TECHNOLOGIEPLATTFORM
KI-Bewegungsplanung: Kollisionsfreie Trajektorien für die robotergestützte Palettierung
Viroteq Bewegungsplanung ist die KI-Ebene, die eine Stapelentscheidung in eine sichere, schnelle und kollisionsfreie Robotertrajektorie umwandelt. Die Bahnberechnung unter 10 ms hält die Zykluszeit knapp, die Optimierung von Gelenkgrenzen und Singularitäten sorgt für eine reibungslose Bewegung und die nutzlastabhängige Planung sorgt dafür, dass jede Entnahme und Platzierung nachweislich kollisionsfrei ist. Dadurch wird der Planer nie zum Engpass innerhalb einer Viroteq-Zelle - stattdessen schaltet er die volle Geschwindigkeit von FANUC-, ABB-, KUKA-, Universal Robots-, Yaskawa- und Stäubli-Armen in der realen Produktion frei.
- ✓ Sub-10ms Pfadberechnung pro Pick
- ✓ Kollisionsfreie Flugbahnen, immer
- ✓ Joint-Limit- und Singularitätsoptimierung
<10 ms
Pfadberechnung pro Pick
Marken-Agnostik
FANUC, ABB, KUKA, UR, Yaskawa
6 & 7-Achse
Unterstützung für mehrachsige Kinematik
1000+
Weltweit im Einsatz befindliche Zellen
Warum die Bewegungsplanung die Zykluszeit und Zuverlässigkeit bestimmt
Die Bewegungsplanung ist der Unterschied zwischen einem Roboter, der in einem Demovideo beeindruckend aussieht, und einem Roboter, der seinen Lebensunterhalt in einer echten Produktionslinie verdient. Generische Bahnplanungsbibliotheken können einen Weg von A nach B finden, aber eine produktionsreife Trajektorien-Engine muss diesen Weg innerhalb eines engen Zyklusfensters berechnen, ihn gegen jede Gelenkgrenze, jede Singularität und jedes Hindernis in der Zelle validieren und über Millionen von Wiederholungen pro Jahr deterministisch bleiben.
Gelenkgrenzen sind die erste Hürde. Ein Sechs-Achsen-Roboter hat sechs harte mechanische Anschläge, und ein naiver Planer plant gerne in Richtung von Konfigurationen, die diese in der Mitte des Zyklus treffen. Singularitäten sind die zweite Hürde - Roboterposen, bei denen kleine kartesische Bewegungen riesige Gelenkgeschwindigkeiten erfordern, die Sicherheitssteuerungen auslösen und die Linie zum Stillstand bringen. Außerdem geht es bei der Kollisionsvermeidung nicht nur um den Roboterkörper. Der Greifer, die Nutzlast und der sich dynamisch verändernde Palettenstapel müssen alle modelliert werden, da der Planer sonst Flugbahnen erzeugt, die in frisch platzierte Kisten krachen.
Nutzlastabhängige Flugbahnen fügen eine weitere Achse der Komplexität hinzu. Ein 25 kg schwerer Koffer, der bei voller Reichweite getragen wird, verhält sich ganz anders als ein leerer Greifer in der gleichen Position - Beschleunigungen, Trägheiten und sichere Anfahrwinkel ändern sich alle. Open-Source-Bibliotheken wie MoveIt für ROS bieten gute akademische Grundlagen, aber um sie in etwas zu verwandeln, das sicher genug ist, um unbeaufsichtigt rund um die Uhr betrieben zu werden, sind zusätzlich umfangreiche technische Maßnahmen erforderlich.
Viroteq's Technologieplattform schließt diese Lücke. Die Engine läuft direkt auf Industrie-PCs, wird bei jedem Zyklus anhand des vollständigen Zellenmodells validiert und ist in die Sicherheitsarchitektur integriert, die durch Industriestandards definiert ist. Daher ist jede Trajektorie nachweislich kollisionsfrei, bevor die Steuerung sie empfängt, und die Linie läuft ohne Kompromisse mit voller Robotergeschwindigkeit.
Wie die Bewegungsplanung in Viroteq-Zellen funktioniert
Jeder Viroteq-Planungszyklus beginnt mit einer Griffhaltung, die von die StackrBrain-Laufzeitumgebung. Die Greifposition beschreibt, wo sich der Greifer dem Gegenstand nähern muss, die Zielposition beschreibt, wo er den Gegenstand auf der Palette ablegen muss, und das Zellenmodell beschreibt alles, was dazwischen nicht berührt werden darf.
Zunächst führt der Planer eine auf Sampling basierende Pfadsuche durch den gemeinsamen Raum durch, wobei RRT- und PRM-ähnliche Algorithmen verwendet werden, die auf Produktionsdaten trainiert wurden, um den Sampler auf schnelle, glatte Kandidaten auszurichten. In einem weiteren Optimierungsschritt wird der Pfadkandidat geglättet, überflüssige Durchgangspunkte werden entfernt und die Grenzwerte für Geschwindigkeit und Beschleunigung der Gelenke werden eingehalten. In einem abschließenden Validierungsschritt wird die Flugbahn gegen jedes Hindernis in der Zelle, das Nutzlastvolumen und die für die Zelle definierten Sicherheitszonen geprüft.
Schließlich wird die validierte Trajektorie über native Schnittstellen oder die entsprechende Motion Bridge an die Robotersteuerung - FANUC, ABB, KUKA, Universal Robots, Yaskawa oder Stäubli - übertragen. Die gesamte Pipeline läuft in weniger als 10 ms für typische Sechs-Achsen-Arme, so dass sie in das Zyklusfenster selbst der schnellsten Palettierautomatisierung Stationen.
Viroteq Produkte powered by Bewegungsplanung
Drei Viroteq-Produkte basieren auf der gleichen Bewegungsplanungs-Engine - RobotStackr OS für konsistente Palettierläufe, RobotStackr OTF für gemischte Stapelung in Echtzeit und RobotDepalr für die Depalettierung im Eingang. Daher steuert eine Laufzeit jeden Roboter in der Zelle über Palettier-, Depalettier- und gemischte Arbeitsabläufe hinweg.
RobotStackr OS
Der RobotStackr OS nutzt die Trajektorien-Engine, um eine konsistente Einzel-SKU-Palettierung bei voller Robotergeschwindigkeit durchzuführen. Vorgeprüfte Muster in Kombination mit optimierten Pfaden im gemeinsamen Raum sorgen für maximalen Durchsatz ohne Singularitäten oder Kollisionen.
RobotStackr OTF
Der RobotStackr OTF plant jede Bahn in weniger als 10 ms neu, wenn Kartons in unbekannter Reihenfolge eintreffen. Die Neuplanung in Echtzeit macht die Palettierung von gemischten Kartons so reibungslos wie die von Einzel-SKUs, ohne vorprogrammierte Pfade und ohne manuelle Lernschritte.
RobotDepalr
RobotDepalr nutzt die Trajektorien-Engine, um eingehende Paletten Schicht für Schicht abzuräumen und dabei gekippte, verschobene oder nur teilweise kommissionierte Stapel zu umgehen. Daher vermeidet jede Kommissionierung benachbarte Kisten, und die Zelle bleibt auch dann produktiv, wenn die Lieferantenpaletten unvollständig gestapelt ankommen.
Kernfähigkeiten von Motion Planning AI
Kollisionsvermeidung
Vollständige kinematische und dynamische Kollisionsprüfungen gegen Roboterkörper, Greifer, Nutzlast, Palettenstapel und Sicherheitszonen. Jede Trajektorie ist nachweislich kollisionsfrei, bevor sie von der Steuerung empfangen wird. So bleibt die Zelle bei voller Robotergeschwindigkeit sicher und verhindert kostspielige Crashs bei unbeaufsichtigten Schichten.
Joint-Limit-Optimierung
Durch die Optimierung des Gelenkraums werden harte Gelenkstopps und kinematische Singularitäten vermieden. Der Planer bewertet die in Frage kommenden Pfade nach Reichweite und Glätte und verwirft dann alles, was eine kostspielige Neuausrichtung in der Mitte des Zyklus erzwingen würde. Daher führt der Roboter jedes Mal vorhersehbare, wiederholbare Zyklen bei voller Geschwindigkeit aus.
Nutzlastabhängige Flugbahnen
Der Planer berücksichtigt bei jedem Zyklus die Masse der Nutzlast, die Trägheit und den Hubraum. Daher wählt er sichere Anfahrwinkel, beachtet die Beschleunigungsgrenzen beim Transport schwerer Gegenstände und prüft den Freiraum für hohe oder breite Nutzlasten. Derselbe Motor bewältigt leere Greifer und 30 kg schwere Kisten ohne Eingreifen des Bedieners.
Was ist Bewegungsplanung? Definition und Glossar
Planung der Bewegung ist der algorithmische Prozess, mit dem ein Roboter entscheidet, wie er sich von einer Startposition zu einer Zielposition bewegt, ohne auf Hindernisse zu stoßen, Gelenkgrenzen zu überschreiten oder singuläre Konfigurationen zu erreichen. Bei der Palettierung mit Robotern wird eine Anweisung wie “Nimm diese Kiste und platziere sie an den Koordinaten X, Y, Z” in eine vollständig validierte Trajektorie im Gelenkraum umgewandelt, die die Robotersteuerung ausführen kann. Eine gute Bahnberechnung ist schnell, deterministisch und nachweislich kollisionsfrei - deshalb ist sie das Herzstück eines jeden Palettierroboter Zelle, die zuverlässig mit voller Geschwindigkeit läuft.
Darüber hinaus ist das Thema wichtig, weil die Alternative - manuell programmierte Wegpunkte - nicht für gemischte Arbeitslasten, dynamische Palettenstapel oder wechselnde Artikelgeometrien geeignet ist. Moderne KI-gestützte Bahnberechnungen machen die markenunabhängige Palettierung mit Robotern wirtschaftlich rentabel. jede Branche Viroteq dient.
Hochgeschwindigkeits-Produktion
FMCG-Abfüll-, Konserven- und Verpackungslinien, bei denen der Planer innerhalb eines aggressiven Zyklusfensters arbeiten muss. Die Bahnberechnung unter 10 ms hält jede Entnahme bei voller Robotergeschwindigkeit.
Gemischte Aufträge für Auftragnehmer
Baustoffe und industrielle Distribution, wo jede Palette eine andere Mischung enthält. Der Planer plant jede Trajektorie für jede neue SKU-Sequenz ohne manuelle Lernschritte neu.
Kaltkettige Zellen
Umgebungen mit Temperaturen unter Null Grad, in denen eine gleichmäßige Bewegung für die Langlebigkeit des Greifers und die Produktintegrität wichtig ist. Der Motor optimiert die Beschleunigungsprofile, um Probleme im Zusammenhang mit Wärmeschocks bei kalten Gehäusen zu vermeiden.
Multi-Roboter-Zellen
Depalettieren mit zwei Armen oder Palettieren mit zwei Zellen, wenn sich zwei Roboter einen Arbeitsbereich teilen. Der Planer handelt zeitsynchrone Trajektorien aus, sodass die Arme nie kollidieren und die Übergabe nahtlos erfolgt.
Outdoor-Roboter
Entpalettierungszellen im Hof und im Freien, wo Wind, Wetter und Bodenunebenheiten das Zellenmodell dynamisch verändern. Die Maschine überprüft die Flugbahnen bei jedem Zyklus erneut, um sicher zu sein.
Schwere Nutzlast-Lasten
Baustoffe und Industrieteile über 25 kg, bei denen nutzlastabhängige Flugbahnen für sichere Beschleunigungen und Anfahrwinkel sorgen, die die Sicherheit von Greifern, Robotern und Arbeitern berücksichtigen.
Hochgeschwindigkeits-Palettierung
Die Trajektorien-Engine bewältigt mehr als 1000 Fälle pro Stunde mit einer Bahnberechnung von weniger als 10 ms und gelenkoptimalen Bewegungen auf sechsachsigen FANUC-, ABB- und KUKA-Armen.
Multi-Roboter-Koordination
Zeitsynchrone Bahnkoordination zwischen zwei oder mehr Robotern, die sich einen Arbeitsbereich teilen, mit Konfliktlösung und ausgehandelten Übergabezonen für nahtlose Zyklen.
Schwere Nutzlast-Zellen
Nutzlastabhängige Bahnberechnung für 25 bis 50 kg schwere Gegenstände - Beschleunigungen, Trägheiten und Anfahrwinkel werden bei jedem Zyklus validiert, um ein sicheres Heben schwerer Gegenstände zu gewährleisten.
<10 ms
Berechnung der Flugbahn pro Pick
1000+
Zellen mit der Flugbahn Viroteq AI
99.9%
Zuverlässigkeit der Flugbahnvalidierung
Entwickelt für die Produktionsbedingungen der realen Welt
Eine Bahnplanungsmaschine, die in einer akademischen Demo funktioniert, ist nicht dasselbe wie eine, die in einer 24/7-Produktionshalle überlebt. Echte Zellen haben harte Gelenkgrenzen, die je nach Roboterhersteller variieren, kinematische Singularitäten, die Sicherheitssteuerungen auslösen, und Nutzlasten, die ihr Trägheitsverhalten bei jedem Zyklus ändern. Der Planer von Viroteq behandelt all diese Faktoren als Einschränkungen erster Klasse und nicht als Eckfälle.
Der Optimierer berücksichtigt die Einhaltung von Grenzwerten. Jede in Frage kommende Flugbahn wird nach ihrer Reichweite bewertet, so dass der Planer natürlich Bahnen bevorzugt, die keine mechanischen Stopps enthalten. Die Singularitätsvermeidung verwendet den Manipulierbarkeitsindex - ein Maß dafür, wie weit der Roboter von einer singulären Konfiguration entfernt ist - um die Suche von Posen wegzulenken, die enorme Gelenkgeschwindigkeiten erzwingen würden, um kleine kartesische Bewegungen zu verfolgen. Darüber hinaus fließen die Auswirkungen der Nutzlast in die dynamische Prüfung ein: Ein 30 kg schwerer Koffer mit voller Reichweite erhält ein anderes Beschleunigungsprofil als derselbe Roboter, der sich leer bewegt.
Sicherheitszonen werden direkt in das Planungsmodell integriert. Lichtvorhänge, Zaunbegrenzungen und dynamische Hindernisse aus Bildverarbeitung und Sensoreingänge werden alle zu Ausschlussvolumina, in die keine Kandidatenflugbahn eindringen darf. Folglich ist jeder Plan mit der Sicherheitsarchitektur vereinbar, die durch Industriestandardverfahren wie ISO 10218 Roboter-Sicherheitsnormen, die regelt, wie sich kollaborierende und industrielle Roboter in der Nähe von Menschen verhalten müssen.
Schließlich wägt die Maschine zwischen zeitoptimalen und energieoptimalen Trajektorien ab. Eine zeitoptimale Trajektorie minimiert die Zykluszeit und maximiert den Durchsatz. Eine energieoptimale Bahn minimiert die Gelenkbeschleunigungen und verringert den Verschleiß von Greifer, Roboter und mechanischer Struktur. Der Kunde kann den Kompromiss durch Konfiguration einstellen. So kann dieselbe Laufzeit für eine Hochgeschwindigkeits-FMCG-Linie, die vorrangig Fälle pro Stunde transportiert, und für eine Linie mit schwerer Ladung verwendet werden. Industriezelle die die langfristige mechanische Lebensdauer in den Vordergrund stellt - ohne den Software-Stack zu verzweigen.
Integrierte Bewegungsplanung mit Ihrer Robotermarke
Der Viroteq-Planer ist von Haus aus markenunabhängig. Es gibt native Schnittstellen für FANUC, ABB, KUKA, Universal Robots, Yaskawa und Stäubli, so dass die gleiche Laufzeit jeden Roboter in der Zelle ohne SDKs der Hersteller, proprietäre Teach-Pendants oder Middleware-Boxen steuert. Die Kommunikation läuft über REST API und WebSocket, wodurch die Integrationsoberfläche klein und für die IT-Teams der Anlage überschaubar bleibt. Darüber hinaus akzeptiert der Planer standardmäßige Denavit-Hartenberg-Parameter sowie benutzerdefinierte kinematische Ketten, so dass nicht standardmäßige Arme, Portale und siebenachsige Roboter durch Konfiguration und nicht durch Skripte unterstützt werden.
Das Ergebnis ist, dass die Trajektorien-Engine mit dem Kunden und nicht mit dem Roboterhersteller reist. Bei markenübergreifenden Flotten gibt es nur einen Bediener-Workflow, eine HMI und einen Satz von API-Endpunkten. Darüber hinaus befindet sich die Laufzeit auf Industrie-PCs innerhalb der Zelle, sodass die Latenz bei der Bahnberechnung an der Steuerung und nicht in der Cloud begrenzt ist und die Linie auch bei externen Netzwerkausfällen oder Audits betriebsbereit bleibt.
FANUC
Native Trajectory Bridge für FANUC R-30iB und R-30iA Steuerungen über Stream Motion und PC-Schnittstellen.
ABB
Trajektorien-Streaming für IRC5- und OmniCore-Steuerungen über extern geführte Bewegungsschnittstellen.
KUKA
KUKA KR C4- und KR C5-Steuerungen, die über RSI für latenzarmes Trajektorien-Streaming gesteuert werden.
Universal-Roboter
Die Cobots UR3, UR5, UR10, UR16 und UR20 werden über den Echtzeit-Datenaustausch zur kollaborativen Bahnsteuerung gesteuert.
Motion Planning AI - Häufig gestellte Fragen
Siehe Bewegungsplanung AI in der Produktion
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AI-Bewegungsplanung für die reale Welt der Robotik
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