5 maneiras fáceis de evitar colisões de robôs (e um último recurso)

Como você impede seu robô de colidir com objetos em seu espaço de trabalho? Veja como evitar colisões de robôs sem dificultar a sua vida.



Uma pergunta recente no Fórum RoboDK destacou um problema comum com robôs. O usuário Micronexx perguntou como evitar colisões. Eles perguntaram se o RoboDK gera caminhos sem colisões automaticamente ou se o usuário precisa fazer ajustes manuais.

Esta é uma questão mais complicada do que parece à primeira vista. O RoboDK certamente inclui funcionalidades que o ajudam a evitar colisões, incluindo algum roteamento automático. No entanto, “evitar colisões” em robótica é um tópico profundo e complexo. Projetos de pesquisa inteiros são dedicados ao planejamento de trajetórias e prevenção de colisões. Algoritmos avançados de Inteligência Artificial foram desenvolvidos para isso.

A boa notícia é que, para a maioria de nós, as coisas não precisam ser tão complicadas. Existem maneiras mais fáceis de impedir que seu robô colida com objetos.

5 maneiras fáceis de evitar colisões de robôs

Geralmente é melhor começar simples.

Esta é uma boa regra prática ao tentar resolver qualquer problema na programação do seu robô. Mesmo que os robôs sejam capazes de funcionalidades avançadas, as soluções simples de engenharia geralmente são as melhores.

Aqui estão 5 maneiras simples de impedir que seu robô colida com objetos.

1. Planeje seu espaço de trabalho corretamente desde o início

As colisões ocorrem com mais frequência quando o espaço de trabalho não foi bem planejado. Você deve iniciar qualquer integração de robô planejando o espaço, por exemplo. desenhando-o no papel.

Planeje em quais áreas o robô se moverá e quais áreas estarão fora de seu alcance. Tente “encenar” a sequência de movimentos do robô com seu próprio braço antes de começar a programá-los no robô – este é um método muito eficaz para reduzir possíveis problemas antes que eles surjam e é muito rápido de fazer.

2. Remova fisicamente possíveis obstruções

A melhor maneira de evitar colisões é garantir que não haja nada para o robô colidir. Isso significa remover qualquer coisa que possa obstruir o caminho do robô do espaço de trabalho.



Certifique-se de que haja um caminho claro entre as diferentes áreas do espaço de trabalho. Se o robô pegar objetos de um local e montá-los em outro, remova tudo do espaço de trabalho entre esses dois locais.

Isso pode parecer óbvio, mas é fácil esquecer de fazer isso quando você está usando programação offline. Por exemplo, você pode ver um pilar na área de trabalho do robô e dizer “Tudo bem. Vou evitá-lo no programa do robô.” Mas então, como você está programando em um ambiente simulado onde o pilar não existe, você esquece dele e programa o robô para passar por ele.

3. Combine o mundo real com a simulação

O mundo real e a simulação dentro do RoboDK devem ser o mais próximo possível. Você pode conseguir isso de 2 maneiras:

1. Faça um modelo preciso do espaço de trabalho físico na simulação — Isso envolve medir a localização precisa de cada objeto e modelá-lo no software. Pode ser extremamente demorado e quanto mais você confiar na precisão da simulação, menos espaço haverá para erros.
2. Remova objetos do mundo real que não estão na simulação — Isso envolve simplificar o espaço de trabalho real removendo objetos.

Na prática, a melhor opção é uma combinação destes. Você remove todos os objetos desnecessários do espaço de trabalho físico e adiciona todos os objetos necessários à simulação.

4. Ajuste os destinos de programação manualmente

Antes de começar a usar algoritmos complexos de prevenção de colisões, tente você mesmo ajustar os movimentos do robô. Para a maioria dos aplicativos, mover manualmente os alvos no RoboDK é uma solução rápida, eficaz e robusta.

Por exemplo, se o robô colidir com um objeto durante um comando Joint Move, simplesmente adicione mais alguns waypoints para evitar o objeto. Ou – ainda melhor – pergunte se o objeto realmente precisa estar no espaço de trabalho em primeiro lugar.

Uma prática que pode reduzir significativamente as colisões é decidir se cada movimento é um movimento “viajante” ou um movimento “operacional”. Só realize movimentos de deslocamento em espaço livre onde não haja obstruções. Em seguida, pare a uma pequena distância da operação (também conhecida como “distância de aproximação”) e mova-se cuidadosamente para a tarefa antes de realizar o movimento operacional.

5. Use o novo recurso do Machining Wizard

A usinagem de robôs é uma tarefa em que você provavelmente precisará de planejamento automatizado de trajetória. O RoboDK facilita a geração de caminhos de usinagem usando seu assistente de usinagem integrado.

Na maioria das vezes, você não terá colisões se tiver seguido o conselho acima. No entanto, existe uma opção para evitar colisões automaticamente durante a operação de usinagem, que adicionamos na versão mais recente do RoboDK. Leia a resposta de Albert no fórum que explica como usar esse novo recurso.

Esse recurso evita colisões girando automaticamente o robô em torno do eixo z da ferramenta. Como resultado, não evitará todas as colisões, mas melhora a robustez do assistente de usinagem.

Último recurso:use um planejador de movimento avançado

Se você passou por todas as etapas acima e decidiu que ainda precisa evitar colisões autônomas, é hora de quebrar as “grandes armas”. Isso significa usar algoritmos de planejamento de movimento de terceiros para gerar a trajetória do seu robô.

Existem toneladas de planejadores de trajetória por aí que detectam e evitam colisões automaticamente. No entanto, a maioria são programas de pesquisa em estágio inicial e, como resultado, não são muito confiáveis. Além disso, a maioria é projetada para robôs móveis que se movem apenas em 2 dimensões.

Existem, no entanto, alguns planejadores de trajetória decentes que trabalham para manipuladores robóticos industriais. Esteja avisado, para usá-los você terá que fazer uma programação séria.

1. Mova-se! — Mova isso! é um dos planejadores de movimento gráfico mais desenvolvidos para manipulação robótica. Ele usa a estrutura OMPL e fornece uma interface gráfica fácil (ish). Está integrado no ROS. Se você já conhece o ROS, essa pode ser uma boa opção. Caso contrário, você pode ter uma grande curva de aprendizado.
2. Biblioteca de planejamento de movimento aberto (OMPL) — É possível usar OMPL sozinho, sem MoveIt! Ele fornece bibliotecas em C++ e também possui ligações Python. Há uma quantidade razoável de documentação, mas ainda envolverá uma curva de aprendizado, pois a biblioteca possui muitas funcionalidades.
3. Bolhas — Esta é uma pequena biblioteca que o CEO da RoboDK, Albert Nubiola, recomenda. É um planejador de movimento autônomo para manipuladores que usa o algoritmo de roteiro probabilístico (PRM). Está escrito em C++ e tem muito pouca documentação. Mas, se você é um assistente de programação e está pronto para um desafio, pode fornecer uma solução muito menos inchada para usar o MoveIt.

Em geral, é melhor evitar colisões usando um dos métodos mais fáceis. Mas, se você precisar usar os algoritmos avançados, evitar colisões é um tópico fascinante.

Quais colisões causaram problemas para seus aplicativos de robô? Conte-nos nos comentários abaixo ou participe da discussão no LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram ou no RoboDK Forum.