避免机器人碰撞的 5 种简单方法（以及最后的手段）

如何阻止机器人与其工作区中的物体发生碰撞？以下是如何避免机器人碰撞而不会给自己带来麻烦。

最近 RoboDK 论坛上的一个问题突出了机器人的一个常见问题。用户 Micronexx 询问如何避免碰撞。他们询问 RoboDK 是否会自动生成无碰撞路径，或者是否需要用户手动调整。

这是一个比最初看起来更复杂的问题。 RoboDK 确实包含帮助您避免冲突的功能，包括一些自动路由。然而，机器人技术中的“避免碰撞”是一个深刻而复杂的话题。整个研究项目都致力于轨迹规划和避免碰撞。甚至为它开发了先进的人工智能算法。

好消息是，对于我们大多数人来说，事情不必那么复杂。有更简单的方法可以阻止机器人与物体发生碰撞。

避免机器人碰撞的 5 种简单方法

通常最好从简单开始。

在尝试解决机器人编程中的任何问题时，这是一个很好的经验法则。尽管机器人具有高级功能，但简单的工程解决方案往往是最好的。

这里有 5 种简单的方法来阻止机器人与物体发生碰撞。

1。从一开始就正确规划您的工作空间

当工作空间没有很好地规划时，最常发生碰撞。您应该通过规划空间来开始任何机器人集成，例如把它画在纸上。

计划机器人将在哪些区域移动，哪些区域将超出其范围。在开始将它们编程到机器人中之前，尝试用自己的手臂“模拟”机器人的一系列动作——这是一种非常有效的方法，可以在潜在问题出现之前减少它们，而且速度非常快。

2。物理消除潜在障碍

避免碰撞的最佳方法是确保机器人不会发生碰撞。这意味着从工作区移除任何可能阻碍机器人路径的东西。

确保工作空间的不同区域之间有清晰的路径。如果机器人将从一个位置拾取物体并将它们组装到另一个位置，请从这两个位置之间的工作区中移除所有东西。

这似乎很明显，但是当您使用离线编程时很容易忘记这样做。例如，您可能会在机器人工作区看到一根柱子并说“没关系。我会在机器人程序中避免它。”但是，因为你是在一个不存在柱子的模拟环境中编程，所以你忘记了它并编程机器人直接穿过它。

3。将真实世界与模拟相匹配

RoboDK 中的真实世界和模拟应尽可能紧密匹配。您可以通过两种方式实现：

1. 在模拟中建立物理工作空间的准确模型 — 这涉及测量每个对象的精确位置并在软件中对其进行建模。这可能非常耗时，而且您越依赖模拟的准确性，出错的空间就越小。
2. 从现实世界中移除不在模拟中的对象—— 这涉及通过移除对象来简化实际工作区。

在实践中，最好的选择是这些的组合。您从物理工作区中删除所有不必要的对象，并将所有必要的对象添加到模拟中。

4。手动调整编程目标

在开始使用复杂的防撞算法之前，请尝试自己调整机器人的动作。对于大多数应用程序，在 RoboDK 中手动移动目标是一种快速、有效且稳健的解决方案。

例如，如果机器人在执行关节移动命令期间与物体发生碰撞，只需添加额外的几个航点即可避开该物体。或者——甚至更好——首先询问对象是否真的需要在工作区中。

可以显着减少碰撞的一种做法是确定每个动作是“移动”动作还是“操作”动作。仅在没有障碍物的自由空间中进行移动。然后，在距离操作点一小段距离（也称为“接近距离”）停下来，并在执行操作移动之前小心地进入任务。

5。使用加工向导的新功能

机器人加工是您可能需要自动轨迹规划的一项任务。 RoboDK 可以使用其内置的加工向导轻松生成加工路径。

大多数情况下，如果您遵循上述建议，您将不会发生任何碰撞。但是，我们在最新版本的 RoboDK 中添加了在加工操作期间自动避免碰撞的选项。阅读 Albert 在论坛中的回复，其中解释了如何使用此新功能。

此功能通过围绕工具的 z 轴自动旋转机器人来避免碰撞。因此，它不会避免所有的碰撞，但它确实提高了加工向导的鲁棒性。

不得已：使用高级运动规划器

如果您已经完成了上述所有步骤，并且您决定仍然需要自动避碰，那么是时候打破“大炮”了。这意味着使用第三方运动规划算法来生成您的机器人轨迹。

有大量的轨迹规划器可以自动检测并避免碰撞。然而，大多数都是非常早期的研究项目，因此不是很可靠。此外，大多数都是为只能在二维中移动的移动机器人设计的。

然而，有一些不错的轨迹规划器适用于工业机器人操纵器。请注意，要使用它们，您必须进行一些认真的编程。

1. 移动它！ —— 动起来！是用于机器人操作的最先进的图形运动规划器之一。它使用 OMPL 框架并提供了一个简单的（ish）图形界面。它被集成到 ROS 中。如果您已经熟悉 ROS，这可能是一个不错的选择。如果没有，您可能会有相当长的学习曲线。
2. 打开运动规划库 (OMPL) — 可以单独使用 OMPL，无需 MoveIt！它提供 C++ 库，也有 Python 绑定。有相当数量的文档，但由于库有很多功能，它仍然会涉及到学习曲线。
3. 气泡 — 这是 RoboDK 的 CEO Albert Nubiola 推荐的小型图书馆。它是一个独立的机械手运动规划器，使用概率路线图算法 (PRM)。它是用 C++ 编写的，文档很少。但是，如果您是一名编程奇才并且准备迎接挑战，那么它可以为使用 MoveIt 提供一个不那么臃肿的解决方案。

一般来说，最好使用一种更简单的方法来避免碰撞。但是，如果您需要使用高级算法，那么避免碰撞是一个有趣的话题。

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