Промышленные роботы традиционно программируются только с помощью внутренних датчиков положения шарниров, оставляя робота слепым и онемевшим.
Использование внешних датчиков, таких как камеры и датчики силы, позволяет роботу обнаруживать наличие и положение объектов в неструктурированной среде, а также обрабатывать контактные ситуации, невозможные только при помощи системы позиционирования.
Был внедрен робот-мячелов на основе технического зрения, показывающий, как высокоскоростное компьютерное зрение может быть использовано для управления роботами.
Особое внимание уделяется отслеживанию летящего шарика с помощью произвольного количества камер, инициализации трекера при отсутствии информации о начальном состоянии, динамическому обновлению траектории робота при изменении конечной точки траектории в связи с новыми измерениями.
В другом примере для выполнения роботизированной сборки использовался силовой контроль. Показано, как датчик силы может быть использован для обработки неопределенных положений объектов в рабочей зоне и обнаружения различных контактных ситуаций.
Традиционный способ программирования
Традиционный способ программирования промышленных роботов основан на управлении положением, а траектории отслеживаются с помощью внутренних датчиков положения. Этот вид программирования широко используется в промышленности и стал незаменимым во многих видах производства.
Роботы быстрые и обладают хорошей повторяемостью, превосходя людей во многих областях применения. Однако эти системы работают только в очень структурированной среде. В настоящее время наблюдается тенденция к расширению роботизированных операций для выполнения задач в изменяющихся во времени динамических, недетерминированных, реальных условиях.
Такие робототехнические системы должны быть способны своевременно и разумно реагировать на неопределенные, неполные знания и ситуации, не предвиденные на этапе проектирования, и обладать достаточной степенью автономии.
В дополнение к датчикам рабочего пространства, поддерживаемым подходящим программным обеспечением роботов, существует необходимость извлечения информации датчиков реального времени на различных уровнях абстракции для управления обратной связью, управления приводами, управления движением, траекторного управления, управления силой, контроля выполнения задач и диспетчерского управления.
Для эффективного и результативного выполнения задач необходимо предусмотреть контроль обратной связи - от быстрой силовой обратной связи до реактивной событийно-ориентированной обратной связи, основанной на когнитивной интерпретации данных датчиков. В связи с этим возникает целый ряд новых проблем в области управления, которые могут изменить существующее положение промышленных роботов с позиционным управлением с помощью приспособлений.
Особое внимание уделяется двум сложным случаям применения, т.е. промышленному роботу с шаровым захватом и сборке с силовым управлением. В обоих случаях требуется высокоскоростная обратная связь с людьми, находящимися вне робота.
Для ловли мяча требуется несколько навыков. Мяч должен быть обнаружен, его положение должно быть оценено и экстраполировано на будущее. Для того, чтобы поймать как можно больше мячей, робот должен начать двигаться, как только станет доступна оценка положения мяча, и затем траектория должна быть изменена во время движения, поскольку положение изменяется в связи с новыми измерениями. Все эти действия должны выполняться в условиях жестких временных ограничений, чтобы робот достиг положения захвата до того, как мяч достигнет робота.
Использование датчика силы в сборе обеспечивает важные преимущества по сравнению с позиционным управлением. Способность чувствовать и действовать в различных контактных ситуациях позволяет обрабатывать, например, неопределенные положения или формы объектов, которые имитируют способность людей выполнять очень сложные операции по сборке, несмотря на низкую точность определения местоположения.