PLATAFORMA TECNOLÓGICA
Motion Planning AI: trayectorias sin colisiones para paletizado robotizado
Viroteq planificación de movimientos es la capa de inteligencia artificial que convierte una decisión de apilamiento en una trayectoria robótica segura, rápida y sin colisiones. El cálculo de trayectorias por debajo de 10 ms mantiene el tiempo de ciclo ajustado, la optimización de límites de unión y singularidades mantiene la fluidez del movimiento, y la planificación consciente de la carga útil mantiene todas las operaciones de recogida y colocación sin colisiones. Como resultado, el planificador nunca se convierte en el cuello de botella dentro de una célula Viroteq, sino que libera toda la velocidad de los brazos FANUC, ABB, KUKA, Universal Robots, Yaskawa y Stäubli que funcionan en producción real.
- ✓ Cálculo de ruta inferior a 10 ms por recogida
- ✓ Trayectorias sin colisiones, siempre.
- Optimización de límites conjuntos y singularidades
<10 ms
Cálculo de rutas por selección
Marca-agnóstico
FANUC, ABB, KUKA, UR, Yaskawa
6 y 7 ejes
Cinemática multieje
1000+
Células desplegadas en todo el mundo
Por qué la planificación del movimiento determina el tiempo de ciclo y la fiabilidad
La planificación del movimiento es la diferencia entre un robot que parece impresionante en un vídeo de demostración y un robot que se gana el sustento en una línea de producción real. Las bibliotecas genéricas de planificación de trayectorias pueden encontrar una ruta de A a B, pero un motor de trayectorias de producción debe calcular esa ruta dentro de una ventana de ciclo ajustada, validarla frente a cada límite de articulación, cada singularidad y cada obstáculo de la célula, y seguir siendo determinista en millones de repeticiones al año.
Los límites de las articulaciones son el primer obstáculo. Un robot de seis ejes tiene seis topes mecánicos duros, y un planificador ingenuo planifica alegremente configuraciones que los alcanzan a mitad de ciclo. Las singularidades son el segundo obstáculo: las posturas del robot en las que pequeños movimientos cartesianos requieren enormes velocidades de las articulaciones, lo que desconecta los controladores de seguridad y bloquea la línea. Además, la prevención de colisiones no sólo afecta al cuerpo del robot. Hay que modelar la pinza, la carga útil y la pila de palés, que cambia dinámicamente; de lo contrario, el planificador genera trayectorias que chocan contra las cajas recién colocadas.
Las trayectorias que tienen en cuenta la carga útil añaden otro eje de complejidad. Una maleta de 25 kg transportada a pleno alcance se comporta de forma muy diferente a una pinza vacía en la misma posición: las aceleraciones, las inercias y los ángulos de aproximación seguros cambian. Bibliotecas de código abierto como MoveIt para ROS proporcionan buenas bases académicas, pero convertirlas en algo lo bastante seguro como para funcionar sin vigilancia en una línea 24/7 requiere además una ingeniería sustancial.
Viroteq's plataforma tecnológica cierra esa brecha. El motor se ejecuta en los PC industriales, se valida con el modelo de célula completo en cada ciclo y se integra con la arquitectura de seguridad definida por las prácticas estándar de la industria. Por lo tanto, se puede demostrar que cada trayectoria está libre de colisiones antes de que el controlador la reciba, y la línea funciona a toda la velocidad del robot sin problemas.
Cómo funciona la planificación del movimiento en las células Viroteq
Cada ciclo de planificación Viroteq comienza con una pose de agarre producida por el tiempo de ejecución de StackrBrain. La pose de agarre describe dónde debe acercarse la pinza al artículo, la pose de meta describe dónde debe colocar el artículo en el palé y el modelo de celda describe todo lo que no debe tocarse entre medias.
En primer lugar, el planificador ejecuta una búsqueda de trayectorias basada en el muestreo a través del espacio conjunto utilizando algoritmos del tipo RRT y PRM, entrenados con datos de producción para sesgar el muestreador hacia candidatos rápidos y suaves. A continuación, un paso de optimización suaviza la trayectoria candidata, elimina los puntos de paso redundantes y respeta los límites de velocidad y aceleración de las articulaciones. A continuación, un último paso de validación comprueba la trayectoria frente a todos los obstáculos de la célula, el volumen de barrido de la carga útil y las zonas de seguridad definidas para la célula.
Por último, la trayectoria validada se transmite al controlador del robot (FANUC, ABB, KUKA, Universal Robots, Yaskawa o Stäubli) a través de interfaces nativas o del puente de movimiento adecuado. Todo el proceso se ejecuta en menos de 10 ms para los brazos típicos de seis ejes, por lo que entra dentro de la ventana de ciclo incluso de los robots más rápidos. automatización de la paletización estaciones.
Viroteq Productos impulsados por Motion Planning
Tres productos Viroteq se basan en el mismo motor de planificación de movimiento: RobotStackr OS para recorridos de paletizado coherentes, RobotStackr OTF para apilado de cajas mixtas en tiempo real y RobotDepalr para despaletizado de entrada. Por lo tanto, un tiempo de ejecución controla todos los robots de la célula en los flujos de trabajo de paletizado, despaletizado y mixto.
RobotStackr OS
El RobotStackr OS utiliza el motor de trayectorias para impulsar el paletizado uniforme de una sola SKU a la máxima velocidad del robot. Los patrones validados previamente, combinados con trayectorias optimizadas en el espacio de unión, ofrecen el máximo rendimiento sin bloqueos por singularidades ni colisiones.
RobotStackr OTF
El RobotStackr OTF replanifica cada trayectoria en menos de 10 ms a medida que las cajas llegan en una secuencia desconocida. La replanificación en tiempo real hace que el paletizado de cajas mixtas sea tan fluido como el de cajas individuales, sin rutas preprogramadas ni pasos de aprendizaje manual.
RobotDepalr
RobotDepalr utiliza el motor de trayectorias para recoger los palés entrantes capa por capa, replanificando las pilas inclinadas, desplazadas o parcialmente recogidas. Por lo tanto, cada recogida evita las cajas vecinas y la célula sigue siendo productiva incluso cuando los palés de los proveedores llegan apilados de forma imperfecta.
Capacidades básicas de la IA de planificación del movimiento
Prevención de colisiones
Comprobaciones de colisión cinemáticas y dinámicas completas contra el cuerpo del robot, la pinza, la carga útil, la pila de palés y las zonas de seguridad. Se puede demostrar que cada trayectoria está libre de colisiones antes de que el controlador la reciba, lo que mantiene la seguridad de la célula a la máxima velocidad del robot y evita costosas colisiones en turnos desatendidos.
Optimización de límites conjuntos
Gracias a la optimización del espacio de las articulaciones, las trayectorias se mantienen alejadas de los topes y las singularidades cinemáticas. El planificador puntúa las trayectorias candidatas en función del margen de alcance y la suavidad, y luego rechaza todo lo que obligaría a una costosa reorientación a mitad de ciclo. De este modo, el robot ejecuta siempre ciclos predecibles, repetibles y a toda velocidad.
Trayectorias con carga útil
El planificador tiene en cuenta la masa de la carga útil, la inercia y el volumen de barrido en cada ciclo. Como resultado, selecciona ángulos de aproximación seguros, respeta los límites de aceleración al transportar objetos pesados y valida el espacio libre para cargas útiles altas o anchas. El mismo motor maneja pinzas vacías y cajas de 30 kg sin intervención del operario.
¿Qué es la planificación del movimiento? Definición y glosario
Planificación del movimiento es el proceso algorítmico mediante el cual un robot decide cómo moverse desde una pose inicial hasta una pose objetivo sin chocar con obstáculos, sobrepasar los límites de las articulaciones o entrar en configuraciones singulares. En el paletizado robótico, convierte una instrucción de alto nivel como “recoge esta caja y colócala en las coordenadas X, Y, Z” en una trayectoria en el espacio de las articulaciones totalmente validada que el controlador del robot puede ejecutar. Un buen cálculo de trayectorias es rápido, determinista y, de forma demostrable, libre de colisiones. paletización robotizada célula que funciona de forma fiable a toda velocidad.
Además, el tema es importante porque la alternativa -puntos de ruta programados manualmente- no se adapta a cargas de trabajo de casos mixtos, pilas de palés dinámicas o geometrías de artículos cambiantes. En consecuencia, el cálculo moderno de rutas basado en IA es lo que hace económicamente viable el paletizado robótico independiente de la marca en todo el mundo. todos los sectores Viroteq sirve.
Producción a alta velocidad
Líneas de embotellado, enlatado y envasado de productos de gran consumo en las que el planificador tiene que ajustarse a una ventana de ciclo agresiva. El cálculo de trayectorias en menos de 10 ms mantiene cada recogida a la máxima velocidad del robot.
Pedidos de contratistas mixtos
Materiales de construcción y distribución industrial, donde cada palé contiene una mezcla diferente. El planificador replanifica cada trayectoria para cada nueva secuencia de SKU sin pasos de aprendizaje manual.
Células de cadena fría
Entornos bajo cero en los que la suavidad del movimiento es importante para la longevidad de las pinzas y la integridad del producto. El motor optimiza los perfiles de aceleración para evitar problemas relacionados con el choque térmico en cajas frías.
Células multirobot
Despaletizado de doble brazo o paletizado de doble célula en los que dos robots comparten un espacio de trabajo. El planificador negocia trayectorias sincronizadas en el tiempo para que los brazos nunca colisionen y las entregas se realicen sin problemas.
Robots de exterior
Células despaletizadoras en patios y exteriores donde el viento, el clima y las irregularidades del terreno cambian dinámicamente el modelo de la célula. El motor revalida las trayectorias en cada ciclo para mantenerse seguro.
Cargas pesadas
Materiales de construcción y piezas industriales de más de 25 kg en las que las trayectorias que tienen en cuenta la carga útil mantienen las aceleraciones seguras y los ángulos de aproximación respetuosos con la seguridad de la pinza, el robot y el trabajador.
Paletizado de alta velocidad
El motor de trayectorias admite más de 1.000 casos por hora con un cálculo de trayectorias inferior a 10 ms y movimientos óptimos conjuntos en brazos de seis ejes de FANUC, ABB y KUKA.
Coordinación multirrobot
Coordinación de trayectorias sincronizadas en el tiempo entre dos o más robots que comparten un espacio de trabajo, con resolución de conflictos y zonas de transferencia negociadas para ciclos sin interrupciones.
Células de carga pesada
Cálculo de trayectorias en función de la carga útil para artículos de 25 a 50 kg: las aceleraciones, inercias y ángulos de aproximación se validan en cada ciclo para una elevación pesada segura.
<10 ms
Cálculo de trayectorias por pico
1000+
Células con trayectoria Viroteq AI
99.9%
Fiabilidad de la validación de la trayectoria
Diseñado para las limitaciones de la producción en el mundo real
Un motor de planificación de trayectorias que funciona en una demostración académica no es lo mismo que uno que sobrevive en una planta de producción 24 horas al día, 7 días a la semana. Las células reales tienen límites rígidos de articulación que varían según el proveedor del robot, singularidades cinemáticas que activan los controladores de seguridad y cargas útiles que cambian de comportamiento inercial en cada ciclo. El planificador de Viroteq trata todos estos aspectos como restricciones de primer orden y no como casos aislados.
El optimizador incorpora la gestión de los límites conjuntos. Cada trayectoria candidata se puntúa en función del margen de alcance, por lo que el planificador prefiere de forma natural las trayectorias que se mantienen alejadas de los topes mecánicos. Para evitar la singularidad, se utiliza el índice de manipulabilidad -una medida de lo lejos que está el robot de una configuración singular- para alejar la búsqueda de posturas que obligarían a utilizar enormes velocidades en las articulaciones para seguir pequeños movimientos cartesianos. Además, los efectos de la carga útil se tienen en cuenta en la comprobación dinámica: un robot de 30 kg a pleno alcance tiene un perfil de aceleración distinto al del mismo robot en vacío.
Las zonas de seguridad se integran directamente en el modelo de planificación. Las cortinas fotoeléctricas, los límites de las vallas y los obstáculos dinámicos de entradas de visión y sensores todos se convierten en volúmenes de exclusión en los que no puede entrar ninguna trayectoria candidata. Como resultado, cada plan es coherente con la arquitectura de seguridad definida por las prácticas estándar de la industria, tales como Normas ISO 10218 sobre seguridad de los robots, que rige el comportamiento de los robots industriales y de colaboración con las personas.
Por último, el motor equilibra las trayectorias óptimas en cuanto a tiempo y energía. Una trayectoria óptima en tiempo minimiza la duración del ciclo y maximiza el rendimiento. Por su parte, la trayectoria óptima desde el punto de vista energético minimiza las aceleraciones de las articulaciones y reduce el desgaste de la pinza, el robot y la estructura mecánica. Los clientes pueden ajustar el equilibrio mediante la configuración. Por lo tanto, el mismo tiempo de ejecución sirve para una línea de productos de gran consumo de alta velocidad que da prioridad a las cajas por hora y para una línea de carga pesada. célula industrial que da prioridad a la vida mecánica a largo plazo, sin bifurcar la pila de software.
Integración de la planificación del movimiento con su marca de robot
El planificador Viroteq está diseñado para no depender de ninguna marca. Existen interfaces nativas para FANUC, ABB, KUKA, Universal Robots, Yaskawa y Stäubli, de modo que el mismo tiempo de ejecución controla todos los robots de la célula sin SDK de proveedores, teach pendants propietarios ni middleware. La comunicación se realiza a través de REST API y WebSocket, lo que reduce la superficie de integración y facilita su revisión por parte de los equipos informáticos de la planta. Además, el planificador acepta parámetros Denavit-Hartenberg estándar, así como cadenas cinemáticas personalizadas, por lo que los brazos, pórticos y robots de siete ejes no estándar son compatibles mediante configuración en lugar de mediante secuencias de comandos.
Como resultado, el motor de trayectoria viaja con el cliente en lugar de con el proveedor del robot. Las flotas de distintas marcas en las células mantienen un flujo de trabajo de operador, una HMI y un conjunto de puntos finales de API. Además, el tiempo de ejecución se instala en PC industriales dentro de la célula, por lo que la latencia del cálculo de trayectorias se limita al controlador y no a la nube, y la línea sigue operativa durante las interrupciones o auditorías de la red externa.
FANUC
Puente de trayectoria nativo para los controladores R-30iB y R-30iA de FANUC a través de las interfaces Stream Motion y PC.
ABB
Transmisión de trayectorias para controladores IRC5 y OmniCore a través de interfaces de movimiento guiado externamente.
KUKA
Controladores KUKA KR C4 y KR C5 accionados mediante RSI para la transmisión de trayectorias de baja latencia.
Robots universales
Cobots UR3, UR5, UR10, UR16 y UR20 controlados mediante el Intercambio de Datos en Tiempo Real para el control colaborativo de trayectorias.
Motion Planning AI - Preguntas frecuentes
Ver la IA de planificación del movimiento en la producción
Reserve una demostración personalizada y observe cómo trayectorias sin colisiones de menos de 10 ms conducen el robot de su elección (FANUC, ABB, KUKA, UR, Yaskawa o Stäubli) en una célula de paletizado Viroteq real.
Planificación del movimiento con inteligencia artificial para la robótica real
Traiga la marca de su robot, las especificaciones de la carga útil y la disposición de la célula: los especialistas de Viroteq trazarán una ruta de despliegue de planificación de movimiento que se ajuste a su célula existente y mantenga la línea en funcionamiento.
