A robot szingularitás elkerülése alapvető fontosságú az ipari robotok irányításához. A szingularitás komoly problémát jelenthet a robotprogramozók és -felhasználók számára, ami valós hatással van a termelékenységre és a minőségre.
Ha egy robot vezérlőalgoritmusa „lebomlik” a kinematikai szingularitás miatt, az előre nem látható vagy akár veszélyes viselkedést is eredményezhet. Például, ha egy festőrobot váratlanul megváltoztatja sebességét, amikor elhalad egy szingularitás közelében, az rontja a festési munka minőségét.
Szerencsére különféle stratégiák léteznek a szingularitások negatív hatásainak elkerülésére az ipari robotprogramozásban.
Íme 9 stratégia, amellyel biztonságosan és kiszámíthatóan tarthatja robotja mozgását:
1. Adjon hozzá egy eltolást
Az első szingularitás elkerülési stratégia nagyon egyszerű. A robottechnikusok évtizedek óta használják. A programozás során egyszerűen hozzá kell adni egy eltolást a robot szerszámához.
A szingularitások általában akkor fordulnak elő, ha a robot két tengelye meghatározott módon egy vonalba esik. Például a csukló szingularitások akkor fordulnak elő, amikor a 4-es és a 6-os ízület „egybeesik”. Ha egy kis szöget ad a robot szerszámához, csökkenti annak valószínűségét, hogy a tengelyek egybeesnek. Ez a stratégia azonban pontatlanságokat vagy komplikációkat is okozhat a hozzáadott eltolás miatt.
2. Állítsa le a robotot
Egy gyors és piszkos módszer a robot szingularitások elkerülésére az, hogy beprogramozzuk a robotot, hogy megálljon, amikor egy szingularitáshoz közelít. Ezzel legalább elkerülhető minden olyan mozgás vagy viselkedés, amely károsíthatja a robotot.
Ezt a stratégiát többféleképpen alkalmazhatja. Például hozzáadhat egy „megállási pontot” vagy „veszélyzónát” a robot programozásához. Amikor a robot belép erre a területre, leállási állapotot vált ki.
Néhány probléma ezzel a megoldással az, hogy elegáns, és zavaró lehet azoknak a felhasználóknak, akik nem maguk programozták be a robotot, mert nem tudják, miért állt le a robot.
3. Helyezze át a feladatot
Elegánsabb megoldás a szingularitás elkerülésére, ha a robot feladatát egy másik területre helyezi át a munkakörében. Ez lehetővé teszi, hogy a feladatot úgy helyezze el, hogy ne kerüljön szingularitásba.
Ez a stratégia megköveteli, hogy egy kicsit megértse a robot kinematikáját és elérhetőségét. Az egyik módja annak, hogy megtalálja a megfelelő helyet a robot munkaterületén, az elérhetőségi elemzés elvégzése. Egy olyan eszköz, mint a RoboDK, óriási segítséget jelenthet ebben, beépített képességével, hogy megjelenítse a robot munkaterületét.
4. Cuspidal Robots használata
Cuspidális robotok azok, amelyeket kifejezetten úgy terveztek, hogy ne legyenek szingularitások. Szabadon mozoghatnak a munkájukon belül, és soha nem érik el a kinematikai szingularitást.
A cuspidális robotok elsődleges előnye, hogy képesek összetett mozgásokat zökkenőmentesen, biztonságosan és stabilan végrehajtani. A lehetséges probléma az, hogy az ilyen típusú robotok néha nem tudnak egyszerű mozdulatokat végrehajtani. A szingularitásmentes mozgás létrehozására használt programozási technikák kevésbé pontosíthatják a robot mozgását, mivel a szingularitások elkerülése elsőbbséget élvez a feladat pontosságával szemben.
5. Közös korlátok előírása
Egy egyszerű és hatékony megoldás bizonyos szingularitások elkerülésére, ha közös korlátokat ír elő a robotprogramozásban. Ez megakadályozza, hogy a kérdéses ízületek bizonyos szögeken túl mozogjanak, ami a robot szingularitásba kerüléséhez vezetne.
Bár ez a módszer egyszerű és hatékony, korlátozza a robot mozgását. Hatékonyan eltávolítja a robot munkaterületének egy teljes részét. Ez azonban bizonyos feladatoknál elfogadható lehet.
6. Tanuld meg felismerni a szingularitásokat
Az egyik erősen ajánlott stratégia az, hogy megtanuljuk felismerni a robot szingularitásait, amikor előfordulnak. Ha tudja, mire kell figyelnie, felkészült lesz arra, hogy mit kell tennie, ha szingularitást lát, és jobb elképzelése lesz a probléma megoldásáról.
A tapasztalat birtokában valószínűleg intuitív „érzést” fog kialakítani robotja munkaterülete és egyediségei iránt. Ez a készség sokkal könnyebbé teszi a szingularitások elkerülését robotprogramok létrehozásakor.
7. Legyél szingularitás mester
A következő lépés az, hogy „szingularitás-mesterré” váljunk. Ez azt jelenti, hogy többet kell megtudni a szingularitásokat okozó fejlett matematikai fogalmakról. Ennek megértésével elegendő tudással rendelkezik majd olyan robotprogramok létrehozásához, amelyek elegánsan észlelik és elkerülik a szingularitásokat.
A legtöbb robothasználó számára ez a szint valószínűleg túlzás. A szingularitások mögött meghúzódó matematika nagyon összetett lehet. Ha azonban az a cél, hogy robotikai szakértővé válj, akkor érdemes ezt a készségkészletet fejleszteni.
8. Adja hozzá a dinamikus szingularitás elkerülését
Egy másik stratégia a dinamikus szingularitás elkerülése a robot programozásában. Itt állítja be a robot mozgását menet közben, amikor szingularitást talál. Ez egy hatékony stratégia olyan feladatokhoz, amelyek fizikai ember-robot együttműködést igényelnek, mivel a robot aktívan kerüli az emberi kezelő megérintését.
Az ilyen típusú szingularitás elkerülésének egyik módja az, hogy dinamikus erőket adunk a robot mozgásához, amikor az túl közel kerül egy szingularitáshoz. A kutatók sikeresen alkalmazták ezt a módszert robotkézvezetési feladatokban, és jó eredményeket értek el.
9. Használjon automatikus szingularitásérzékeléssel rendelkező szoftvert
Végül, a robot szingularitások elkerülésének egyik leghatékonyabb módja egy olyan robotprogramozó szoftver használata, amely automatikus szingularitásérzékeléssel rendelkezik. A RoboDK beépített szingularitásérzékeléssel rendelkezik, amelyet kifejezetten arra terveztek, hogy megmondja, ha a választott pályája áthalad-e egy szingularitáson.
Ez sokkal könnyebbé teszi a programozást, mivel nem kell aggódnia, hogy a robot esetleg szingularitást ír-e be programozás közben.
Igen, a szingularitások összetettek lehetnek.
De a fent vázolt stratégiák követésével biztosíthatja, hogy a robotprogramja mentes legyen minden problémás szingularitástól. Minél jobban felismeri a kinematikai szingularitásokat, és beállítja a robot működését, hogy elkerülje azokat, annál stabilabb és hatékonyabb lesz a robot mozgása.