Kunstmatige Intelligentie Blog 2023
Je hebt een robotsimulatie gemaakt. Je hebt alles toegevoegd wat je denkt nodig te hebben — het robotmodel, de sensoren, de eindeffector, de objecten…
En de simulatie begint er behoorlijk ingewikkeld uit te zien.
Hoe ingewikkeld moet het zijn?
Moet u elk detail van de installatie toevoegen?
Wat zijn de tekenen dat uw simulatie te complex wordt?
Maar simulatie kan ook een beetje een zwart gat zijn.
Waarmee ik bedoel, het kan kostbare tijd wegzuigen van je werk als je niet oppast.
Een manier waarop dit vaak gebeurt, is wanneer u te veel complexiteit toevoegt aan de simulatie zelf.
Waarom robotsimulaties geen achtergrond nodig hebben
We komen de hele tijd in ons leven 3D-simulaties en -animaties tegen. Films worden gevuld met steeds realistischere CGI, tv-advertenties gebruiken steeds vaker animaties in plaats van real-life beelden, en video’s van technische producten bevatten vaak indrukwekkende animaties van producten en machines.
Natuurlijk waarderen we die simulaties die er realistischer uitzien.
Maar deze liefde voor computergegenereerd realisme kan ertoe leiden dat we een kostbare fout maken bij het maken van simulaties van onze robottoepassingen…
We geven prioriteit aan de esthetiek van de simulatie boven de functionaliteit.
Het is niet ongebruikelijk om robotsimulaties te zien met volledige replicaties van de hele fabriek. Mensen voegen vloeren, muren en alle andere machines toe aan hun simulaties. Ze voegen zelfs modellen van werknemers toe aan de simulatie en verspillen waardevolle uren door die modellen te verplaatsen.
Dit is het equivalent van het plakken van mooi behang over uw CNC-machine om “het er beter uit te laten zien”. Het heeft geen enkel effect op de werking van de machine en kan zelfs de prestaties ervan schaden.
De enige complexiteit die echt belangrijk is in simulaties
De enige reden waarom een robotsimulatie complex zou moeten zijn, is als die complexiteit bijdraagt aan de functionaliteit van de robottoepassing.
Stel dat u bijvoorbeeld een simulatie maakt om een offline programma van uw pick-and-place-toepassing te ontwikkelen. Het enige dat je aan die simulatie zou moeten toevoegen, zijn de aspecten die zullen bijdragen aan het succes van die applicatie.
Al het andere is gewoon “behang” en is waarschijnlijk niet nodig.
Aan de ene kant, als je de route van de robot automatisch wilt kunnen programmeren – waarbij botsingen met objecten in de werkruimte worden vermeden – zal dit de complexiteit vergroten door meer objecten in de simulatie te vereisen en het gebruik van een bewegingsplanner. Het is echter een noodzakelijk niveau van complexiteit om de functionaliteit te bereiken die u nodig hebt.
Aan de andere kant, als je alle andere machines rond de robot aan je simulatie wilt toevoegen, ook al communiceert de robot nooit met die machines, is dit een onnodig niveau van complexiteit en moet dit worden vermeden.
In een recente update van RoboDK hebben we de ondersteuning voor grotere, complexere projectbestanden vergroot.
Maar alleen omdat u deze extra capaciteit nu heeft, betekent niet dat u deze altijd moet gebruiken.
7 complexiteiten die nodig kunnen zijn voor uw simulatie
Hier zijn 7 aspecten van een robotsimulatie die de complexiteit kunnen verhogen. Misschien heeft uw simulatie ze nodig en misschien ook niet. Alleen jij kunt beslissen.
1. Voorwerpen die door de robot worden gehanteerd
Neem alleen die objecten op in de simulatie die de robot zal hanteren, anders zal het de taak van de robot op een andere manier beïnvloeden. U hoeft ook geen zeer gedetailleerde modellen van die objecten toe te voegen, tenzij dit noodzakelijk is. Als de robot bijvoorbeeld alleen een object vastpakt, kunt u de vorm van het object mogelijk vereenvoudigen door alleen geschikte grijppunten op te nemen.
2. Meubels en andere omgevingsobjecten
We nemen vaak een tafel op in onze robotsimulaties. Dit is technisch niet altijd noodzakelijk, maar het helpt de programmeur wel om het oppervlak te visualiseren waarop de robot objecten gaat plaatsen. Maar een tafel is vaak alles wat u nodig heeft om dit te bereiken – u hoeft geen zeer nauwkeurig model van uw specifieke werkbank te maken.
3. Sensoren
Het belangrijkste doel van het opnemen van sensoren in een simulatie is hun functionaliteit. U hoeft meestal geen nauwkeurig model van de sensor zelf te hebben. Als u bijvoorbeeld robotvisie gebruikt, kan het acceptabel zijn om alleen een eenvoudig camera-object op te nemen. Je hebt waarschijnlijk geen volledig werkend, gedetailleerd model van je specifieke camera nodig.
4. Decoratie
Als je zou willen, zou je uren kunnen besteden aan het ontwikkelen van texturen voor alle modellen in je simulatie. U kunt zelfs foto’s gaan maken van de echte items in uw werkruimte en deze foto’s vervolgens nauwgezet toewijzen aan op maat gemaakte 3D-modellen van de werkruimte. Hoewel dit nodig kan zijn als u een 3D-film maakt, is het tijdverspilling bij robotsimulatie.
5. Programmeercomplexiteit
Hoe complexer uw programma, hoe meer tijd en moeite het kost om te programmeren, fouten op te sporen en in te zetten voor de robot. Deze complexiteit kan op verschillende manieren naar voren komen, waaronder het gebruik van extra bibliotheken, het toevoegen van veel subroutines en het gebruik van meer geavanceerde functies. Zoals met al het andere, gebruik alleen de functionaliteit die absoluut noodzakelijk is om de klus goed te klaren.
6. Meerdere robots
Als u meerdere robots in uw werkruimte gebruikt, kan het nodig zijn om ze allemaal in dezelfde simulatie op te nemen, maar misschien niet. Als de robots met elkaar zullen communiceren, ja, dan is het logisch om ze in dezelfde simulatie te programmeren. Als ze echter nooit met elkaar communiceren en hun werkruimten geen interactie hebben, is het misschien eenvoudiger om ze afzonderlijk te simuleren.
7. Andere automaten
Evenzo heeft het alleen zin om die machines te simuleren waarmee de robot zal communiceren. Als u de robot gebruikt om een CNC-machine te onderhouden, dan wilt u misschien die CNC-machine simuleren – of zo veel benaderen als nodig is om de robot te programmeren – maar u hoeft niet elke machine in de werkplaats te simuleren.
Een snelle tip om overcomplexiteit van simulatie te voorkomen
De sleutel tot het creëren van een simulatie die niet al te ingewikkeld is, is om altijd na te denken over wat er werkelijk nodig is om de taak te volbrengen.
Elke keer dat je iets toevoegt aan je robotproject, vraag je jezelf snel af:
Moet dit echt hier zijn om de functionaliteit te bereiken die ik nodig heb?
Zo niet, dan is het misschien niet nodig voor uw simulatie.
Hoe weet je of een robot geschikt is voor de ruimte die je nodig hebt voordat je hem koopt?
Zelfs als je je selectie hebt beperkt tot alle gebruikelijke specificaties en statistieken, heb je misschien nog steeds een aantal knagende twijfels.
Wordt de robot zo groot dat hij niet past in de ruimte die je ervoor hebt?
Als je met een kleinere robot gaat, kan deze dan alle gebieden bereiken die je nodig hebt voor de taak?
Is er een manier om de grootte van de robot te optimaliseren om zo efficiënt mogelijk te zijn?
Voordat u een bepaalde robot aanschaft, is het moeilijk te zeggen hoe het zal zijn om hem naast u in uw instelling te hebben staan. Je kunt alle YouTube-video’s bekijken die je leuk vindt, alle datasheets lezen en zelfs kijken naar andere robots in de faciliteiten van andere mensen…
Zonder te zien hoe de robot binnen jouw specifieke taak past, kan het soms een beetje een raadspelletje worden. Je maakt zoveel mogelijk berekeningen, dan hoop je maar.
Maar je kunt nog steeds niet de volledige ruimte visualiseren die elke robot zal innemen.
Waarom het moeilijk is om je voor te stellen hoeveel ruimte een robot zal innemen
Het probleem met robots is dat ze zo dynamisch zijn.
Met een CNC-machine kunt u bijvoorbeeld op een beurs naar een machine lopen en precies zien hoeveel ruimte deze op uw werkvloer in beslag neemt. De volledige grootte van de machine is eenvoudig te berekenen – het is eigenlijk een grote kubus.
Bij een robot is de ruimte die hij inneemt niet zo eenvoudig. Naast de fysieke afmetingen van de robot zelf, neemt hij ook een uitgebreide ruimte in beslag die alle locaties bevat die de eindeffector van de robot zal bereiken wanneer de robot beweegt. Dit staat bekend als de ‘werkruimte’ van de robot.
De meeste industriële robots van 6 DoF hebben een werkruimte die enigszins op een bol lijkt. Delta-robots hebben een complexe werkruimte die eruitziet als een driedimensionale boog. SCARA-robots hebben een cilindrische werkruimte.
Het is moeilijk te zeggen door alleen maar naar een robot te kijken hoe zijn werkruimte eruit zal zien.
Hoe kunt u ervoor zorgen dat de robot die u overweegt een werkruimte heeft die bij u past?
Workspace-visualisatie helpt u een betere beslissing te nemen
Gelukkig is er een manier waarop u gemakkelijk de werkruimte van de robot kunt zien en kunt ontdekken hoe dit uw specifieke taak zal beïnvloeden.
En dat kan al voordat je een keuze hebt gemaakt welke robot je wilt aanschaffen.
Werkruimtevisualisatie is een hulpmiddel waarmee u de buitenste grenzen van de werkruimte van een robot als een 3D-vorm kunt visualiseren. In RoboDK wordt deze ruimte weergegeven als een grijze omtrek die rond het gesimuleerde model van de robot wordt geplaatst.
U kunt deze functie gebruiken om u te informeren over welke robot het beste is voor uw taak.
Door een virtuele mock-up van uw toepassing te maken, kunt u snel schakelen tussen verschillende robotmodellen (zonder dat u de taak zelf hoeft te programmeren) en kunt u de visualisatiefunctie van de werkruimte gebruiken om te zien of elke specifieke robot de beste is die aan uw behoeften voldoet.
Zodra u een robot heeft gevonden die bij de taak past – op basis van de werkruimte – kunt u de toepassing in de simulator programmeren om ervoor te zorgen dat de door u gekozen robot de klus echt kan klaren.
Hoe werkruimtevisualisatie werkt
Als u naar het gegevensblad van een robot kijkt, ziet u normaal gesproken een eenvoudige grafische weergave van de werkruimte van die robot. Meestal bestaat dit uit één zijaanzicht en één vanaf de bovenkant van de robot.
Dergelijke foto’s zijn nuttig, maar niet nuttig genoeg.
Een werkruimtevisualisatie is in feite een 3D-versie van dergelijke afbeeldingen. Het wordt geproduceerd door algoritmisch alle gewrichten van de robot door alle mogelijke posities te bewegen en de resulterende positie van de eindeffector in een 3D-vorm in kaart te brengen.
Aangezien de berekening in 3D wordt uitgevoerd, krijgt u een veel holistischer perspectief op de mogelijkheden van een bepaalde robot dan u zou hebben als u alleen maar naar het gegevensblad van de robot zou kijken.
De impact van het toevoegen van een eindeffector
Wijzigingen die u aan de robot aanbrengt, hebben soms ook invloed op de werkruimte. Wanneer u bijvoorbeeld een eindeffector toevoegt, veranderen de afmetingen van die eindeffector de grootte en soms ook de vorm van de werkruimte. In RoboDK kunt u ervoor kiezen om de werkruimte van de robot te zien met en zonder de eindeffector.
Wanneer u een eindeffector aan uw robot toevoegt, is het een goede gewoonte om de werkruimtevisualisatiefunctie te gebruiken om te zien welke invloed dit heeft op de werkruimte van de robot.
Aan de slag met Workspace Visualization
Met RoboDK is het heel eenvoudig om werkruimtevisualisatie te gebruiken om u te helpen bij uw robotaankoopbeslissingen.
Hier zijn de stappen om de werkruimte van een bepaalde robot te bekijken:
- Laad het robotmodel in RoboDK vanuit onze uitgebreide robotbibliotheek.
- Open het eigenschappenvenster van de robot door er met de rechtermuisknop op te klikken in de programmaboom.
- Ga naar het gedeelte met het label WorkSpace en kies ervoor om de werkruimte van de robot zelf te bekijken (vanaf de flens) of met het huidige gereedschap eraan bevestigd.
- Je ziet nu de werkruimte van de robot gevisualiseerd rond de robot zelf.
Natuurlijk bent u niet beperkt tot het bekijken van de werkruimte van één robot tegelijk. U kunt meerdere robots in de simulatie laden en hun werkruimten naast elkaar vergelijken.
Dit kan handig zijn wanneer u probeert te kiezen tussen twee verschillende robotmodellen. Maar het kan ook nuttig zijn wanneer u meerdere robots gebruikt voor een enkele taak en u wilt weten hoe hun werkruimten op elkaar inwerken en elkaar overlappen.
