TCP optimization methods for industrial robots

During the last decades, robot manipulators usage in industrial context has grown exponentially. On the other hand, research has tried to improve their geometric parameters in order to minimize energy requirements for motions, or generally adapt robots’ characteristics to the specific task. In this work, a new aspect, rarely found in literature, is analyzed: tool center point optimization (i.e. the final tool pose). Thanks to the resources granted by the hosting company Euclid Labs, an optimal position seeking system have been implemented, working with both brand new algorithms and more common ones, already known in research fields. The purposes of this work are numerous: from the minimization of the time required to perform the motion, to the management of the working range of the axes in order to make the robot operate far from its limits and from singularity, besides the maximization of the number of picked objects in a random bin picking scenario. After the first part dealing with the theoretical methodology used, the new functionality implemented in the company’s proprietary simulator will be illustrated, developed in C#, with discussion of the results.

L’utilizzo di robot manipolatori in contesti industriali è cresciuto esponenzialmente negli ultimi decenni. Parallelamente, la ricerca ha sempre tentato di migliorarne i parametri geometrici e costruttivi al fine di minimizzare l’energia spesa nel movimento, o adattare al meglio le capacità del robot al task. In questo lavoro, viene analizzato un aspetto che raramente è presente in letteratura: l’ottimizzazione del tool center point (ovvero del posizionamento del tool terminale). Grazie alle risorse messe a disposizione dall’azienda Euclid Labs, è stato possibile implementare un sistema di ricerca dell’ottimo sia tramite algoritmi di nuova concezione, sia con altri più noti. Gli scopi sono molteplici: dalla minimizzazione del tempo necessario al movimento, alla gestione del range di lavoro degli assi in modo che il robot lavori lontano dai suoi limiti e dalla singolarità, oltre che alla massimizzazione del numero di oggetti prendibili in scenari quali il random bin picking. Dopo la parte votata all’illustrazione della metodologia teorica, verrà illustrato il simulatore proprietario dell’azienda con la nuova funzionalità sviluppata in C#, con discussione dei risultati.