Nouvel outil améliore les pinces de robot pour la fabrication

Une équipe de l’Université de Washington a développé un nouvel outil capable de concevoir une pince passive imprimable en 3D et de calculer le meilleur chemin pour ramasser un objet. Ce nouveau développement pourrait aider à améliorer les robots de ligne d’assemblage.

Le système a été testé sur 22 objets différents, notamment un coin en forme de coin de porte, une balle de tennis et un foret, et il s’est avéré être réussi pour 20 de ces objets. Deux des objets ramassés avec succès étaient le coin et une forme de pyramide avec une fente de clé incurvée, qui sont généralement difficiles pour de nombreux types de pinces.

La recherche doit être présentée le 11 août à SIGGRAPH 2022.

Adriana Schulz est l’auteur principal et professeur agrégé à l’École d’informatique et de génie de l’Université de Washington Paul G. Allen.

Création d’outillage personnalisé pour les lignes de fabrication

“Nous produisons encore la plupart de nos articles avec des lignes d’assemblage, qui sont vraiment très rigides. La pandémie nous a montré que nous devons avoir un moyen de réaffecter facilement ces lignes de production”, a déclaré Schulz. “Notre idée est de créer un outillage personnalisé pour ces lignes de fabrication. Cela nous donne un robot très simple qui peut effectuer une tâche avec une pince spécifique. Et puis, lorsque je change la tâche, je remplace simplement la pince.”

Les objets ont traditionnellement été conçus pour correspondre à une pince spécifique, car les pinces passives ne peuvent pas s’adapter pour s’adapter à l’objet qu’elles ramassent.

Jeffrey Lipton est co-auteur et professeur agrégé de génie mécanique à l’Université de Washington.

“La pince passive la plus réussie au monde est la pince d’une fourche élévatrice. Mais le compromis est que les pinces d’une fourche élévatrice ne fonctionnent bien que avec des formes spécifiques, comme des palettes, ce qui signifie que tout ce que vous voulez saisir doit être sur une palette”, a déclaré Lipton. “Ici, nous disons ‘OK, nous ne voulons pas prédéfinir la géométrie de la pince passive.’ Au lieu de cela, nous voulons prendre la géométrie de n’importe quel objet et concevoir une pince.”

Il existe de nombreuses possibilités pour une pince, et sa forme est généralement liée au chemin que le bras du robot prend pour ramasser l’objet. Lorsqu’une pince est conçue incorrectement, elle risque de heurter l’objet lors de la tentative de le ramasser, ce que l’équipe a tenté de résoudre.

Milin Kodnongbua est l’auteur principal et était un étudiant de premier cycle à l’École Allen au moment de la recherche.

“Les points où la pince entre en contact avec l’objet sont essentiels pour maintenir la stabilité de l’objet dans la prise. Nous appelons cet ensemble de points la ‘configuration de prise'”, a déclaré Kodnongbua. “De plus, la pince doit entrer en contact avec l’objet à ces points donnés, et la pince doit être un objet solide unique reliant les points de contact au bras du robot. Nous pouvons rechercher une trajectoire d’insertion qui satisfait ces exigences.”

Conception d’une nouvelle pince et trajectoire

Pour concevoir une nouvelle pince et une trajectoire, l’équipe fournit d’abord à l’ordinateur un modèle 3D de l’objet et de son orientation dans l’espace.

“Tout d’abord, notre algorithme génère des configurations de prise possibles et les classe en fonction de la stabilité et d’autres métriques”, a déclaré Kodnongbua. “Ensuite, il prend la meilleure option et effectue une co-optimisation pour trouver si une trajectoire d’insertion est possible. Si elle ne peut pas en trouver une, alors elle passe à la configuration de prise suivante de la liste et tente à nouveau la co-optimisation.”

L’ordinateur produit deux ensembles d’instructions une fois qu’il trouve une bonne correspondance. Le premier est pour une imprimante 3D pour créer la pince, et le second est pour la trajectoire du bras du robot après l’impression et le montage de la pince.

L’équipe a testé la nouvelle méthode sur divers objets.

Ian Good est un autre co-auteur et un étudiant doctoral en génie mécanique.

“Nous avons également conçu des objets qui seraient difficiles pour les robots de saisie traditionnels, tels que des objets avec des angles très faibles ou des objets avec une saisie interne – où vous devez les ramasser en insérant une clé”, a déclaré Good.

L’équipe a effectué 10 tests de ramassage avec 22 formes. Pour 16 formes, les 10 ramassages ont réussi. La plupart des formes ont eu au moins un succès, et deux n’ont pas réussi.

Même sans intervention humaine, l’algorithme a développé les mêmes stratégies de saisie pour des objets de formes similaires. Cela a conduit les chercheurs à croire qu’ils pourraient être en mesure de créer des pinces passives qui ramassent une classe d’objets plutôt qu’un objet spécifique.