Kunstmatige Intelligentie Blog 2023
Welke basiseigenschappen zijn het handigst om te weten als je begint met robotprogrammeren?
Of je nu nieuw bent in de wereld van robotica of gewoon je programmeervaardigheden wilt verbeteren, hier zijn de basisprincipes van robotprogrammering die goed zijn om te weten.
Het kan soms lijken alsof je een graad in robotica nodig hebt om aan de slag te gaan met robotprogrammering. De conventionele benaderingen van industriële robotprogrammering lijken moeilijk te begrijpen voor nieuwe robotica-programmeurs.
Met een behoorlijke basiskennis van robotica en goede software voor het programmeren van robots, kunt u gemakkelijk en snel aan de slag.
Hier zijn de 11 handigste basisprincipes van robotprogrammering:
1. Basisonderdelen van een robot
Voordat u begint met het leren programmeren van een robot, is het handig om de basisonderdelen van een industriële robot onder de knie te krijgen. Op die manier ben je in ieder geval vertrouwd met de fysieke machine die je gaat programmeren.
De meest elementaire onderdelen van een 6 DoF industriële robot zijn bijvoorbeeld:
- De arm van de manipulator
- Eindeffector
- Controleur
- Krachtbron
- Sensoren (indien aanwezig)
De componenten kunnen enigszins variëren, afhankelijk van het type robot.
2. Vrijheidsgraden
Ik heb al een essentieel concept in de robotica geïntroduceerd: Degrees of Freedom (DoF).
De DoF van een robot geeft aan met hoeveel onafhankelijke assen de robot kan bewegen. Een manipulatorarm met 6 DoF heeft bijvoorbeeld 6 onafhankelijk bestuurbare assen. Sommige DoF zijn “revolute” (dwz ze roteren rond een punt) en sommige zijn “lineair” (dwz ze bewegen langs een lijn). Het is handig om vertrouwd te raken met de DoF van een robot voordat u deze programmeert.
3. Gewrichten en eindeffectoren
Het “zakelijke uiteinde” van een robot (dwz het onderdeel dat de taak uitvoert) staat bekend als de “eindeffector”. Wanneer u aan het programmeren bent, bent u meestal het vaakst geïnteresseerd in het sturen van de eindeffector van de robot naar bepaalde locaties.
Om de robot te verplaatsen, moet u instructies sturen met de gewenste posities van elk van de DoF van de robot. Als u software zoals RoboDK gebruikt, kunt u in plaats daarvan gewoon de gewenste eindeffectorpositie rechtstreeks programmeren in plaats van specifieke gewrichtsposities te verzenden.
4. Pose: positie en oriëntatie
Hoe programmeer je de eindeffector om hem te vertellen waar hij heen moet?
De positie en oriëntatie van de eindeffector van de robot (of een andere locatie die u programmeert) worden gecombineerd om de “pose” te vormen. U moet de pose specificeren van elke locatie waar de robot naartoe gaat in uw programma. De meest gebruikelijke methode voor het specificeren van een pose bij het programmeren is via Euler Angles.
Zie voor meer informatie ons artikel Robot Euler Angles: The Essential Primer.
Omdat we het meest geïnteresseerd zijn in de pose van de eindeffector wanneer we een robot programmeren, gebruiken we vaak de term Tool Center Point om te verwijzen naar het operationele centrum van de tool.
Hier zijn enkele voorbeelden voor verschillende eindeffectoren:
- Lijmpistool – U kunt de TCP zo instellen dat deze zich aan de punt van het pistool bevindt.
- Grijper — De TCP bevindt zich mogelijk in het midden van de vingers van de grijper.
- laspistool — De TCP bevindt zich mogelijk enkele millimeters van de punt van het pistool, waar de vlam het heetst is.
Als programmeur kiest u waar het het meest logisch is om de TCP van de robot te plaatsen.
6. Kinematica
Een van de meer uitdagende aspecten van robotica is kinematica. Dit betekent alleen de geometrische opstelling van de robot. Kinematica wordt weergegeven als een vrij grote vergelijking of algoritme.
De Forward Kinematic-vergelijking beantwoordt de vraag “Als ik de gewrichten van de robot in een bepaalde positie zet, waar komt de TCP dan terecht?”
Het Inverse Kinematic-algoritme beantwoordt de tegenovergestelde vraag “Als ik wil dat de TCP in deze houding terechtkomt, in welke positie moet ik dan de gewrichten instellen?”
Met goede robotprogrammeersoftware hoeft u waarschijnlijk niet uw eigen kinematica te formuleren, maar het kan nuttig zijn om het basisconcept te begrijpen.
7. Gezamenlijke limieten
De kinematische vergelijkingen beschrijven de robot met pure geometrie en wiskunde. Robots zijn echter fysieke machines. De fysieke robot kan vaak niet elke positie bereiken die volgens de geometrie kan.
We introduceren gewrichtslimieten in de programmering om de beweging van de gewrichten van de robot te beperken tot posities die fysiek mogelijk zijn. Ze vertellen gewoon het programma “Dit gewricht kan niet verder gaan dan deze bepaalde hoek.”
8. Typen verplaatsen
Wanneer je de robot aan het programmeren bent, zijn er verschillende soorten bewegingen die je de robot kunt laten maken.
De basis 3 bewegingen zijn:
- Gezamenlijke verhuizing — Dit is een snelle, ruige beweging waarbij elk gewricht zo snel mogelijk naar zijn doelpositie probeert te komen. Om botsingen te voorkomen, mogen gewrichtsbewegingen alleen worden geprogrammeerd als de robot in de vrije ruimte beweegt.
- Lineaire verplaatsing — Dit is een gecontroleerde beweging langs een lijn tussen twee houdingen. De robot zal noodzakelijkerwijs langzamer bewegen met een lineaire beweging, maar zal ook geen nutteloze botsingen veroorzaken.
- Circulaire verhuizing — Als een lineaire beweging beweegt de robot in een gecontroleerde lijn, dit keer langs een cirkelvormig pad.
9. Simulatie en offline programmeren
Er zijn veel verschillende manieren om een robot te programmeren, waaronder “je handen vuil maken” met de (meestal complexe) programmeertaal van de robotfabrikant.
Simulatie en offline programmeren bieden een eenvoudigere programmeermethode. In plaats van de fysieke robot direct te programmeren, programmeer je een gesimuleerd model van de robot met behulp van intuïtieve commando’s. De software zet het programma vervolgens om in code die de fysieke robot kan begrijpen.
10. Postverwerkers
Het deel van offline programmeersoftware dat het robotprogramma converteert, staat bekend als een postprocessor. De programmeersoftware zal voor elke robotfabrikant een andere postprocessor hebben, soms meer dan één.
Meer informatie over postprocessors vindt u in ons artikel Robotpostprocessors: alles wat u moet weten.
11. Foutopsporing
Welke programmeermethode u ook gebruikt, foutopsporing is een essentiële basisvaardigheid. U moet uw programma altijd debuggen om er zeker van te zijn dat het werkt zoals u het bedoeld heeft voordat u uw robot in een productieomgeving laat draaien.
Offline programmeren biedt u een extra foutopsporingsstap omdat u een gesimuleerd model van de robot programmeert voordat u het programma naar de fysieke robot zelf programmeert, wat de kans op fouten verkleint.
