PLATAFORMA TECNOLÓGICA
Planeamento de movimentos com IA: Trajectórias sem colisão para paletização robótica
Viroteq planeamento de movimentos é a camada de IA que transforma uma decisão de empilhamento numa trajetória de robô segura, rápida e sem colisões. A computação de trajectórias inferiores a 10 ms mantém o tempo de ciclo apertado, a otimização do limite de junção e da singularidade mantém o movimento suave e o planeamento consciente da carga útil mantém cada recolha e colocação comprovadamente sem colisões. Como resultado, o planeador nunca se torna o gargalo dentro de uma célula Viroteq - em vez disso, desbloqueia a velocidade total dos braços FANUC, ABB, KUKA, Universal Robots, Yaskawa e Stäubli a funcionar em produção real.
- Computação de trajetória inferior a 10 ms por picareta
- Trajectórias sem colisões, sempre
- Otimização de limites conjuntos e de singularidades
<10 ms
Cálculo da trajetória por escolha
Diagnóstico de marca
FANUC, ABB, KUKA, UR, Yaskawa
6 e 7 eixos
Suporte para cinemática multieixos
1000+
Células implantadas em todo o mundo
Porque é que o planeamento do movimento determina o tempo de ciclo e a fiabilidade
O planeamento do movimento é a diferença entre um robô que parece impressionante num vídeo de demonstração e um robô que ganha o seu sustento numa linha de produção real. As bibliotecas genéricas de planeamento de trajectórias podem encontrar uma rota de A para B, mas um motor de trajectórias de nível de produção tem de calcular essa trajetória dentro de uma janela de ciclo apertada, validá-la em relação a todos os limites das juntas, todas as singularidades e todos os obstáculos na célula, e manter-se determinista em milhões de repetições por ano.
Os limites das juntas são o primeiro obstáculo. Um robô de seis eixos tem seis paragens mecânicas rígidas e um planeador ingénuo planeia alegremente configurações que as atingem a meio do ciclo. As singularidades são o segundo obstáculo - poses do robô em que pequenos movimentos cartesianos requerem grandes velocidades nas articulações, o que faz disparar os controladores de segurança e bloqueia a linha. Além disso, a prevenção de colisões não diz respeito apenas ao corpo do robô. A pinça, a carga útil e a pilha de paletes, que muda dinamicamente, têm de ser modeladas, caso contrário o planeador produz trajectórias que colidem com caixas acabadas de colocar.
As trajectórias conscientes da carga útil acrescentam outro eixo de complexidade. Uma mala de 25 kg transportada ao alcance da mão comporta-se de forma muito diferente de uma pinça vazia na mesma posição - as acelerações, as inércias e os ângulos de aproximação seguros mudam todos. Bibliotecas de código aberto como MoveIt para ROS fornecem boas bases académicas, mas transformá-las em algo suficientemente seguro para funcionar sem supervisão numa linha de produção 24 horas por dia, 7 dias por semana, requer uma engenharia substancial.
Viroteq's plataforma tecnológica preenche essa lacuna. O motor funciona no limite em PCs industriais, é validado em relação ao modelo de célula completo em cada ciclo e integra-se na arquitetura de segurança definida pelas práticas padrão da indústria. Assim, cada trajetória é comprovadamente livre de colisões antes de o controlador a receber, e a linha funciona à velocidade máxima do robô sem compromissos.
Como funciona o planeamento do movimento em células Viroteq
Cada ciclo de planeamento do Viroteq começa com uma pose de agarrar produzida por o tempo de execução do StackrBrain. A pose de preensão descreve o local onde a pinça deve aproximar-se do item, a pose de objetivo descreve o local onde deve colocar o item na palete e o modelo de célula descreve tudo o que não deve ser tocado pelo meio.
Em primeiro lugar, o planeador executa uma pesquisa de trajetória baseada na amostragem através do espaço articular, utilizando algoritmos do tipo RRT e PRM, treinados com dados de produção para orientar o amostrador para candidatos rápidos e suaves. Em seguida, uma passagem de otimização suaviza a trajetória candidata, remove os pontos de passagem redundantes e respeita os limites de velocidade e aceleração das articulações. Depois, uma etapa final de validação verifica a trajetória em relação a todos os obstáculos na célula, o volume de carga útil varrido e as zonas de segurança definidas para a célula.
Finalmente, a trajetória validada é transmitida para o controlador do robô - FANUC, ABB, KUKA, Universal Robots, Yaskawa ou Stäubli - através de interfaces nativas ou da ponte de movimento apropriada. Todo o pipeline é executado em menos de 10 ms para braços típicos de seis eixos, pelo que se enquadra na janela de ciclo mesmo dos mais rápidos automatização da paletização estações.
Produtos Viroteq com base no planeamento do movimento
Três produtos Viroteq dependem do mesmo motor de planeamento de movimento - RobotStackr OS para execuções de paletização consistentes, RobotStackr OTF para empilhamento em tempo real de caixas mistas e RobotDepalr para despaletização de entrada. Portanto, um tempo de execução aciona todos os robôs da célula em fluxos de trabalho de paletização, despaletização e mistos.
RobotStackr OS
O RobotStackr OS utiliza o motor de trajetória para conduzir uma paletização consistente de um único SKU à velocidade máxima do robô. Padrões pré-validados combinados com trajectórias optimizadas no espaço de junção permitem um rendimento máximo sem paragens por singularidade ou eventos de colisão.
RobotStackr OTF
O RobotStackr OTF replaneja cada trajetória em menos de 10 ms quando as caixas chegam em seqüência desconhecida. O replanejamento em tempo real torna a paletização de caixas mistas tão suave quanto a de caixas individuais, sem caminhos pré-programados e sem etapas de ensino manual.
RobotDepalr
O RobotDepalr utiliza o motor de trajetória para limpar as paletes de entrada camada a camada, replaneando em torno de pilhas inclinadas, deslocadas ou parcialmente retiradas. Assim, cada recolha evita casos vizinhos e a célula mantém-se produtiva mesmo quando as paletes dos fornecedores chegam imperfeitamente empilhadas.
Principais capacidades da IA de planeamento do movimento
Evitar colisões
Verificações de colisão cinemáticas e dinâmicas completas em relação ao corpo do robô, à pinça, à carga útil, à pilha de paletes e às zonas de segurança. Cada trajetória é comprovadamente livre de colisões antes de ser recebida pelo controlador, o que mantém a célula segura à velocidade máxima do robô e evita acidentes dispendiosos em turnos não assistidos.
Otimização de limites conjuntos
As trajectórias mantêm-se afastadas de paragens difíceis nas articulações e de singularidades cinemáticas através da otimização do espaço articular. O planeador classifica as trajectórias candidatas em função da margem de alcance e da suavidade e, em seguida, rejeita qualquer trajetória que obrigue a uma reorientação dispendiosa a meio do ciclo. Assim, o robô executa sempre ciclos previsíveis, repetíveis e a toda a velocidade.
Trajectórias conscientes da carga útil
O planeador tem em conta a massa da carga útil, a inércia e o volume varrido em cada ciclo. Como resultado, escolhe ângulos de aproximação seguros, respeita os limites de aceleração quando transporta itens pesados e valida o espaço livre para cargas úteis altas ou largas. O mesmo motor gere pinças vazias e caixas de 30 kg sem a intervenção do operador.
O que é o planeamento do movimento? Definição e Glossário
Planeamento de movimentos é o processo algorítmico através do qual um robô decide como se deslocar de uma posição inicial para uma posição de objetivo sem embater em obstáculos, exceder os limites das articulações ou entrar em configurações singulares. Na paletização robotizada, converte uma instrução de alto nível, como “pegue nesta caixa e coloque-a nas coordenadas X, Y, Z”, numa trajetória totalmente validada no espaço das articulações que o controlador do robô pode executar. Um bom cálculo de trajetória é rápido, determinístico e comprovadamente livre de colisões - e é por isso que está no centro de cada paletização robotizada célula que funciona de forma fiável a toda a velocidade.
Além disso, o tópico é importante porque a alternativa - pontos de passagem programados manualmente - não se adapta a cargas de trabalho de casos mistos, pilhas de paletes dinâmicas ou geometrias de itens variáveis. Como resultado, a moderna computação de caminhos alimentada por IA é o que torna a paletização robótica independente de marca economicamente viável em todos os sectores Viroteq serve.
Produção a alta velocidade
Linhas de engarrafamento, enlatamento e embalagem FMCG onde o planeador tem de se inserir numa janela de ciclo agressiva. O cálculo do caminho em menos de 10 ms mantém cada recolha à velocidade máxima do robot.
Ordens de empreiteiros mistos
Distribuição industrial e de materiais de construção, em que cada palete contém uma mistura diferente. O planeador replaneia todas as trajectórias para cada nova sequência de SKU sem etapas de aprendizagem manual.
Células da cadeia de frio
Ambientes abaixo de zero onde a suavidade do movimento é importante para a longevidade da pinça e para a integridade do produto. O motor optimiza os perfis de aceleração para evitar problemas relacionados com choques térmicos em caixas frias.
Células Multi-Robot
Despaletização de braço duplo ou paletização de célula dupla em que dois robôs partilham um espaço de trabalho. O planeador negoceia trajectórias sincronizadas no tempo para que os braços nunca colidam e para que as transferências sejam perfeitas.
Robôs de exterior
Células de despaletização de pátios e exteriores onde o vento, as condições climatéricas e o terreno irregular alteram o modelo da célula de forma dinâmica. O motor revalida as trajectórias em cada ciclo para se manter seguro.
Cargas pesadas
Materiais de construção e peças industriais com mais de 25 kg, em que as trajectórias conscientes da carga útil mantêm as acelerações seguras e os ângulos de aproximação respeitam a segurança da pinça, do robô e do trabalhador.
Paletização de alta velocidade
O motor de trajetória suporta mais de 1000 casos por hora com cálculo de trajetória inferior a 10 ms e movimentos optimizados de articulação em braços FANUC, ABB e KUKA de seis eixos.
Coordenação multi-robô
Coordenação de trajectórias sincronizadas no tempo entre dois ou mais robôs que partilham um espaço de trabalho, com resolução de conflitos e zonas de transferência negociadas para ciclos contínuos.
Células de carga útil pesada
Cálculo da trajetória com consciência da carga útil para objectos de 25 a 50 kg - as acelerações, inércias e ângulos de aproximação são validados em cada ciclo para uma elevação pesada segura.
<10 ms
Computação da trajetória por picareta
1000+
Células com a trajetória Viroteq AI
99.9%
Fiabilidade da validação da trajetória
Concebida para as restrições de produção do mundo real
Um motor de planeamento de trajectórias que funcione numa demonstração académica não é a mesma coisa que um que sobreviva num piso de produção 24 horas por dia, 7 dias por semana. As células reais têm limites rígidos de juntas que variam consoante o fornecedor do robô, singularidades cinemáticas que fazem disparar os controladores de segurança e cargas úteis que alteram o comportamento inercial em cada ciclo. O planeador do Viroteq trata tudo isto como restrições de primeira classe e não como casos isolados.
O tratamento dos limites comuns está integrado no optimizador. Cada trajetória candidata é pontuada com base na margem de alcance, pelo que o planeador prefere naturalmente trajectórias que evitem paragens mecânicas. A prevenção de singularidades utiliza o índice de manipulabilidade - uma medida da distância a que o robô se encontra de uma configuração singular - para afastar a pesquisa de poses que obrigariam a enormes velocidades das articulações para seguir pequenos movimentos cartesianos. Além disso, os efeitos da carga útil são tidos em conta na verificação dinâmica: uma mala de 30 kg em pleno alcance tem um perfil de aceleração diferente do mesmo robô em movimento vazio.
As zonas de segurança são integradas diretamente no modelo de planeamento. As cortinas de luz, os limites das vedações e os obstáculos dinâmicos de visão e entradas de sensores todos se tornam volumes de exclusão nos quais nenhuma trajetória candidata pode entrar. Como resultado, cada plano é consistente com a arquitetura de segurança definida pelas práticas padrão da indústria, tais como Normas de segurança para robôs ISO 10218, que orienta a forma como os robôs colaborativos e industriais se devem comportar em relação às pessoas.
Finalmente, o motor equilibra trajectórias óptimas em termos de tempo e trajectórias óptimas em termos de energia. Uma trajetória optimizada em termos de tempo minimiza o tempo de ciclo e maximiza o rendimento. Uma trajetória óptima em termos energéticos minimiza as acelerações das articulações e reduz o desgaste da pinça, do robô e da estrutura mecânica. Os clientes podem ajustar o compromisso através da configuração. Assim, o mesmo tempo de execução serve uma linha de FMCG de alta velocidade que dá prioridade às caixas por hora e uma linha de carga pesada célula industrial que dá prioridade à vida mecânica a longo prazo - sem bifurcar a pilha de software.
Integrar o planeamento de movimentos com a marca do robô
O planeador Viroteq é agnóstico em relação à marca por definição. Existem interfaces nativas para a FANUC, ABB, KUKA, Universal Robots, Yaskawa e Stäubli, pelo que o mesmo tempo de execução acciona todos os robôs da célula sem SDKs de fornecedores, pendentes de ensino proprietários ou caixas de middleware. A comunicação é efectuada através de REST API e WebSocket, o que mantém a superfície de integração reduzida e passível de revisão pelas equipas de TI da fábrica. Além disso, o planeador aceita parâmetros Denavit-Hartenberg padrão, bem como cadeias cinemáticas personalizadas, pelo que os braços, pórticos e robôs de sete eixos não padrão são suportados através de configuração em vez de scripting.
Como resultado, o motor de trajetória viaja com o cliente e não com o fornecedor do robô. As frotas de marcas mistas entre células mantêm um fluxo de trabalho de operador, uma HMI e um conjunto de pontos finais de API. Para além disso, o tempo de execução está nos PCs industriais dentro da célula, pelo que a latência da computação da trajetória é limitada no controlador e não na nuvem, e a linha mantém-se operacional durante as interrupções ou auditorias da rede externa.
FANUC
Ponte de trajetória nativa para controladores FANUC R-30iB e R-30iA através de interfaces Stream Motion e PC.
ABB
Transmissão de trajectórias para controladores IRC5 e OmniCore através de interfaces de movimento guiado externamente.
KUKA
Controladores KUKA KR C4 e KR C5 acionados através de RSI para transmissão de trajectórias de baixa latência.
Robôs universais
Os cobots UR3, UR5, UR10, UR16 e UR20 são acionados através do Real-Time Data Exchange para controlo colaborativo da trajetória.
Motion Planning AI - Perguntas frequentes
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