60.7 Software de simulare pentru roboți modulari

Pentru a vizualiza și simula performanța unui robot asamblat, cum ar fi accesibilitatea și spațiul de lucru, este necesară o aplicație software de simulare a robotului. Mediul de simulare pentru sistemul robotic modular (alias SEMORS) este o aplicație software orientată pe obiect bazată pe Windows, dezvoltată în acest scop. Pe baza modelelor POE locale și a structurilor de date AIM propuse, SEMORS oferă efort uniform și automat de construcție a modelelor (cinematice, dinamice și calibrare) prin simularea computerizată și controlul în timp real al configurațiilor arbitrare ale robotului (Chen et al. 1999b). Interfața grafică de bază cu utilizatorul SEMORS este ilustrată în Fig. 12. SEMORS este destinat să fie o interfață uniformă pentru toți roboții modulari și este portabil la sistemele robotice modulare de la diferiți furnizori. Va fi folosit atât pentru simulare, cât și pentru executarea online a unei sarcini, indiferent dacă robotul execută (sau este simulat să execute) sarcina ca aplicație autonomă sau ca parte a unui proces de celulă de lucru. Astfel, permite utilizatorului să integreze rapid componentele hardware în roboți modulari și să gestioneze operațiunile acestora în celula de lucru reconfigurabilă. Caracteristicile cheie ale SEMORS includ:
To visualize and simulate the performance of an assembled robot, such as reachability and workspace, a robot simulation software application is necessary. The Simulation Environment for MOdular Robot System (a.k.a. SEMORS) is a Windows-based object-oriented software application developed for this purpose. Based on the proposed local POE models and AIM data structures, SEMORS offers uniform and automatic model construction effort (kinematics, dynamics, and calibration) across computer simulation and real-time control of arbitrary robot configurations (Chen et al. 1999b). The basic graphical user interface of SEMORS is illustrated in Fig. 12. SEMORS is intended to be a uniform interface for all modular robots and is portable to modular robot systems from different vendors. It will be used both for simulation and for online execution of a task, regardless of whether the robot is executing (or is simulated to be executing) the task as a stand-alone application or as part of a workcell process. Thus, it allows the user to quickly integrate the hardware components into modular robots and to manage their operations in the reconfigurable workcell. Key features of SEMORS include:

• Constructor de module și roboți
• Simulare grafică 3D a sarcinilor
• Cinematică inversă „universală”
• Modele dinamice complete
• Planificarea traiectoriei și a sarcinilor
• Conectivitate transparentă la rețea de celule de lucru
• Module and robot builder
• 3D graphical task simulation
• “Universal” inverse kinematics
• Full dynamics models
• Trajectory and task planning
• Transparent workcell network connectivity

În plus față de simularea roboților modulari, funcții extinse precum planificarea/optimizarea configurației robotului și gestionarea bazei de date a modulelor sunt implementate ca pachete de aplicații separate pentru a fi utilizate împreună cu SEMORS. Optimizarea configurației robotului bazată pe sarcină, menționată în secțiunea „Modele independente de geometrie”, este o metodologie generică și independentă de platformă. Cu capacitatea de optimizare a configurației robotului bazat pe sarcină, proiectarea configurației robotului modular folosind SEMORS nu mai devine o abordare ad-hoc. Sistemul software va oferi utilizatorului final o configurație optimizată a robotului în funcție de cerințele sarcinii de intrare. Utilizatorul nu trebuie să înceapă lucrările de proiectare de la zero. Mai degrabă, pe baza rezultatului optimizării, el poate regla fin designul sau aspectul robotului sugerat. Efortul de dezvoltare și timpul pentru celula de lucru pot fi reduse foarte mult.
In addition to the simulation of modular robots, extended features like robot configuration planning/optimization and module database management are implemented as separate application packages to be used along with SEMORS. The task-based robot configuration optimization mentioned in section “Geometry-Independent Models” is a generic and platform-independent methodology. With the capability of task-based robot configuration optimization, designing the modular robot configuration using SEMORS becomes no longer an ad hoc approach. The software system will provide the end user an optimized robot configuration according to the input task requirements. The user does not need to start the design work from scratch. Rather, based on the result of optimization, he can fine-tune the suggested robot design or layout. The development effort and time for the workcell can be greatly reduced.

Fig. 12 Interfața utilizator a SEMORS