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In RoboDK sind sowohl „Smart Motion“ als auch der „Collision-Free Motion Planner“ (PRM) darauf ausgelegt, einem Roboter zu helfen, sich zu bewegen, ohne gegen Hindernisse zu stoßen. Sie nutzen jedoch unterschiedliche mathematische Ansätze und Arbeitsabläufe, um diese Aufgabe zu bewältigen.
Die Bewegungsplanungsfunktion im „Collision-Free Motion Planner“ erstellt automatisch kollisionsfreie Bahnen innerhalb des Arbeitsbereichs des Roboters, indem sie einen Bewegungsplanungsalgorithmus namens „Probabilistic Roadmaps“ (PRM) verwendet.
Der größte Unterschied zwischen den beiden Bewegungsplanern besteht darin, wie viel Vorbereitungsarbeit geleistet werden muss, bevor sich der Roboter bewegt.
Der PRM-Planer ist ein Werkzeug, das ähnlich wie der Aufbau eines permanenten Straßennetzes funktioniert. Es durchläuft zunächst eine „Baufase“, in der mehrere Minuten damit verbracht werden, Punkte zufällig zu platzieren und zu versuchen, diese zu einer riesigen Roadmap zu verbinden. Sobald diese Karte fertiggestellt ist, erfolgt die Suche nach einer Bahn sofort, da die „Straßen“ bereits angelegt sind. Wenn Sie jedoch auch nur einen Tisch, eine Box oder ein anderes Objekt in der Station verschieben, ist die gesamte Karte unbrauchbar und Sie müssen sie von Grund auf neu erstellen.
Smart Motion ist wesentlich flexibler konzipiert. Es gibt keinen langwierigen Schritt zur Kartenerstellung. Das Programm ermittelt genau, wo sich der Roboter befindet und wohin er gelangen muss, und findet dann einen sicheren „Tunnel“ durch die Hindernisse. Es handelt sich um einen einstufigen Vorgang: Wählen Sie die Punkte (Ziele) aus, klicken Sie auf „Generieren“, und der Roboter bewegt sich. Wenn Sie ein Objekt in Ihrer Zelle verschieben, klicken Sie einfach erneut auf „Bahn generieren“, ohne auf eine neue Karte warten zu müssen.
Hinweis: Smart Motion funktioniert in dieser Hinsicht besser, da es den Arbeitsablauf am Laufen hält. Sie müssen nicht jedes Mal 15 Minuten lang unterbrechen, um das Layout der Station neu zuzuordnen, wenn eine kleine Änderung am Stationslayout vorgenommen wird.
Bei der Geschwindigkeit der Bewegungsplanung geht es nicht nur darum, wie schnell sich der Roboter bewegt, sondern auch darum, wie lange der Planer für die Berechnung benötigt.
Die „Abfragephase“ im PRM-Planer (das Ermitteln der Bahn auf der Karte) ist sehr schnell, geht jedoch mit einer sehr langen „Konstruktionsphase“ einher. Das ist ideal, wenn die Station stets statisch ist, nimmt jedoch Zeit in Anspruch, wenn häufige Änderungen vorgenommen werden.
Smart Motion verwendet einen Algorithmus, der ein einzelnes „A-nach-B“-Problem unglaublich schnell löst. Er beginnt gleichzeitig an beiden Enden der Bahn mit der Suche und trifft sich in der Mitte. Dadurch ist die „Denkzeit“ bei den meisten gängigen Aufgaben kaum wahrnehmbar.
Im Mittelpunkt jedes Bewegungsplaners stehen die Kollisionserkennung und -vermeidung. Daher ist die Präzision der generierten sicheren Bahnen ein sehr wichtiger Faktor.
Der PRM-Planer stützt sich auf die Zufallspunkte, die er während der Kartierungsphase platziert hat. Wenn die Zufallspunkte nicht innerhalb eines engen Raums liegen, geht der Roboter davon aus, dass er blockiert ist, selbst wenn reichlich Platz vorhanden ist. Eine größere Anzahl von Stichproben und mehr Kanten pro Stichprobe ergeben eine feinkörnigere Roadmap, deren Erstellung zwar länger dauert, die jedoch zu einer präziseren Lösung führt.
Smart Motion enthält für solche kniffligen Stellen eine Option namens „Constrained Space“. Wenn diese aktiviert ist, wird der Solver gezwungen, im Gelenkraum statt im kartesischen Raum zu arbeiten. Dadurch wird sichergestellt, dass das System beim Testen einer Pose eine eindeutige Gelenkkonfiguration identifiziert, was Probleme im Zusammenhang mit mehreren möglichen Lösungen für eine einzelne kartesische Pose verhindert. Kurz gesagt hilft dies dem Planer, sich die Position und Konfiguration des Roboters zu merken, um sicherzustellen, dass die gefundene Bahn beibehalten wird.
Mit beiden Bewegungsplanern können wir steuern, inwieweit der Roboter seine Umgebung „berücksichtigt“.
Um mit dem PRM-Planer eine gleichmäßigere oder sicherere Bahn zu erhalten, müssen die Anzahl der Samples und die Anzahl der Kanten pro Sample entsprechend erhöht werden. Dies verbessert die Karte, verlängert jedoch die Wartezeit.
Smart Motion verwendet einen einfachen Schieberegler für die Qualität der Bahnen mit den folgenden Grenzwerten:
1.Grob: Diese Einstellung wird für weitläufige, offene Räume verwendet, um sofort ein Ergebnis zu erhalten.
2.„Fein“: Diese Einstellung wird für komplexe Aufgaben verwendet. Sie zwingt den Roboter dazu, „winzige Schritte“ auszuführen, um Kollisionen zu vermeiden und eine insgesamt gleichmäßige Bahn zu erzeugen.
