機器人馬拉松挑戰(zhàn)賽（The Robothon Grand Challenge）是一年一度在慕尼黑舉行的工業(yè)機械臂操作大賽，屬于歐洲最大的自動化展（Automatica）的一部分，每年的獲獎團隊還會獲得來自華為與西門子公司的資金贊助。

今天的文章中我們回顧一下首屆挑戰(zhàn)大賽的冠軍團隊是如何通過RoboDK完成項目中的編程部分、并最終贏得桂冠。

在國際機器人競賽中，你需要快速高效地編程機器人。

你沒有時間去處理復雜的代碼文件或制造商的特定編程語言。你需要將盡可能多的寶貴時間用來開發(fā)機器人的功能，從而在競爭中贏得積分。

在2021年機器人馬拉松挑戰(zhàn)賽中，來自維爾茨堡-施魏因富特應用科學大學（?University of Applied Sciences Würzburg-Schweinfurt）的學生團隊通過使用RoboDK進行編程，以確保他們可以將所有時間都花費在機器人的核心功能上。

他們是這么做的！

機器人馬拉松挑戰(zhàn)賽

機器人馬拉松挑戰(zhàn)賽是在慕尼黑自動化展Automatica Sprint期間舉行的，該活動為機器人行業(yè)提供了一個聚合的數(shù)字平臺，為社區(qū)提供支持。

機器人馬拉松挑戰(zhàn)賽是機器人操作領(lǐng)域的國際性比賽。其目的是利用機器人技術(shù)解決經(jīng)濟和環(huán)境面臨的緊迫問題。

本次比賽的目標是尋找智能解決方案，以提高電子垃圾的回收率。

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挑戰(zhàn)：電子垃圾的拆解

參賽者需要完成一項整合任務。事實上，他們必須創(chuàng)造一種可以拆卸電子產(chǎn)品并進行回收的機器人。

正如比賽組織者所解釋的：

“電子垃圾正不斷地累積，因此，垃圾填埋場中的貴重和有毒材料數(shù)量也在劇增，除非正確地進行拆解和分類。這項工作重復性高且危險，這使其成為自動化和機器人的絕佳應用案例?！?/span>

“通過我們的挑戰(zhàn)，我們希望為年輕的人才和學者提供積極參與并塑造科學和工業(yè)機器人未來的機會?！?/span>

獲勝團隊說到，目前，全球只有20%的電子垃圾被回收?；谶@一點進行預測，到2050年，電子垃圾的數(shù)量將增加到1.2億噸。此外，電子垃圾不僅僅只是環(huán)境問題，還會涉及到價值625億美元的經(jīng)濟問題。

然而，目前市場上還沒有完全自動化的電子垃圾回收解決方案。

由于電子垃圾的非結(jié)構(gòu)化特性，在流程中需要使用先進的傳感器和算法來檢測、識別和定位電子垃圾成分。此外，還需要精細的操作來分離不同類型的電子垃圾成分。

機器人如何減少電子垃圾

本次挑戰(zhàn)背后的理念在于，機器人可以是一個很好的解決方案，可以拆除電子垃圾，并將其分類，以便進一步處理。

簡而言之，挑戰(zhàn)包括5個級別，每個團隊必須使用官方比賽任務板完成：

1.?按鈕任務——團隊首先必須對機器人進行編程，以按下任務板上的按鈕。機器人在規(guī)定的時間內(nèi)按下按鈕的次數(shù)越多，他們獲得的分數(shù)就越多。這意味著任務優(yōu)先考慮高效移動。

2.?插孔任務——經(jīng)典的操作任務。插孔是機器人在組裝過程中插入零件的能力的證明。在這種情況下，需要將插頭取出并重新插入插座。

3.?鑰匙任務——機器人必須拿起一把鑰匙，將其插入鑰匙孔，然后轉(zhuǎn)動鑰匙。

4.?拆卸電池——研究小組必須通過編程使得機器人可以拆卸電池盒的外殼。機器人需要提取出其中的電池。這對于一個機器人來說是一個相當復雜的任務，因為該任務涉及到精細的運動技能。

5.?電池回收-最后，機器人必須拿起電池并將其插入孔中。這同時也觸發(fā)了按鈕任務，同樣地按下按鈕次數(shù)越多可獲得越高的分數(shù)。

RoboPig團隊介紹

獲勝的隊伍來自維爾茨堡-施魏因富特應用科學大學。

該團隊由Elhasan Mohamed和Desmond Fomelack（機電一體化專業(yè)）、Felix Pagels（技術(shù)數(shù)學）和Martin L?ser（實驗室員工和研究生工程師）組成。該團隊由機器人和數(shù)字化生產(chǎn)專業(yè)教授Tobias Kaupp博士建立并監(jiān)督。

隊長Elhasan Mohamed解釋了在這個項目中使用RoboDK的感覺：

“作為一名機器人專業(yè)的學生，我喜歡通過RoboDK完成工作和開發(fā)。我可以使用它的內(nèi)置工具，同時構(gòu)建出完全符合我需要的東西?！?/span>

“我肯定會推薦給剛開始學習機器人的人，也一定會推薦給專業(yè)的工業(yè)機器人工程師?！?/span>

團隊機器人配置

該團隊的機器人配置包括一些不同的硬件和軟件元素來完成任務。

其解決方案的核心組成部分是:

• 集成力傳感器的Universal Robots—UR5e協(xié)作機器人

• Robotiq Hand-E精密手爪

• 英特爾 RealSense 深度攝像機

• 自定義3D 打印處理零件

• OpenCV 計算機視覺庫

• Python

• RoboDK?

通過使用這些現(xiàn)成的組件，團隊讓機器人快速高效地運行，而無需從零開始，浪費不必要的時間。

事實上，這種高效的硬件集成讓他們有更多的時間和精力來創(chuàng)建機器人程序。

團隊為什么選用RoboDK

團隊的編程設(shè)置始終圍繞著我們的RoboDK離線編程軟件。

他們選擇RoboDK而不是其他的4個主要原因是：

1.?這使他們能夠快速掌握基本的機器人操縱器編程技能。

2.?RoboDK API實現(xiàn)了機器人和機器視覺的集成，這是他們解決方案所需的。

3.?RoboDK工具集易于使用，他們避免了在使用多個其他解決方案上花費時間。

4.?RoboDK的可視化功能使他們能夠快速有效地開發(fā)解決方案。

總而言之，選擇使用RoboDK確保了他們的集成任務盡可能高效。RoboDK使他們能夠?qū)⑺泻诵拈_發(fā)工作集中于集成程序中更高級的部分，而不是擺弄太多復雜的低級別機器人代碼。

這可能是RoboPig團隊成為10名參賽者中僅有的4名完成所有比賽任務級別隊伍的一個原因。

機器人程序

團隊開發(fā)的機器人程序通過以下步驟完成了任務：

1.?視覺傳感器使用2D圖像處理來粗略定位工作空間中的任務板。

2.?機器人的力反饋用于任務板的精細定位。

3.?現(xiàn)在知道了任務板的位置，機器人按下了第一個任務的按鈕，然后從板上拿起鑰匙。

4.?使用力反饋，機器人將鑰匙插入孔中，完成第二個任務。

5.?力反饋還用于提取第三個任務中的連接器并將其插入新插座。

6.?然后，機器人取下第四個任務中電池組的蓋子，并執(zhí)行一系列預先編程的動作以取出電池。

7.?然后，機器人使用螺旋搜索方法將電池插入第五項任務中的任務板。

RoboDK的仿真為他們提供了一個快速、靈活的開發(fā)和調(diào)試環(huán)境，用于機器人移動和圖像處理。此外，RoboDK還使得他們輕松地為任務板設(shè)置固定的坐標系。最后，他們成功地在程序運行時建立了機器人的實時可視化。