este es un método muy efectivo para reducir posibles problemas antes de que surjan, y es muy rápido de hacer.

2. Elimine físicamente las posibles obstrucciones

La mejor manera de evitar colisiones es asegurarse de que no haya nada con lo que el robot pueda chocar. Esto significa eliminar todo lo que pueda obstruir el camino del robot desde el espacio de trabajo.

Asegúrese de que haya un camino despejado entre las diferentes áreas del espacio de trabajo. Si el robot recogerá objetos de una ubicación y los ensamblará en otra, elimine todo el espacio de trabajo entre estas dos ubicaciones.

Esto puede parecer obvio, pero es fácil olvidarse de hacerlo cuando se utiliza la programación fuera de línea. Por ejemplo, puede ver un pilar en el espacio de trabajo del robot y decir "Está bien. Simplemente lo evitaré en el programa del robot. Pero luego, debido a que está programando en un entorno simulado donde el pilar no existe, lo olvida y programa el robot para que se mueva a través de él.

3. Haga coincidir el mundo real con la simulación

El mundo real y la simulación dentro de RoboDK deben coincidir lo más posible. Puede lograr esto de 2 maneras:

1. Hacer un modelo preciso del espacio de trabajo físico dentro de la simulación — Esto implica medir la ubicación precisa de cada objeto y modelarlo en el software. Puede consumir mucho tiempo y cuanto más confíe en la precisión de la simulación, menos margen de error habrá.
2. Eliminar objetos del mundo real que no están en la simulación — Esto implica simplificar el espacio de trabajo real mediante la eliminación de objetos.

En la práctica, la mejor opción es una combinación de estos. Elimina todos los objetos innecesarios del espacio de trabajo físico y agrega todos los objetos necesarios a la simulación.

4. Ajuste los objetivos de programación manualmente

Antes de comenzar a usar algoritmos complejos para evitar colisiones, intente ajustar los movimientos del robot usted mismo. Para la mayoría de las aplicaciones, mover manualmente los objetivos dentro de RoboDK es una solución rápida, eficaz y robusta.

Por ejemplo, si el robot choca con un objeto durante un comando de movimiento conjunto, simplemente agregue un par de puntos de ruta adicionales para evitar el objeto. O, incluso mejor, pregunte si el objeto realmente necesita estar en el espacio de trabajo en primer lugar.

Una práctica que puede reducir significativamente las colisiones es decidir si cada movimiento es un movimiento de "viaje" o un movimiento "operativo". Solo realice movimientos de desplazamiento en espacios libres donde no haya obstrucciones. Luego, deténgase a una pequeña distancia de la operación (también conocida como "distancia de aproximación") y avance con cuidado hacia la tarea antes de realizar el movimiento operativo.

5. Utilice la nueva función del asistente de mecanizado

El mecanizado robótico es una tarea en la que probablemente necesitará una planificación de trayectoria automatizada. RoboDK facilita la generación de rutas de mecanizado utilizando su asistente de mecanizado incorporado.

La mayoría de las veces, no tendrá ninguna colisión si ha seguido los consejos anteriores. Sin embargo, existe una opción para evitar colisiones automáticamente durante la operación de mecanizado, que agregamos en la última versión de RoboDK. Lea la respuesta de Albert en el foro que explica cómo usar esta nueva función.

Esta característica evita colisiones al rotar automáticamente el robot alrededor del eje z de la herramienta. Como resultado, no evitará todas las colisiones, pero mejorará la solidez del asistente de mecanizado.

Último recurso:use un planificador de movimiento avanzado

Si ha realizado todos los pasos anteriores y ha decidido que aún necesita la prevención autónoma de colisiones, es hora de sacar las "armas pesadas". Esto significa utilizar algoritmos de planificación de movimiento de terceros para generar la trayectoria de su robot.

Hay toneladas de planificadores de trayectoria que detectan y evitan automáticamente las colisiones. Sin embargo, la mayoría son programas de investigación en etapas muy tempranas y, como resultado, no son muy confiables. Además, la mayoría están diseñados para robots móviles que solo se mueven en 2 dimensiones.

Sin embargo, hay algunos planificadores de trayectoria decentes que funcionan para manipuladores robóticos industriales. Tenga cuidado, para usarlos tendrá que hacer una programación seria.

1. ¡Muévelo! — ¡Muévelo! es uno de los planificadores gráficos de movimiento más desarrollados para la manipulación robótica. Utiliza el marco OMPL y proporciona una interfaz gráfica fácil (ish). Está integrado en ROS. Si ya está familiarizado con ROS, esta podría ser una buena opción. De lo contrario, es posible que tenga una gran curva de aprendizaje.
2. Biblioteca de planificación de movimiento abierto (OMPL) — Es posible usar OMPL solo, sin MoveIt! Proporciona bibliotecas en C++ y también tiene enlaces de Python. Hay una cantidad razonable de documentación, pero aún implicará una curva de aprendizaje ya que la biblioteca tiene muchas funciones.
3. Burbujas — Esta es una pequeña biblioteca que recomienda el CEO de RoboDK, Albert Nubiola. Es un planificador de movimiento independiente para manipuladores que utiliza el algoritmo de hoja de ruta probabilística (PRM). Está escrito en C++ y tiene muy poca documentación. Pero, si eres un mago de la programación y estás preparado para un desafío, podría proporcionar una solución mucho menos inflada para usar MoveIt.

En general, es mejor evitar colisiones usando uno de los métodos más fáciles. Pero, si necesita utilizar los algoritmos avanzados, la prevención de colisiones es un tema fascinante.

¿Qué colisiones han causado problemas a sus aplicaciones robóticas? Cuéntanos en los comentarios a continuación o únete a la discusión en LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram o en el foro de RoboDK.