Nuwe gereedskap verbeter robotgrypers vir vervaardiging

'n Span by die Universiteit van Washington het 'n nuwe instrument ontwikkel wat 'n 3D-drukbare passiewe gryper kan ontwerp en die beste pad kan bereken om 'n voorwerp op te tel. Die nuwe ontwikkeling kan help om monteerlynrobotte te verbeter. 

Die stelsel is op 22 verskillende voorwerpe getoets, insluitend 'n deurstopvormige wig, 'n tennisbal en 'n boor, en dit was suksesvol vir 20 van die voorwerpe. Twee van die voorwerpe wat suksesvol opgetel is, was die wig en 'n piramidevorm met 'n geboë sleutelgat, wat gewoonlik moeilik is vir veelvuldige tipes grypers. 

Die navorsing word op 11 Augustus by SIGGRAPH 2022 aangebied. 

Adriana Schulz is senior skrywer en 'n UW assistent professor in die Paul G. Allen Skool vir Rekenaarwetenskap en Ingenieurswese. 

Skep pasgemaakte gereedskap vir vervaardigingslyne

“Ons produseer steeds die meeste van ons items met monteerlyne, wat regtig wonderlik maar ook baie styf is. Die pandemie het vir ons gewys dat ons 'n manier moet hê om hierdie produksielyne maklik te hergebruik,” het Schulz gesê. “Ons idee is om pasgemaakte gereedskap vir hierdie vervaardigingslyne te skep. Dit gee ons 'n baie eenvoudige robot wat een taak met 'n spesifieke gryper kan doen. En as ek dan die taak verander, vervang ek net die gryper.”

Voorwerpe is tradisioneel ontwerp om by 'n spesifieke gryper te pas, aangesien passiewe grypers nie kan aanpas om die voorwerp wat hulle optel, te pas nie.

Jeffrey Lipton is mede-outeur en 'n UW assistent professor in meganiese ingenieurswese. 

“Die suksesvolste passiewe gryper ter wêreld is die tang op 'n vurkhyser. Maar die kompromie is dat vurkhysertang net goed werk met spesifieke vorms, soos palette, wat beteken enigiets wat jy wil vasvat, moet op 'n palet wees,” het Lipton gesê. “Hier sê ons 'OK, ons wil nie die geometrie van die passiewe gryper vooraf definieer nie.' In plaas daarvan wil ons die geometrie van enige voorwerp neem en 'n gryper ontwerp.”

Daar is baie verskillende moontlikhede vir 'n gryper, en sy vorm is gewoonlik gekoppel aan die pad wat die robotarm neem om die voorwerp op te tel. Wanneer 'n gryper verkeerd ontwerp is, loop dit die risiko om teen die voorwerp vas te val wanneer hy probeer om dit op te tel, wat die span probeer oplos het. 

Milin Kodnongbua is hoofskrywer en was 'n UW voorgraadse student in die Allen Skool ten tyde van die navorsing. 

“Die punte waar die gryper kontak maak met die voorwerp is noodsaaklik om die voorwerp se stabiliteit in die greep te handhaaf. Ons noem hierdie stel punte die 'gryp-konfigurasie',” het Kodnongbual gesê. “Die gryper moet ook die voorwerp by daardie gegewe punte kontak, en die gryper moet 'n enkele soliede voorwerp wees wat die kontakpunte met die robotarm verbind. Ons kan soek na 'n insetselbaan wat aan hierdie vereistes voldoen.”

Ontwerp nuwe Gripper en Trajek

Om 'n nuwe gryper en trajek te ontwerp, voorsien die span eers die rekenaar van 'n 3D-model van die voorwerp en sy oriëntasie in die ruimte. 

"Eers genereer ons algoritme moontlike greepkonfigurasies en rangskik dit op grond van stabiliteit en 'n paar ander maatstawwe," het Kodnongbua gesê. “Dan neem dit die beste opsie en mede-optimiseer om te bepaal of 'n invoegbaan moontlik is. As dit nie een kan vind nie, gaan dit na die volgende greepkonfigurasie op die lys en probeer om die ko-optimering weer te doen.”

Die rekenaar voer twee stelle instruksies uit sodra dit 'n goeie pasmaat vind. Die eerste is vir 'n 3D-drukker om die gryper te skep, en die tweede is met die trajek vir die robotarm wat volg op die druk en aanhegting van die grijper. 

Die span het die nuwe metode op verskeie voorwerpe getoets.

Ian Good is nog 'n mede-outeur en 'n UW doktorale student in die meganiese ingenieurswese departement. 

"Ons het ook voorwerpe ontwerp wat uitdagend sal wees vir tradisionele gryprobotte, soos voorwerpe met baie vlak hoeke of voorwerpe met interne gryp - waar jy dit moet optel met die invoeging van 'n sleutel," het Good gesê. 

Die span het 10 toetsbakkies met 22 vorms uitgevoer. Vir 16 vorms het al 10 die bakkies geslaag. Die meeste vorms het ten minste een sukses gehad, en twee nie.

Selfs sonder enige menslike ingryping het die algoritme dieselfde aangrypende strategieë ontwikkel vir voorwerpe met soortgelyke vorm. Dit het die navorsers laat glo dat hulle passiewe grypers kan skep wat 'n klas voorwerpe eerder as 'n spesifieke voorwerp optel.