5 façons simples d'éviter les collisions de robots (et un dernier recours)

Comment empêcher votre robot d'entrer en collision avec des objets dans son espace de travail ? Voici comment éviter les collisions de robots sans vous compliquer la vie.

Une question récente sur le forum RoboDK a mis en évidence un problème commun avec les robots. L'utilisateur Micronexx a demandé comment éviter les collisions. Ils ont demandé si RoboDK génère automatiquement des chemins sans collision ou si l'utilisateur doit effectuer des ajustements manuels.

Il s'agit d'un problème plus compliqué qu'il n'y paraît à première vue. RoboDK inclut certainement des fonctionnalités qui vous aident à éviter les collisions, y compris certains routages automatiques. Cependant, "l'évitement des collisions" en robotique est un sujet profond et complexe. Des projets de recherche entiers sont consacrés à la planification de trajectoire et à l'évitement des collisions. Des algorithmes avancés d'Intelligence Artificielle ont même été développés pour cela.

La bonne nouvelle est que, pour la plupart d'entre nous, les choses ne doivent pas être si compliquées. Il existe des moyens plus simples d'empêcher votre robot d'entrer en collision avec des objets.

5 façons simples d'éviter les collisions de robots

Il est généralement préférable de commencer simplement.

C'est une bonne règle empirique lorsque vous essayez de résoudre un problème dans la programmation de votre robot. Même si les robots sont capables de fonctionnalités avancées, les solutions d'ingénierie simples sont souvent les meilleures.

Voici 5 façons simples d'empêcher votre robot d'entrer en collision avec des objets.

1. Planifiez correctement votre espace de travail dès le départ

Les collisions se produisent le plus souvent lorsque l'espace de travail n'a pas été bien planifié. Vous devez commencer toute intégration de robot en planifiant l'espace, par ex. en le dessinant sur papier.

Prévoyez dans quelles zones le robot se déplacera et quelles zones seront hors de sa portée. Essayez de "jouer" la séquence de mouvements du robot avec votre propre bras avant de commencer à les programmer dans le robot. C'est une méthode très efficace pour réduire les problèmes potentiels avant qu'ils ne surviennent, et c'est très rapide à faire.

2. Supprimer physiquement les obstructions potentielles

La meilleure façon d'éviter les collisions est de s'assurer qu'il n'y a rien avec quoi le robot puisse entrer en collision. Cela signifie supprimer tout ce qui pourrait obstruer le chemin du robot depuis l'espace de travail.

Assurez-vous qu'il existe un chemin dégagé entre les différentes zones de l'espace de travail. Si le robot ramasse des objets à un endroit et les assemble à un autre, supprimez tout de l'espace de travail entre ces deux endroits.

Cela peut sembler évident, mais il est facile d'oublier de le faire lorsque vous utilisez la programmation hors ligne. Par exemple, vous pouvez voir un pilier dans l'espace de travail du robot et dire « C'est bon. Je vais juste l'éviter dans le programme du robot. Mais alors, parce que vous programmez dans un environnement simulé où le pilier n'existe pas, vous l'oubliez et programmez le robot pour qu'il se déplace à travers.

3. Associez le monde réel à la simulation

Le monde réel et la simulation au sein de RoboDK doivent être aussi proches que possible. Vous pouvez y parvenir de 2 manières :

1. Créer un modèle précis de l'espace de travail physique dans la simulation — Cela implique de mesurer l'emplacement précis de chaque objet et de le modéliser dans le logiciel. Cela peut prendre énormément de temps et plus vous comptez sur la précision de la simulation, moins il y a de place pour l'erreur.
2. Supprimer les objets du monde réel qui ne sont pas dans la simulation — Cela implique de simplifier l'espace de travail réel en supprimant des objets.

En pratique, la meilleure option est une combinaison de ceux-ci. Vous supprimez tous les objets inutiles de l'espace de travail physique et ajoutez tous les objets nécessaires dans la simulation.

4. Ajustez manuellement les cibles de programmation

Avant de commencer à utiliser des algorithmes complexes d'évitement des collisions, essayez de modifier vous-même les mouvements du robot. Pour la plupart des applications, le déplacement manuel des cibles dans RoboDK est une solution rapide, efficace et robuste.

Par exemple, si le robot entre en collision avec un objet lors d'une commande Joint Move, ajoutez simplement quelques waypoints supplémentaires pour éviter l'objet. Ou - encore mieux - demandez si l'objet doit vraiment être dans l'espace de travail en premier lieu.

Une pratique qui peut réduire considérablement les collisions consiste à décider si chaque mouvement est un mouvement « de déplacement » ou un mouvement « opérationnel ». Effectuez uniquement des mouvements de déplacement dans un espace libre où il n'y a pas d'obstacles. Ensuite, arrêtez-vous à une petite distance de l'opération (c'est-à-dire la "distance d'approche") et déplacez-vous prudemment vers la tâche avant d'effectuer le mouvement opérationnel.

5. Utiliser la nouvelle fonctionnalité de l'assistant d'usinage

L'usinage robotisé est une tâche pour laquelle vous aurez probablement besoin d'une planification de trajectoire automatisée. RoboDK facilite la génération de trajectoires d'usinage à l'aide de son assistant d'usinage intégré.

La plupart du temps, vous n'aurez pas de collisions si vous avez suivi les conseils ci-dessus. Cependant, il existe une option pour éviter automatiquement les collisions pendant l'opération d'usinage, que nous avons ajoutée dans la dernière version de RoboDK. Lisez la réponse d'Albert dans le forum qui explique comment utiliser cette nouvelle fonctionnalité.

Cette fonctionnalité évite les collisions en faisant automatiquement pivoter le robot autour de l'axe z de l'outil. Par conséquent, cela n'évitera pas toutes les collisions, mais cela améliorera la robustesse de l'assistant d'usinage.

Dernier recours :utilisez un planificateur de mouvement avancé

Si vous avez suivi toutes les étapes ci-dessus et que vous avez décidé que vous avez toujours besoin d'un évitement de collision autonome, il est temps de sortir les «gros canons». Cela signifie utiliser un algorithme de planification de mouvement tiers pour générer la trajectoire de votre robot.

Il existe des tonnes de planificateurs de trajectoire qui détectent et évitent automatiquement les collisions. Cependant, la plupart sont des programmes de recherche à un stade très précoce et, par conséquent, ne sont pas très fiables. De plus, la plupart sont conçus pour des robots mobiles qui ne se déplacent qu'en 2 dimensions.

Il existe cependant quelques planificateurs de trajectoire décents qui fonctionnent pour les manipulateurs robotiques industriels. Soyez averti, pour les utiliser, vous devrez faire une programmation sérieuse.

1. MoveIt ! — Bougez-le ! est l'un des planificateurs de mouvement graphiques les plus développés pour la manipulation robotique. Il utilise le framework OMPL et fournit une interface graphique simple (plutôt). Il est intégré à ROS. Si vous connaissez déjà ROS, cela pourrait être une bonne option. Sinon, vous aurez peut-être une courbe d'apprentissage assez longue.
2. Bibliothèque de planification de mouvement ouverte (OMPL) — Il est possible d'utiliser OMPL seul, sans MoveIt ! Il fournit des bibliothèques en C++ et possède également des liaisons Python. Il existe une quantité raisonnable de documentation, mais cela impliquera toujours une courbe d'apprentissage car la bibliothèque a beaucoup de fonctionnalités.
3. Bulles — Il s'agit d'une petite bibliothèque recommandée par le PDG de RoboDK, Albert Nubiola. Il s'agit d'un planificateur de mouvement autonome pour les manipulateurs qui utilise l'algorithme de feuille de route probabiliste (PRM). Il est écrit en C++ et a très peu de documentation. Mais, si vous êtes un assistant de programmation et que vous êtes prêt à relever un défi, cela pourrait fournir une solution beaucoup moins gonflée à l'utilisation de MoveIt.

En général, il est préférable d'éviter les collisions en utilisant l'une des méthodes les plus simples. Mais, si vous avez besoin d'utiliser les algorithmes avancés, l'évitement des collisions est un sujet fascinant.

Quelles collisions ont causé des problèmes pour vos applications robotiques ? Dites-le nous dans les commentaires ci-dessous ou rejoignez la discussion sur LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram ou sur le forum RoboDK.