El software Roki (robotics Kinematics) se integrará en la plataforma de fabricación de céro defectos (ZDMP)

La cinemática inversa es una técnica utilizada en robótica para determinar los movimientos necesarios de un robot para alcanzar una posición o configuración deseada. El cálculo de la cinemática inversa puede resolver varios problemas en la programación de robots, algunos ejemplos son:

  • Control de posición: El cálculo de la cinemática inversa permite que un robot alcance una posición específica utilizando un conjunto de movimientos precisos. Esto es especialmente útil en aplicaciones industriales, donde los robots deben moverse con precisión para realizar tareas específicas.
  • Planificación de trayectorias: La cinemática inversa permite a los programadores de robots planificar trayectorias precisas para el robot, lo que es esencial para tareas como el pick and place o el ensamblaje.
  • Interacción humano-robot: La cinemática inversa también es útil en aplicaciones de interacción humano-robot, como robots de asistencia para personas mayores o discapacitadas, ya que permite que el robot siga movimientos precisos y suaves del usuario.
  • Evitar colisiones: El cálculo de la cinemática inversa también permite a los programadores de robots evitar colisiones con objetos del entorno, lo que es esencial para garantizar la seguridad del robot y de las personas que lo rodean.

En resumen, el cálculo de la cinemática inversa es una técnica fundamental en la programación de robots, ya que permite alcanzar posiciones y configuraciones precisas, planificar trayectorias precisas, mejorar la interacción humano-robot y evitar colisiones.

La empresa CANONICAL ROBOTS, especializada en Robótica Colaborativa, Robótica móvil, Visión artificial, Software de Inteligencia Artificial e Industria 4.0, ha desarrollado el componente de software Roki. Esta compañía es, a su vez, distribuidora oficial para Europa de la marca HAN´S ROBOTS, fabricante de brazos robóticos y AGV industriales para tareas colaborativas en las empresas.

Canonical Robots participa en Proyectos Europeos de Investigación  que le permiten aumentar el valor añadido de sus productos y servicios. 

RoKi es un componente software desarrollado por Canonical Robots bajo el paraguas del proyecto europeo ZDMP, y cuya funcionalidad es resolver la cinemática directa e inversa de diferentes robots comerciales.

RoKi sirve para calcular la posición y orientación de los distintos componentes de un robot en relación a su sistema de referencia, y también para calcular los movimientos necesarios para alcanzar una posición deseada. La cinemática directa se refiere al cálculo de la posición y orientación de los componentes del robot a partir de las señales de los sensores, mientras que la cinemática inversa se refiere al cálculo de los movimientos necesarios para alcanzar una posición deseada

En el mundo real RoKi podría utilizarse en un sistema de automatización de una línea de producción en una fábrica. El software utilizaría la cinemática directa para calcular la posición precisa de los componentes del robot para tomar una pieza de una bandeja y colocarlo en una posición específica en una máquina de ensamblaje. Luego, utilizaría la cinemática inversa para calcular los movimientos necesarios de los actuadores para que el robot pueda moverse de forma precisa para colocar la pieza en la posición deseada. En resumen, RoKi se utiliza para controlar el movimiento del robot y garantizar que las tareas se realicen de manera precisa y eficiente.

ZDMP es una plataforma Europea que ofrece un entorno abierto de la Industria 4.0 en el que una nueva generación de aplicaciones de servicio sin defectos desarrolladas estará disponible en un mercado que contribuya a crear un ecosistema en el que las partes interesadas de ZDMP puedan interactuar entre sí.

Un investigador/desarrollador está trabajando en una aplicación de picking de objetos mediante un brazo robótico. Las posiciones de los objetos a alcanzar las obtiene a través del análisis de las imágenes tomadas por una cámara. El desarrollador necesita ahora validar la alcanzabilidad de la posición de cogida. Para ello utiliza el RoKi que resuelve el problema de cinemática inversa. Tenemos dos casos que considerar. Un caso en que no tenemos ninguna solución lo cual indica que el objeto no es alcanzable por el robot. Y un segundo caso en el que tenemos varias soluciones ello permite escoger aquella más adecuada dado el entorno del robot y la configuración actual del mismo.

En el desarrollo de aplicaciones de robótica ha de tenerse un conocimiento completo de la configuración del robot para poder resolver múltiples problemas. RoKi (Robotic Kinematics) es un componente en la nube que es capaz de resolver de forma rápida, robusta y eficiente dicho problema. 

La resolución eficiente de la cinemática de un robot es un problema complejo que RoKi resuelve con una solución exacta, utilizando una solución analítica. Esto se traduce también en tiempos de ejecución constantes y eficientes ya que el algoritmo no utiliza aproximaciones iterativas típicas de otros algoritmos de cinemática.

RoKi (Robot Kinematics) resuelve dos problemas fundamentales. El problema de la cinemática directa que consiste en calcular cual es la posición del efector final del robot dada la configuración de cada una de las articulaciones de robot y el problema cinemática inversa que es el contrario: dadas las configuraciones de la articulaciones del robot calcular la posición del efector final del robot. 

RoKi permite una gran variedad de aplicaciones, como por ejemplo validar la posición final del robot previendo errores de alcanzabilidad o colisiones, realizar aplicaciones de simulación para recrear el comportamiento del robot, o utilizarse en algoritmos de planificación de trayectorias.

RoKi esta actualmente disponible:

  1. Como una herramienta de automatización para fabricantes y empresas que utilizan robots en sus procesos de producción. El software es promocionado como una manera de mejorar la precisión y eficiencia en la automatización de tareas.
  2. Como una herramienta de investigación para universidades y centros de investigación. El software es promocionado como una herramienta para ayudar en el desarrollo y prueba de nuevos robots y sistemas automatizados.
  3. Como una solución de software para empresas de robótica. El software es promocionado como una manera de mejorar la funcionalidad y flexibilidad de los robots que se venden a los clientes.
  4. Como una solución de software para empresas de servicios, que buscan mejorar la eficiencia en la programación y control de robots comerciales.
  5. A través de una plataforma de software o una tienda en línea especializada en robótica, donde se ofrece a los clientes la posibilidad de descargar y utilizar el software de manera fácil y rápida.
  6. A través de una suscripción, donde el cliente paga una tarifa mensual o anual para tener acceso al software y recibir actualizaciones y soporte técnico continuo.

El componente RoKi puede adquirirse accediendo al market-place de la plataforma ZDMP, denominado zdmp-Store con 4 tipos diferentes tipos de licencias: Trial license (duración 3 días y gratuita), One Month License( duración 30 días y  con un coste de 25 EUR), la One Year license (duración 1 año y  con un coste de 250 EUR), y Buy One time license (no caduca y tiene un coste de 500 EUR). 

El componente RoKi puede interactuar con otros componentes de ZDMP. Como prueba de concepto Canonical Robots desarrolló junto con las Experimentation Facilities de ZDMP en Finlandia una aplicación de bin-picking denominzada zRoKi. En dicha aplicación se coordina un conjunto de componentes de la plataforma para consegir un objetivo final. 

Dicho objetivo consiste en coger, mediante el uso de un robot, los objetos situados dentro de un contenedor. Para determinar la posición de cogida de los elementos se utiliza una cámara RGB.

La aplicación zRoki es  una aplicación de Internet of Robotics Things (IoRT) en la que un robot selecciona piezas de trabajo de una mesa guiado por un servicio en la nube de IA cuyos resultados son validados por el servicio Robotics Kinematics (RoKi), utilizando la plataforma de referencia ZDMP.

Desde la Experimentation Facilities de ZDMP con el objetivo de implementar la aplicación zRoKi, se preparó el experimento descrito en una celda de robótica Fanuc de la instalación de experimentación ZDMP para aplicaciones de recolección. Esta celda robótica cuenta con un brazo robótico Fanuc LR Mate 200iD, Camara Sony XC56 y PLC conectado a Internet.

La celda robótica se conectó a través de una aplicación Connector a la plataforma de referencia ZDMP, utilizando Service and Message Bus zComponent para el paso de mensajes y Data Acquisition zComponent para los informes de estado de la celda robótica.

La arquitectura implementada para la zRoKi aplicación se muestra en la siguiente figura.

Desde la ZDMP Reference Platform, se implementan tres componentes principales en esta aplicación: Data Acquisition zComponent que informa el estado de la celda del robot, Services y Message Bus zComponent que funciona como intermediario MQTT para comunicaciones entre componentes y AI-Analytics Runtime zComponent para análisis de imágenes utilizando algoritmos de inteligencia artificial. La estación robotizada (cámara y robot) está conectada directamente a los servicios ZDMP y al bus de mensajes a través de una capa de conexión (bloque Connector).

El Connector envía una imagen de la tabla a ZDMP. A continuación, un modelo de IA que se ejecuta en AI Analytics Runtime ubica un objeto en la imagen y envía su posición a RoKi. Posteriormente RoKi evalúa la alcanzabilidad del objeto y envía su posición al conector. Si se puede alcanzar la posición, el Connector ordena al robot que coja el objeto. Este flujo de trabajo se repite hasta que el modelo de IA no detecta más objetos.

RoKi permitirá a las empresas la resolución eficiente de los problemas de cinemática directa e inversa de los brazos robóticos. A su vez, aumentará su valor final dado que su diseño modular permite crear aplicaciones complejas integrándolo con más componentes de la plataforma ZDMP. 

Además, el componente RoKi forma parte del market-place de ZDMP desde el cual se pude adquirir bajo diferentes planes según las necesidades del usuario. 

Noticia enviada por Roboticssa