PIATTAFORMA TECNOLOGICA
Pianificazione del movimento AI: traiettorie senza collisioni per la pallettizzazione robotica
Viroteq pianificazione del movimento è il livello di intelligenza artificiale che trasforma una decisione di impilamento in una traiettoria robotica sicura, veloce e senza collisioni. Il calcolo del percorso al di sotto dei 10 ms mantiene il tempo di ciclo, l'ottimizzazione dei limiti di giunzione e delle singolarità mantiene il movimento fluido e la pianificazione consapevole del carico utile mantiene ogni prelievo e posizionamento privo di collisioni. Di conseguenza, il pianificatore non diventa mai il collo di bottiglia all'interno di una cella Viroteq, ma sblocca la piena velocità dei bracci FANUC, ABB, KUKA, Universal Robots, Yaskawa e Stäubli in funzione nella produzione reale.
- ✓ Calcolo del percorso inferiore a 10 ms per ogni prelievo
- ✓ Traiettorie senza collisioni, sempre
- ✓ Ottimizzazione a limite congiunto e singolarità
<10 ms
Calcolo del percorso per prelievo
Brand-Agnostico
FANUC, ABB, KUKA, UR, Yaskawa
6 e 7 assi
Supporto della cinematica multiasse
1000+
Celle distribuite in tutto il mondo
Perché la pianificazione del movimento determina il tempo di ciclo e l'affidabilità
La pianificazione del movimento è la differenza tra un robot che sembra impressionante in un video dimostrativo e un robot che si guadagna da vivere su una vera linea di produzione. Le librerie generiche di pianificazione del percorso possono trovare un percorso da A a B, ma un motore di traiettoria di livello produttivo deve calcolare quel percorso all'interno di una finestra di ciclo ristretta, convalidarlo rispetto a ogni limite di articolazione, ogni singolarità e ogni ostacolo nella cella e rimanere deterministico per milioni di ripetizioni all'anno.
I limiti dei giunti sono il primo ostacolo. Un robot a sei assi ha sei arresti meccanici rigidi, e un pianificatore ingenuo si accontenta di progettare configurazioni che li colpiscono a metà ciclo. Le singolarità sono il secondo ostacolo: pose del robot in cui piccoli spostamenti cartesiani richiedono enormi velocità dei giunti, che fanno scattare i controllori di sicurezza e bloccano la linea. Inoltre, la prevenzione delle collisioni non riguarda solo il corpo del robot. È necessario modellare la pinza, il carico utile e la pila di pallet che cambia dinamicamente, altrimenti il pianificatore produce traiettorie che si schiantano contro le casse appena posizionate.
Le traiettorie consapevoli del carico utile aggiungono un altro asse di complessità. Una valigia di 25 kg trasportata a portata di mano si comporta in modo molto diverso da una pinza vuota nella stessa posizione: le accelerazioni, le inerzie e gli angoli di avvicinamento sicuri cambiano tutti. Librerie open-source come MoveIt per ROS forniscono buone basi accademiche, ma per trasformarle in qualcosa di abbastanza sicuro da funzionare senza sorveglianza su una linea 24 ore su 24, 7 giorni su 7, è necessaria un'opera di ingegneria sostanziale.
Viroteq piattaforma tecnologica colma questo divario. Il motore funziona ai margini su PC industriali, convalida il modello completo della cella a ogni ciclo e si integra con l'architettura di sicurezza definita dalle pratiche standard del settore. Pertanto, ogni traiettoria è provatamente priva di collisioni prima che il controllore la riceva e la linea funziona alla massima velocità del robot senza compromessi.
Come funziona la pianificazione del movimento nelle celle Viroteq
Ogni ciclo di pianificazione Viroteq inizia con una posa di presa prodotta da il runtime StackrBrain. La posa di presa descrive il punto in cui la pinza deve avvicinarsi all'oggetto, la posa di destinazione descrive il punto in cui deve posizionare l'oggetto sul pallet e il modello di cella descrive tutto ciò che non deve essere toccato nel mezzo.
In primo luogo, il pianificatore esegue una ricerca del percorso basata sul campionamento nello spazio delle articolazioni utilizzando algoritmi di tipo RRT e PRM, addestrati sui dati di produzione per orientare il campionatore verso candidati veloci e scorrevoli. Successivamente, un passaggio di ottimizzazione rende più fluido il percorso candidato, rimuove i punti di passaggio ridondanti e rispetta i limiti di velocità e accelerazione delle articolazioni. Una fase finale di convalida verifica la traiettoria rispetto a tutti gli ostacoli presenti nella cella, al volume spazzato del carico utile e alle zone di sicurezza definite per la cella.
Infine, la traiettoria convalidata viene trasmessa al controllore del robot (FANUC, ABB, KUKA, Universal Robots, Yaskawa o Stäubli) attraverso le interfacce native o il motion bridge appropriato. L'intera pipeline viene eseguita in meno di 10 ms per i tipici bracci a sei assi, quindi rientra nella finestra di ciclo anche dei bracci più veloci. automazione della pallettizzazione stazioni.
Prodotti Viroteq alimentati da Motion Planning
Tre prodotti Viroteq si basano sullo stesso motore di pianificazione del movimento: RobotStackr OS per la pallettizzazione coerente, RobotStackr OTF per l'impilamento in tempo reale di casse miste e RobotDepalr per la depallettizzazione in entrata. Pertanto, un unico runtime gestisce tutti i robot della cella per la pallettizzazione, la depalettizzazione e i flussi di lavoro misti.
RobotStackr OS
L'RobotStackr OS utilizza il motore di traiettoria per guidare la pallettizzazione coerente di singole unità di produzione alla massima velocità del robot. I modelli preconvalidati, combinati con percorsi ottimizzati nello spazio di giunzione, garantiscono la massima produttività senza stalli di singolarità o eventi di collisione.
RobotStackr OTF
L'RobotStackr OTF ripianifica ogni traiettoria in meno di 10 ms quando le casse arrivano in sequenza sconosciuta. La ripianificazione in tempo reale rende la pallettizzazione di casse miste fluida come quella di casse singole, senza percorsi pre-programmati e senza fasi di apprendimento manuale.
RobotDepalr
RobotDepalr utilizza il motore di traiettoria per pulire i pallet in entrata strato per strato, ripianificando le pile inclinate, spostate o parzialmente prelevate. Pertanto, ogni prelievo evita i casi vicini e la cella rimane produttiva anche quando i pallet dei fornitori arrivano impilati in modo imperfetto.
Funzionalità principali dell'intelligenza artificiale per la pianificazione del movimento
Evitare le collisioni
Controllo completo delle collisioni cinematiche e dinamiche con il corpo del robot, la pinza, il carico utile, la pila di pallet e le zone di sicurezza. Ogni traiettoria è provatamente priva di collisioni prima che il controllore la riceva, il che mantiene la cella sicura alla massima velocità del robot e previene costosi eventi di crash nei turni non presidiati.
Ottimizzazione del limite congiunto
Le traiettorie non devono subire arresti di giunti e singolarità cinematiche grazie all'ottimizzazione dello spazio dei giunti. Il pianificatore assegna un punteggio ai percorsi candidati in base al margine di raggiungimento e alla scorrevolezza, quindi scarta tutto ciò che costringerebbe a un costoso riorientamento a metà ciclo. Pertanto, il robot esegue sempre cicli prevedibili, ripetibili e a velocità piena.
Traiettorie consapevoli del carico utile
Il pianificatore tiene conto della massa, dell'inerzia e del volume del carico utile in ogni ciclo. Di conseguenza, sceglie angoli di avvicinamento sicuri, rispetta i limiti di accelerazione quando si trasportano oggetti pesanti e convalida lo spazio per carichi alti o larghi. Lo stesso motore gestisce pinze vuote e casse da 30 kg senza l'intervento dell'operatore.
Che cos'è la pianificazione del movimento? Definizione e glossario
Pianificazione del movimento è il processo algoritmico con cui un robot decide come muoversi da una posa iniziale a una posa finale senza urtare ostacoli, superare i limiti delle articolazioni o entrare in configurazioni singolari. Nella pallettizzazione robotica, converte un'istruzione di alto livello come “prendi questa cassa e posizionala alle coordinate X, Y, Z” in una traiettoria nello spazio delle articolazioni completamente convalidata che il controllore del robot può eseguire. Il calcolo di una buona traiettoria è veloce, deterministico e dimostrabilmente privo di collisioni. pallettizzazione robotizzata che funziona in modo affidabile alla massima velocità.
Inoltre, l'argomento è importante perché l'alternativa - waypoint programmati manualmente - non è adatta a carichi di lavoro misti, pile di pallet dinamiche o geometrie degli articoli in continua evoluzione. Di conseguenza, il moderno calcolo dei percorsi basato sull'intelligenza artificiale è ciò che rende la pallettizzazione robotizzata brand-agnostic economicamente valida in tutti i settori. ogni settore Viroteq serve.
Produzione ad alta velocità
Linee di imbottigliamento, inscatolamento e confezionamento di beni di largo consumo in cui il pianificatore deve rispettare una finestra di ciclo aggressiva. Il calcolo del percorso in meno di 10 ms consente di effettuare ogni prelievo alla massima velocità del robot.
Ordini di contraenti misti
Distribuzione di materiali da costruzione e industriali, dove ogni pallet contiene un mix diverso. Il pianificatore ripianifica ogni traiettoria per ogni nuova sequenza di SKU senza fasi di apprendimento manuale.
Cellule a catena fredda
Ambienti sotto zero dove la fluidità del movimento è importante per la longevità della pinza e l'integrità del prodotto. Il motore ottimizza i profili di accelerazione per evitare problemi di shock termico su casse fredde.
Cellule multi-robot
Depallettizzazione a due bracci o pallettizzazione a due celle in cui due robot condividono uno spazio di lavoro. Il pianificatore negozia traiettorie sincronizzate nel tempo, in modo che i bracci non entrino mai in collisione e che i passaggi di mano avvengano senza soluzione di continuità.
Robot da esterno
Celle di depallettizzazione in cortile e all'aperto, dove il vento, le condizioni atmosferiche e il terreno irregolare modificano dinamicamente il modello della cella. Il motore rivalida le traiettorie a ogni ciclo per mantenere la sicurezza.
Carichi pesanti
Materiali da costruzione e parti industriali di peso superiore a 25 kg, dove le traiettorie consapevoli del carico utile mantengono accelerazioni sicure e angoli di avvicinamento rispettosi della sicurezza di pinze, robot e lavoratori.
Pallettizzazione ad alta velocità
Il motore di traiettoria è in grado di gestire più di 1000 casi all'ora con calcoli di percorso inferiori a 10 ms e movimenti ottimali dei giunti su bracci a sei assi FANUC, ABB e KUKA.
Coordinamento multi-robot
Coordinamento della traiettoria sincronizzato nel tempo tra due o più robot che condividono uno spazio di lavoro, con risoluzione dei conflitti e zone di passaggio negoziate per cicli senza interruzioni.
Celle per carichi pesanti
Calcolo del percorso consapevole del carico utile per oggetti da 25 a 50 kg: accelerazioni, inerzie e angoli di avvicinamento sono convalidati a ogni ciclo per un sollevamento pesante sicuro.
<10 ms
Calcolo della traiettoria per prelievo
1000+
Cellule con traiettoria Viroteq AI
99.9%
Affidabilità della convalida della traiettoria
Progettato per i vincoli di produzione del mondo reale
Un motore di pianificazione del percorso che funziona in una dimostrazione accademica non è la stessa cosa di uno che sopravvive in un ambiente di produzione 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Le celle reali hanno limiti rigidi di giunzione che variano a seconda del fornitore di robot, singolarità cinematiche che fanno scattare i controllori di sicurezza e carichi utili che cambiano comportamento inerziale a ogni ciclo. Il pianificatore dell'Viroteq tratta tutti questi vincoli come vincoli di prima classe, anziché come casi limite.
La gestione dei limiti di giunzione è integrata nell'ottimizzatore. Ogni traiettoria candidata viene valutata in base al margine di raggiungimento, quindi il pianificatore preferisce naturalmente i percorsi che non comportano arresti meccanici. La prevenzione della singolarità utilizza l'indice di manipolabilità - una misura di quanto il robot sia lontano da una configurazione singolare - per indirizzare la ricerca lontano da pose che costringerebbero a enormi velocità articolari per seguire piccoli spostamenti cartesiani. Inoltre, gli effetti del carico utile entrano nel controllo dinamico: un caso di 30 kg a portata di mano ha un profilo di accelerazione diverso rispetto allo stesso robot che si muove a vuoto.
Le zone di sicurezza sono integrate direttamente nel modello di pianificazione. Le barriere fotoelettriche, i confini delle recinzioni e gli ostacoli dinamici da ingressi di visione e sensori tutti diventano volumi di esclusione in cui nessuna traiettoria candidata può entrare. Di conseguenza, ogni piano è coerente con l'architettura di sicurezza definita dalle pratiche standard del settore, come ad esempio Standard di sicurezza dei robot ISO 10218, che guida il comportamento dei robot collaborativi e industriali nei confronti delle persone.
Infine, il motore bilancia le traiettorie ottimali dal punto di vista temporale rispetto a quelle ottimali dal punto di vista energetico. Una traiettoria ottimale dal punto di vista temporale minimizza il tempo di ciclo e massimizza la produttività. Una traiettoria ottimale dal punto di vista energetico minimizza le accelerazioni dei giunti e riduce l'usura della pinza, del robot e della struttura meccanica. I clienti possono regolare il compromesso attraverso la configurazione. Pertanto, lo stesso tempo di esecuzione serve a una linea di prodotti di largo consumo ad alta velocità che privilegia i casi all'ora e a una linea con carichi pesanti. cella industriale che dà la priorità alla durata meccanica a lungo termine, senza biforcare lo stack software.
Integrazione della pianificazione del movimento con il marchio del robot
Il pianificatore Viroteq è progettato per essere indipendente dai marchi. Esistono interfacce native per FANUC, ABB, KUKA, Universal Robots, Yaskawa e Stäubli, per cui lo stesso runtime gestisce tutti i robot della cella senza SDK del fornitore, teach pendant proprietari o middleware box. La comunicazione avviene tramite API REST e WebSocket, in modo da mantenere la superficie di integrazione piccola e rivedibile per i team IT dell'impianto. Inoltre, il pianificatore accetta parametri Denavit-Hartenberg standard e catene cinematiche personalizzate, in modo da supportare bracci non standard, gantry e robot a sette assi attraverso la configurazione piuttosto che lo scripting.
Di conseguenza, il motore di traiettoria viaggia con il cliente anziché con il fornitore del robot. Le flotte di marche diverse tra le celle mantengono un unico flusso di lavoro per l'operatore, un'unica HMI e un unico set di endpoint API. Inoltre, il runtime si trova su PC industriali all'interno della cella, quindi la latenza di calcolo del percorso è limitata al controllore piuttosto che al cloud, e la linea rimane operativa anche in caso di interruzioni della rete esterna o di audit.
FANUC
Ponte di traiettoria nativo per i controllori FANUC R-30iB e R-30iA tramite interfacce Stream Motion e PC.
ABB
Streaming della traiettoria per i controllori IRC5 e OmniCore attraverso le interfacce Externally Guided Motion.
KUKA
Controllori KUKA KR C4 e KR C5 pilotati tramite RSI per lo streaming di traiettorie a bassa latenza.
Robot universali
I cobot UR3, UR5, UR10, UR16 e UR20 sono pilotati attraverso il Real-Time Data Exchange per il controllo collaborativo della traiettoria.
Pianificazione del movimento AI - Domande frequenti
Vedere Pianificazione del movimento AI in produzione
Prenotate una demo personalizzata e osservate le traiettorie prive di collisioni di meno di 10 ms che guidano il vostro robot preferito - FANUC, ABB, KUKA, UR, Yaskawa o Stäubli - in una vera cella di pallettizzazione Viroteq.
Pianificazione del movimento AI per la robotica del mondo reale
Portate la marca del vostro robot, le specifiche del carico utile e la disposizione della cella: gli specialisti di Viroteq tracceranno un percorso di implementazione della pianificazione del movimento che si adatta alla cella esistente e mantiene la linea in funzione.
