Aufbau der Roboterzelle

Die Roboterzelle beinhaltet einen KUKA KR 6 R900 sixx, welcher zum Schutz von Personen von einem Glaskäfig umgeben ist. Zusätzlich ist an der Decke des Käfigs eine Kamera befestigt, die für das Einlesen des Würfels benötigt wird. Darüber hinaus wurde eine Halterung für den Rubik's Cube, welche wir selbst designt haben, an einem Aluminiumprofil befestigt und in der Zelle platziert. Außerdem wurde der Pneumatikparallelgreifer mit eigens hierfür entwickelten Greiferbacken ausgestattet, um bestmöglichen Halt zu gewährleisten.

Pneumatikparallelgreifer¶

Es wird der Festo HGPC-12-A-Parallelgreifer genutzt, der an einer schwarzen Adapterplatte montiert ist. An dem Parallelgreifer sind unsere selbst erstellten 3D-gedruckten Greiferbacken angebracht, die durch eine Schraube und einen Stift befestigt sind. Das STL-Modell der Parallelgreifer befindet sich unter robodk/greiferbacke.stl.

Platzierung der Halterung¶

Die Halterung ist fest an einem Aluminiumprofil angeschraubt. Das Zentrum der Halterung befindet sich mittig vorm KUKA in 108,85mm Höhe (Z) und in einer Entfernung von 592mm (X). Um einen schnellen Aufbau zu gewährleisten, nutzen wir Holzblöcke, um die Abstände einzuhalten (siehe Abbildung 1). Das STL-Modell der Halterung befindet sich unter robodk/halterung.stl. Die Halterung wurde von uns so designt, dass der Greifer den Würfel von verschiedenen Seiten greifen kann, um viel Flexibilität zu bieten und um somit Zeit beim Umgreifen einzusparen.

Abbildung 1. Links: Schneller Aufbau mit Holzklötzen, die der Abstandhaltung dienen. Rechts: Die beiden Holzblöcke "2" und "3" sind etwas länger als die anderen und sollten an dieser Stelle platziert werden.

Sollte eine andere Platzierung notwendig sein, muss der grip Reference Frame in RoboDK so angepasst werden, dass dieser sich im Zentrum des Würfels befindet.

Kamera- und Belichtungseinstellungen¶

Die Blende der Kamera sollte auf ca. 2.8 eingestellt sein, um eine gute Belichtung zu ermöglichen. Zusätzlich sollte die rechte der beiden Lampen angeschaltet sein, die linke aber nicht, um für ausreichend Belichtung zu sorgen, ohne Spiegelungen auf den Flächen des Würfels zu erzeugen. Weiteres Umgebungslicht sollte die Belichtung und die Erkennung nicht allzu sehr beeinflussen. Der Fokus der Kamera war so eingestellt, dass der Würfel bei dem Zeigen der verschiedenen Seiten scharf erkennbar ist. Somit liegt der Fokusabstand bei 20-30cm.

Pneumatikschläuche¶

Die Pneumatikschläuche soll so um den Roboterarm gelegt werden, dass sie nicht über dem Würfel hängen, wenn eigentlich die Seiten des Würfels sichtbar sein sollen. Hierfür haben wir eine günstige Konfiguration gefunden: Die Schläuche werden hinter dem Roboterarm einmal überkreuzt und erst anschließend an dem Pneumatikparallelgreifer angeschlossen. Alternativ können sie auch so angeschlossen werden, wie in Abbildung 2 gezeigt.

Abbildung 2. Eine günstige Schlauchkonfiguration, wobei beim Zeigen der Seiten des Würfels keiner der Schläuche den Würfel überdeckt.

Aufbau in RoboDK¶

Die wichtigsten Teile des Aufbaus, nämlich Roboter, Glaskäfig, Halterung, Rubik's Cube und Greifer sind in der RoboDK-Szene robodk/main.rdk nachgebildet. Die Halterung ist in der Szene dort platziert, wo sie auch in der echten Welt erwartet wird. Der Würfel und die Greiferbacken werden über die Python-Schnittstelle in robodk_config platziert. Die Nachstellung der echten Welt in der RoboDK-Szene ist für uns vor allem wegen der Kollisionserkennung wichtig: Da RoboDK genutzt wird, um mögliche, kollisionsfreie Pfade zu angesteuerten Zielen zu finden und den schnellsten auszuwählen, müssen die wichtigsten Teile erfasst werden, um auf ihnen eine Kollisionsüberprüfung vorzunehmen. Die Kollisionen werden ebenfalls über die Python-Schnittstelle in robodk_config gesetzt, da eine Verwaltung über die GUI von RoboDK sehr mühselig ist. Für das Beschleunigen der Kollsisionsberechnung haben wir die Geometrie des Würfels für die Kollisionserkennung zu einer einfachen Box vereinfacht. Somit muss nicht jedes Plättchen und jedes Segment des Würfels auf Kollsion überprüft werden. Abbildung 3 zeigt den Aufbau der RoboDK-Szene.

Abbildung 3. Aufbau der RoboDK-Szene.

Im nächsten Kapitel erfährst du, wie der Würfel modelliert wurde, um ihn möglichst gut in einer Simulation nutzen zu können und wie er in RoboDK zur Anzeige gebracht wird.