Het onmogelijke mogelijk maken

Sinds een maand ben ik werkzaam bij Koning & Hartman, en daar hoort natuurlijk het schrijven van een blog bij! Op mijn eerste dag werd ik gelijk betrokken bij de afdeling Robotica. Hoewel de afdeling nog niet lang bestaat zijn er al heel interessante projecten aan de gang, waar ik een technisch fenomeen genaamd singulariteit in de praktijk tegengekomen ben.

Het type robot waarmee wij werken is een 6-assige robotarm (zie de afbeelding). Zoals te zien lijkt deze arm zeer veel op de menselijke arm (soms wordt door technici zelfs naar bepaalde gewrichten gerefereerd met de termen schouder, elleboog en pols). Fysiek gezien zou de robotarm dezelfde bewegingen moeten kunnen maken als een menselijke arm. Waar de arm echter verschilt van de menselijke arm is de aansturing van deze bewegingen: mensen kunnen “op gevoel” hun arm aansturen, terwijl de robot op basis van wiskundige berekeningen moet bepalen hoe hij van punt naar punt komt.

Dit verschil zorgt ervoor dat een robot sommige bewegingen die wij mensen heel eenvoudig vinden niet kunnen uitvoeren. De zogenaamde singulariteiten treden op als bepaalde gewrichten van de robot op een lijn komen te liggen. Op dit punt geven de wiskundige berekeningen als resultaat dat een van de assen een oneindige snelheid zou moeten behalen om de beweging te maken. Wiskundig correct, maar een robot kan dit natuurlijk niet uitvoeren. Om schade aan de robot te voorkomen moet dus rekening worden gehouden met deze punten.

Hoe wordt in de praktijk rekening gehouden met deze singulariteiten? Een eerste mogelijkheid is om de robot zo in te stellen dat de beweging sterk vertraagd wordt in de buurt van een singulariteit. Een nadeel hiervan is dat de taak van de robot langer gaat duren. De oplossing met de minste nadelen is echter het vermijden van de singulariteit.  Door de te gebruiken posities slim te kiezen kunnen de singulariteiten vermeden worden. Zo kan het lonen om het gereedschap dat aan het uiteinde van de robot gemonteerd is onder een hoek te plaatsen. Bij het ontwerpen van de omgeving van de robot kan er ook al rekening gehouden worden met de beperkingen van de robot. Zo kunnen onderdelen van het systeem waar de robot deel van uitmaakt verplaatst of herontworpen worden om het programmeren van de robot eenvoudiger te maken.

Tijdens het werken aan mijn eerste project kwam ik gelijk een singulariteit tegen. Voor het meten van de afmetingen van een product was een bepaalde beweging nodig die langs een singulariteit moest bewegen, en daardoor niet mogelijk was. In eerste instantie was het idee om deze beweging handmatig te programmeren, waarvoor ingewikkelde wiskunde nodig zou zijn. Na goed zoeken bleek het dat het simpelweg zijwaarts verplaatsen van de positie met 5cm voldoende was om dezelfde beweging goed uit te kunnen voeren. Zo blijkt het dat het programmeren van de robotbewegingen nog heel wat inzicht vergt, en er meerdere manieren zijn om uiteindelijk de juiste oplossing te vinden. Zo is het dus mogelijk om de robot bewegingen te laten maken die op het eerste gezicht onmogelijk lijken!

Allard Neijmeijer

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *