Motion Stream Interface dla Physical AI
Interfejs Motion Stream Interface, w skrócie MSI, umożliwia sterowanie wybranymi chwytakami serwoelektrycznymi firmy Weiss Robotics w czasie rzeczywistym. Zewnętrzne sterowniki, systemy AI lub rozwiązania do teleoperacji mogą przesyłać wartości zadane położenia i siły w postaci ciągłego strumienia ruchu (Motion Stream) oraz bezpośrednio analizować dane zwrotne z chwytaka. W ten sposób chwytak staje się aktywnym elementem nowoczesnych architektur Physical AI – służących adaptacyjnym strategiom chwytu, zaawansowanemu Bin Picking, wizualnemu serwosterowaniu oraz teleoperacji.
MSI to interfejs dla systemów reaktywnych, które nie tylko wykonują operacje chwytania, ale także podejmują decyzje, korygują ruchy i uczą się w trakcie działania.
Obszary zastosowań
MSI zostało projektowane z myślą o zastosowaniach, w których chwytak nie tylko wykonuje polecenie, ale także dynamicznie reaguje na dane zewnętrzne. Modele AI, systemy wizyjne lub rozwiązania teleoperacyjne mogą wpływać na ruch palców w czasie rzeczywistym i uwzględniać stan chwytaka w swojej strategii sterowania.
Physical AI i
zaawansowane Bin Picking
Do strategii chwytu sterowanych przez AI, w których chwytak reaguje podczas ruchu na dane z czujników, położenie obiektu oraz decyzje modelowe. MSI umożliwia adaptacyjne ruchy palców w przypadku nieuporządkowanych, złożonych i trudnych do przewidzenia sytuacji związanych z elementami.
Teleoperacja i
zdalna manipulacja
MSI umożliwia przesyłanie ruchu chwytaka w postaci strumienia ruchu (Motion Stream) oraz łączenie go z danymi zwrotnymi z chwytaka. Pozwala to na realizację konfiguracji typu master-slave, zdalnej manipulacji oraz intuicyjnych koncepcji obsługi z precyzyjnym śledzeniem ruchu palców.
Zewnętrzna regulacja chwytaka i
badania
Dla zespołów projektujących własne strategie sterowania, prototypy lub eksperymentalne algorytmy chwytania. MSI zapewnia bezpośredni dostęp do sterowania ruchem chwytaka – na przykład w celu wizualnego serwosterowania, sterowania adaptacyjnego pod kątem siły, koncepcji impedancji lub podejść opartych na uczeniu się.
Projektowane z myślą o robotyce sterowanej przez AI
Physical AI zmienia wymagania stawiane technice chwytania. Chwytak nie musi już tylko wykonywać z góry zdefiniowanych ruchów, ale musi być w stanie reagować na położenie obiektu, stan procesu, dane z czujników oraz decyzje modelu.
W tym celu MSI zapewnia bezpośredni dostęp do ruchu. Profile ruchu i siły powstają w systemie zewnętrznym – na przykład w potoku AI, kontrolerze wizyjnym lub środowisku teleoperacyjnym – i są przesyłane do chwytaka w postaci ciągłego strumienia. Chwytak wewnętrznie interpoluje otrzymane punkty odniesienia do swojej siatki czasowej o częstotliwości 1 ms i równolegle dostarcza informacje zwrotne dotyczące położenia, prędkości, siły, stanu oraz stanu bufora.
Chwytak jako efektor końcowy działający w czasie rzeczywistym dla Physical AI
W zastosowaniach Physical AI chwytak jest czymś więcej niż tylko narzędziem zamontowanym na kołnierzu robota. Stanowi on aktywny punkt styku między decyzją modelową a światem fizycznym.
Dzięki MSI systemy oparte na AI mogą generować, oceniać i dostosowywać ruchy chwytu w czasie rzeczywistym. Zamiast podjeżdżać do sztywnej pozycji docelowej, zewnętrzny kontroler może na bieżąco zmieniać ruch palców – w zależności od informacji zwrotnej z kamery, przebiegu siły, zachowania obiektu lub wyników algorytmu. W ten sposób można realizować strategie chwytu oparte na uczeniu się, w których chwytak jest bezpośrednio włączony w pętlę decyzyjną i regulacyjną.
Korekcja w czasie rzeczywistym dla zaawansowanego Bin Picking
W przypadku zaawansowanego Bin Picking warunki często zmieniają się w trakcie operacji chwytu: obiekty przechylają się, ślizgają się, są zasłonięte lub reagują inaczej niż przewiduje to system wizyjny. Klasyczne polecenia chwytu szybko napotykają tu swoje ograniczenia.
Dzięki MSI system zewnętrzny może na bieżąco aktualizować wartości zadane położenia i siły podczas wykonywania operacji – na przykład w oparciu o wizję 3D, dane dotykowe, oszacowanie siły chwytu lub informacje zwrotne z procesu. To sprawia, że MSI jest szczególnie interesujące w zastosowaniach typu „Bin-Picking”, w których liczy się nie tylko pozycja docelowa, ale także adaptacyjny ruch prowadzący do stabilnego uchwytu.
Przekazywanie ruchu chwytaka w czasie rzeczywistym
Teleoperacja stawia wysokie wymagania w zakresie szybkości reakcji, synchronizacji i informacji zwrotnej. MSI może przesyłać ruch chwytaka w postaci strumienia ruchu (Motion Stream) i jednocześnie dostarczać dane o stanie z chwytaka. W ten sposób można realizować scenariusze typu master-slave, zdalne sterowanie lub intuicyjne koncepcje obsługi, w których jeden chwytak wyznacza ruchy, a drugi chwytak naśladuje je niemal w czasie rzeczywistym. Podręcznik referencyjny opisuje w tym celu przykładowy scenariusz teleoperacji z dwoma chwytakami: chwytak nadrzędny dostarcza informacje zwrotne o położeniu, podczas gdy chwytak podrzędny naśladuje ruch.
Przesyłanie strumieniowe zamiast pojedynczych poleceń
MSI działa w oparciu o model zorientowany na strumień danych. Chwytak nie generuje trajektorii samodzielnie. Zamiast tego zewnętrzny kontroler na bieżąco wysyła punkty bazowe (Base Points) wraz z pozycją docelową i ograniczeniem siły. Punkty bazowe są interpolowane w chwytaku zgodnie z wewnętrznym taktowaniem regulatora wynoszącym 1 ms.
Dzięki temu logika ruchu pozostaje w całości w systemie zewnętrznym. Polityki, algorytmy wizyjne, modele regulacyjne lub systemy teleoperacyjne mogą bezpośrednio określać ruch chwytaka, nie będąc ograniczonymi do sztywnego modelu poleceń.
Informacja zwrotna dla adaptacyjnych układów regulacyjnych
MSI na bieżąco dostarcza dane zwrotne z chwytaka. Obejmują one pozycję palców, prędkość, prąd silnika, szacowaną siłę chwytu, flagi stanu, sygnaturę czasową, stan pracy oraz poziom zapełnienia bufora. Dane te mogą być wykorzystywane przez systemy zewnętrzne do monitorowania ruchów, klasyfikowania stanów chwytu, rozpoznawania faz kontaktu lub dostosowywania strategii regulacyjnych w trybie online. Dzięki temu MSI nadaje się nie tylko do wykonywania ruchów, ale także jako interfejs monitorowania w czasie rzeczywistym dla aplikacji robotycznych opartych na danych.
Dla zespołów, które chcą samodzielnie sterować chwytaniem
MSI jest skierowane do zespołów programistów, które chcą głęboko zintegrować chwytak z własną architekturą sterowania – zazwyczaj w takich obszarach jak Physical AI, zaawansowane Bin Picking, teleoperacja, wizualne serwosterowanie oraz adaptacyjna kontrola siły (Adaptive Force Control).
Modele AI mogą generować profile ruchu i siły bezpośrednio w trakcie procesu. Dane wizyjne lub procesowe mogą korygować ruchy palców podczas wykonywania zadania. Systemy teleoperacyjne mogą przesyłać ruch chwytaka oraz dane zwrotne między operatorem, systemem nadrzędnym a zdalnym chwytakiem. Własne algorytmy regulacyjne mogą na bieżąco dostosowywać ograniczenia siły i charakterystykę ruchu.
Dostępne produkty
Zajmują się Państwo projektowaniem systemów Physical AI lub systemów teleoperacyjnych?
Dzięki Motion Stream Interface można zintegrować chwytak bezpośrednio z architekturą działającą w czasie rzeczywistym – od opartego na AI Bin Picking, poprzez adaptacyjne strategie chwytu, aż po teleoperację typu master-slave.
Porozmawiaj z nami o swoim zastosowaniu. Pomożemy Ci w doborze kompatybilnych chwytaków serwoelektrycznych oraz w technicznej klasyfikacji Twojej integracji MSI.
Tel.: +49 7141 94 702-10
E-mail: sales@weiss-robotics.com
Dokumentacja
Biblioteka języka Python i programy przykładowe
Dissector programu Wireshark dla protokołu MSI
Maksymalna kontrola – z zachowaniem odpowiedzialności w systemie zewnętrznym
MSI zostało zaprojektowane z myślą o wymagających zastosowaniach działających w czasie rzeczywistym. Zewnętrzny kontroler odpowiada za planowanie trajektorii, synchronizację, zarządzanie buforami oraz obsługę błędów. Chwytak zapewnia wewnętrzną realizację, interpolację i sprzężenie zwrotne.
Architektura ta zapewnia maksymalną swobodę w zakresie własnych algorytmów sterowania, wymaga jednak starannej walidacji profili ruchu. Szczególnie w przypadku ruchów o wysokiej dynamice, szybkich zmian kierunku lub stale działających dużych sił należy uwzględnić obciążenia mechaniczne, temperaturę, cykl pracy oraz funkcje bezpieczeństwa.