Hochleistungs-Verfolgung der relativen Bewegung für zwei Industrieroboter

Основні поняття

Durch einen systematischen dreistufigen Ansatz zur Konfigurationsoptimierung, Wegpunktplanung und iterativen Wegpunktanpassung kann die Leistung eines Mehrarm-Robotersystems für das Verfolgen komplexer räumlicher Kurven deutlich gesteigert werden.

Анотація

Der Artikel präsentiert einen systematischen Ansatz zur Optimierung der Leistung eines Mehrarm-Robotersystems für das Verfolgen komplexer räumlicher Kurven.

In einem ersten Schritt wird die optimale Konfiguration der beiden Roboter basierend auf einer idealisierten Optimierungsaufgabe ermittelt. Dabei wird eine Bewegungssteuerung auf Basis der Roboterkinematik verwendet, um die maximal mögliche konstante Relativgeschwindigkeit entlang der Kurve zu bestimmen.

Im zweiten Schritt wird die optimale Lösung durch eine Approximation der Kurve mit Hilfe von Roboterbewegungsprimitivtypen (lineare und kreisförmige Bewegungen) umgesetzt. Dabei wird die Anzahl der Wegpunkte minimiert, da diese die Leistung aufgrund der erforderlichen Bewegungsübergänge beeinträchtigen.

Im abschließenden dritten Schritt werden die Wegpunkte iterativ angepasst, um die Verfolgungsgenauigkeit weiter zu verbessern. Dieser Schritt wird zunächst in Simulation und dann mit den physischen Robotern durchgeführt.

Die Methode wurde auf zwei Testfällen mit ABB- und FANUC-Robotern evaluiert. Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Leistungssteigerung von über 300% gegenüber der aktuellen industriellen Praxis und über 14% gegenüber dem optimierten Einarm-Fall.

Статистика

Die maximale Relativgeschwindigkeit entlang der Kurve 1 beträgt 451,52 mm/s mit einer Standardabweichung von 3,74%.
Die maximale Relativgeschwindigkeit entlang der Kurve 2 beträgt 1404,87 mm/s mit einer Standardabweichung von 1,52%.

Цитати

"Durch einen systematischen dreistufigen Ansatz zur Konfigurationsoptimierung, Wegpunktplanung und iterativen Wegpunktanpassung kann die Leistung eines Mehrarm-Robotersystems für das Verfolgen komplexer räumlicher Kurven deutlich gesteigert werden."
"Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Leistungssteigerung von über 300% gegenüber der aktuellen industriellen Praxis und über 14% gegenüber dem optimierten Einarm-Fall."

Ключові висновки, отримані з

Fast and Accurate Relative Motion Tracking for Two Industrial Robots

by Honglu He,Ch... о arxiv.org 04-11-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.06687.pdf

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Wie könnte der vorgestellte Ansatz auf andere Anwendungen wie z.B. die Montage oder Inspektion erweitert werden

Der vorgestellte Ansatz zur Optimierung der Bewegung von zwei Industrierobotern entlang komplexer räumlicher Kurven könnte auf andere Anwendungen wie Montage oder Inspektion erweitert werden, indem die gleiche Methodik angewendet wird. In der Montage könnte der Ansatz verwendet werden, um die Bewegung von zwei Robotern zu synchronisieren, um Teile präzise zusammenzufügen. Durch die Optimierung der Systemkonfiguration, die Anpassung der Wegpunkte und die iterative Anpassung basierend auf der tatsächlichen Verfolgungsfehler könnten Montageprozesse effizienter gestaltet werden. In der Inspektion könnten die Roboter entlang einer vorgegebenen Inspektionsroute geführt werden, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit optimiert wird, um eine schnelle und präzise Inspektion zu ermöglichen.

Welche zusätzlichen Herausforderungen ergeben sich, wenn die Roboter nicht nur die relative Bewegung, sondern auch Kontaktkräfte koordinieren müssen

Wenn die Roboter nicht nur die relative Bewegung, sondern auch Kontaktkräfte koordinieren müssen, ergeben sich zusätzliche Herausforderungen. Die Roboter müssen in der Lage sein, die Kontaktkräfte zu messen und entsprechend zu reagieren, um eine sichere und präzise Interaktion mit der Umgebung zu gewährleisten. Dies erfordert möglicherweise die Integration von Kraftsensoren und fortschrittlichen Regelungsalgorithmen, um die Kontaktkräfte zu steuern. Darüber hinaus müssen die Roboter in der Lage sein, die Kontaktkräfte in Echtzeit zu überwachen und ihre Bewegung entsprechend anzupassen, um Kollisionen zu vermeiden und eine genaue Ausführung der Aufgabe zu gewährleisten.

Inwiefern lässt sich der Ansatz auf mobile Robotersysteme übertragen, bei denen die Basis-Pose ebenfalls optimiert werden muss

Der vorgestellte Ansatz zur Optimierung der Bewegung von zwei Industrierobotern könnte auf mobile Robotersysteme übertragen werden, bei denen die Basis-Pose ebenfalls optimiert werden muss. In diesem Fall müssten zusätzliche Parameter berücksichtigt werden, um die optimale Platzierung und Bewegung der mobilen Roboter zu gewährleisten. Dies könnte die Integration von Lokalisierungs- und Kartierungsalgorithmen erfordern, um die genaue Position der mobilen Roboter zu bestimmen und ihre Bewegung entsprechend anzupassen. Durch die Anpassung des Ansatzes auf mobile Robotersysteme könnten komplexe Aufgaben wie autonomes Navigieren und Manipulieren in dynamischen Umgebungen effizienter und präziser durchgeführt werden.