新的 Bin Picking Studio 1.4.0：无需 CAD 文件即可重新构建机器人环境

环境建设者

您是否遇到过需要调整机器人环境但周围没有 CAD 工程师帮助您的情况？从现在开始，您可以直接在 Bin Picking Studio 中轻松地自己绘制简单的碰撞对象！

怎么办？

我们在以下文章中为您准备了一份全面且易于理解的指南。

Bin Picking Studio 1.4.0 附带一个新的、用户友好的工具“环境构建器” .它允许您构建工作单元的 3D 模型，定义机器人的工作空间并测试其运动能力。该工具还允许您通过将环境模型与校准扫描仪的点云进行比较来验证环境模型。

“环境构建器”包含一个 3D 可视化工具 和一个控制面板 分为 3 个具有不同功能的选项卡：

• 场景： 在这里您可以构建机器人环境的 3D 模型
• 机器人： 在这里你可以测试机器人的动作
• 愿景： 在这里您可以连接到经过校准的视觉系统，以便将虚拟环境与现实世界进行比较

场景

防止机器人离开其工作空间并将其封闭在一个虚拟盒子中——快速而轻松！通过在环境配置中显示机器人并通过添加用于调整环境对象大小和缩放的功能，提高了工作的简单性。

享受无碰撞垃圾箱拣选 ，您需要管理一个真实机器人单元的精确 3D 模型 .在 Bin Picking Studio 中创建的虚拟环境必须与现实世界相匹配，至少在机器人的触及范围内。尽管会检查轨迹是否存在碰撞，但扫描仪不会看到场景中的每个对象，因此您需要定义与现实相匹配的静态碰撞对象 .

对象列表

“场景”选项卡包含一个“对象列表” , 支持层次结构。这意味着每个对象都可以有子对象链接到它，以便更容易地操作一组对象。您可以使用 +/- 父对象旁边的按钮，用于展开/折叠子对象列表。

要更改已定义对象的层次结构，您可以在“对象列表”中抓取一个对象并将其移动到列表中的所需位置（注意当对象移到另一个对象上以使其成为其子对象时出现的 + 图标） .

例子：

考虑一个带有多个物体的托盘。将每个对象定义为父对象的子对象是有益的。通过这种方式，您可以通过简单地更改父对象的位置属性来操纵（移动、旋转等）所有对象。

“对象列表”中的每个对象都提供旁边列出的 3 个选项（从左到右）：

• 同步图标： 说明对象是已保存（同步）还是未保存
• 可见性切换： 能够显示/隐藏对象
• 删除按钮： 允许删除对象（请注意，删除父对象也会删除其所有子对象）

带有突出显示的“对象列表”和“+ 添加对象”按钮的“场景”选项卡

您可以通过单击“+ 添加对象” 将新对象添加到场景中 3D 可视化工具左下角的按钮。您可以使用其中一种可用的原始形状（长方体/球体/圆柱体）定义碰撞对象，也可以上传 STL 文件。

选择原始形状时，您可以在“编辑表单”中定义其属性 和 “3D 对象工具面板” .

如果选择 STL 文件，将出现一个弹出窗口，要求您输入新对象的名称，选择要上传的文件并选择对象的类型。有 3 种可用的对象类型：

• 垃圾桶： 适用于表示容器的任何 CAD 模型（以蓝色呈现）
• 环境： 其他与机器人附近的真实物体也相对应的碰撞物体（以灰色呈现）
• 虚拟碰撞对象： 用于机器人真实环境中不一定存在的物体——它主要用于在垃圾箱拾取期间限制机器人的工作空间，但也用于定义单元壁以允许对内部（虚拟）机器人进行透视检查（以红色呈现）和半透明，作为唯一的对象类型）

这些对象类型中的每一个都代表一个“碰撞对象”，即拾取的对象不会与其发生碰撞。

从“对象列表”中选择对象后 ，它在列表中以蓝色突出显示，在可视化工具中以红色突出显示。除此之外，“编辑表单” 和“3D对象工具” 面板出现。您还可以通过在 3D 可视化器中直接单击对象来选择它。要取消选择一个对象，请在 “对象列表” 中单击它 再次或选择“关闭” “3D 对象工具” 中的选项 面板。

编辑表单和 3D 对象工具

从“对象列表”或 3D 可视化器中选择一个对象后，“编辑表单” 和“3D对象工具” 面板将出现。

带有突出显示的“编辑表单”、“3D 对象工具”面板和“保存场景”按钮的“场景”选项卡

“编辑表单” 允许您输入以下对象属性：

• 名称 （对象的）
• 类型 （如上所述的对象）
• CAD 文件（网格）： 你可以下载STL对象
• 比例： 您可以缩放 STL 对象
• 尺寸： 您可以调整对象的大小（仅适用于原始形状）：框的宽度/高度/深度，球体的半径和圆柱体的半径/高度
• 位置： 您可以更改对象原点相对于父对象原点的位置
• 旋转： 你可以围绕它自己的原点旋转对象

您还可以使用“3D 对象工具” 动态操作对象 :

• 移动： 此选项显示标记箭头，以便您可以通过拖动标记来更改对象沿所需轴的位置
• 旋转： 此选项显示标记圆圈，以便您可以通过拖动标记来更改对象在所需轴上的旋转
• 比例： 此选项显示标记箭头，以便您可以缩放对象
• 调整大小： 此选项显示标记箭头，以便您可以通过拖动标记来更改所需轴上的对象尺寸（仅适用于长方体和圆柱体）
• 自我/父母切换： 您可以在使用标记旋转时更改旋转原点；选择“self”以绕其原点旋转；选择“父级”以围绕父级的原点旋转

标记还允许您为每个轴添加位置/旋转值的增量。无需向所需方向拖动标记，只需单击特定轴的箭头/圆圈，输入所需值并通过单击“检查”应用 按钮。

“+ 添加子对象” 按钮允许您为当前选定的对象创建一个子对象。使用 “x 关闭” 按钮取消选择对象（结束编辑）。

点击“保存场景”完成操作 按钮。虚拟环境将与机器人同步。只有在那之后，您才能使用带有机器人控件的“机器人”选项卡。

机器人

在访问“机器人”选项卡之前，您首先需要从数据库中选择一个机器人和夹具并定义工具点。然后，您可以虚拟地控制机器人并定义其工作空间。

机器人控制

您可以从三种运动模式中进行选择：

• 联合
  在这里，您可以通过两种方式虚拟地微调各个机器人关节：
  • 通过移动相应关节的滑块
  • 在输入栏中手动输入关节位置

• 线性（工具坐标系/机器人底座坐标系）
  您可以在工具坐标系或机器人底座坐标系中移动机器人的工具点。移动机器人的方式有以下三种：
  • 通过移动机器人工具点中的标记，将其拖动到所需位置
  • 通过拖动箭头在每个相应的轴上移动它或通过拖动圆圈来旋转它
  • 在“工具点位置”面板中手动输入 TCP 位置和方向

如果您点击“Home pose” 按钮，机器人将自动移动到默认位置。要启用碰撞检查功能，请使用“Highlight collisions ON/OFF” 切换按钮。

操纵机器人时，应用关节限位限制。

联合限制设置示例

Joint limits允许您定义机器人的路径规划工作空间。

机器人通常只需要在其关节范围的一小部分内移动。我们强烈建议您设置关节限制，以便路径规划仅在机器人整个工作空间的子空间中进行。正确设置关节限值对路径规划计算时间和成功率有积极影响。

如果将关节限制字段留空，系统将使用机器人的默认硬件。

请注意，过于严格的关节限制可能会导致路径规划失败。始终留有余地。要验证机器人的触及范围是否足够，请使用“机器人控制” 的慢跑选项 控制板。确保机器人可以到达具有各种夹具方向的箱模型中的每个位置。

愿景

您可能还遇到过由于实际的拣选单元与其 CAD 版本之间的差异而导致的困难。使用触发扫描并检查扫描的点云是否与建模的虚拟空间相对应的新选项，这将不再是问题。鉴于现在您还可以检查所用视觉系统的扫描体积，设置视野从未如此简单。

“视觉”选项卡使您能够操纵配置的视觉系统以验证碰撞对象的放置。

如果扫描仪安装在机械臂上，您首先需要为该视觉系统选择一个机器人型号以显示在列表中。否则您会收到一条警告消息。

“视觉系统列表”有3个视觉系统，第四个无法显示，因为没有选择机器人

视觉系统可以具有以下状态：

• 可用： 扫描仪已准备好连接并且视觉系统已校准
• 不可用： 扫描仪当前未准备好连接；检查电源、连接和网络配置
• 未校准： 视觉系统尚未校准——您首先需要执行成功的校准才能在“环境构建器”中使用该视觉系统

通过单击获取有关视觉系统的详细信息（扫描仪 ID、安装位置和型号类型）。底部字段反映了视觉系统的校准——扫描仪相机相对于机器人底座（外部校准）或机器人法兰（手眼校准）的平移和方向。

视觉系统概览窗口包含几个按钮：

• 可见度： 您可以打开/关闭每个扫描仪型号、扫描体积和扫描仪来源（更具体地说是它的相机）的可见性
• 连接： 一旦扫描仪准备好连接并且视觉系统已校准，您可以单击“连接”按钮
• 断开连接： 连接后，您可以使用此按钮断开与扫描仪的连接
• 触发器： 连接到扫描仪后，您可以触发扫描

关于视觉系统的详细信息

请注意，一次只能连接一台扫描仪。如果在多个视觉系统中使用相同的扫描仪，它会在所有系统中连接。

“环境构建器”与 PhoXi 界面共享扫描仪控件——在“环境构建器”中连接后，相同的扫描仪也会连接到 PhoXi 界面。

验证

连接扫描仪并触发扫描可帮助您放置碰撞对象（主要是垃圾箱），使模型与现实精确匹配。

为确保精确放置物体，必须提供经过校准的视觉系统以进行连接。然后您可以触发扫描并使用它来定位 CAD 模型，以便模型和点云重叠。