End-of-Line automation: optimal robot placement for minimum task execution time

Base Placement Optimization (BPO) stands as a cornerstone in the realm of manipulation, a subject that has garnered attention and research for decades alongside the evolution of mechanical devices. Undoubtedly, the strategic positioning of nonmobile manipulators or mobile robots has a profound impact, showcasing its ability to yield efficient results in various tasks. Traditionally, the determination of base positioning relies heavily on trial-and-error, a method guided by the intuition and expertise of engineers engaged in the work cell design process. However, this approach proves to be both tedious and time-consuming. Furthermore, relying solely on the robot's working envelope for task reachability is insufficient, which fails to address the need to prevent singular configurations and ensure collision-free execution of predefined tasks, especially within intricate and complex work cells. To tackle these challenges, this paper introduces an algorithm designed to automatically determine the optimal base placement of a robotic manipulator within a robot cell. The algorithm takes into account factors such as reachability, singularity, and collision avoidance, all while minimizing task execution time. This automatic approach reduces the need for extensive repositioning and eliminates the manual effort involved in identifying optimal robot base positions.

L'ottimizzazione del posizionamento della base (BPO) si pone come una pietra angolare nel campo della manipolazione, un argomento che ha attirato l'attenzione e la ricerca per decenni insieme all'evoluzione dei dispositivi meccanici. Indubbiamente, il posizionamento strategico dei manipolatori non mobili o dei robot mobili ha un impatto profondo, mostrando la sua capacità di produrre risultati efficienti in varie attività. Tradizionalmente, la determinazione del posizionamento della base si basa pesantemente sulla prova ed errore, un metodo guidato dall'intuizione e dall'esperienza degli ingegneri coinvolti nel processo di progettazione delle celle di lavoro. Tuttavia, questo approccio si rivela sia tedioso che consumatore di tempo. Inoltre, fare affidamento esclusivamente sull'involucro di lavoro del robot per la raggiungibilità delle attività è insufficiente, il che non affronta la necessità di prevenire configurazioni singolari e garantire l'esecuzione senza collisioni di compiti predefiniti, specialmente all'interno di celle di lavoro intricate e complesse. Per affrontare queste sfide, questo articolo introduce un algoritmo progettato per determinare automaticamente il posizionamento ottimale della base di un manipolatore robotico all'interno di una cella robotica. L'algoritmo tiene conto di fattori come la raggiungibilità, la singolarità e l'evitamento delle collisioni, il tutto minimizzando il tempo di esecuzione delle attività. Questo approccio automatico riduce la necessità di riposizionamenti estesi ed elimina lo sforzo manuale coinvolto nell'individuare le posizioni ottimali della base del robot.