CirosRobotics 2013 I HS

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Leonardo Rodríguez Ortiz

CIROS RoboticsFesto Didactic Gmbh

Adaptado por:Gustavo Martínez

Hugo Santana


Desarrollado por Ciros Engineering, bajo la tutela de Festo Didactic EnAlemania. Computer Integrated Robot Simulation

Software para el aprendizaje, la programación y puesta de sistemas de robotsindustriales

Ciros Robotics Asistant, 3d real time Simulation, Complete programmingEnviroment, Work Cell models

Fundamentos Ciros Robotics.


Ambiente de Aprendizaje Abierto.Aprendizaje mediante herramientasde conocimientos básicos, léxico ysimulaciones acordes con losobjetivos individuales de aprendizaje.

Robotics Asistant como sistema deinformación y conocimientomultimedia.

Conceptos Didácticos Ciros Robotics.


Robot, utilizado en obra corta de Karel Capek 1917. (del cheko “robota”labor forzada). Primera patente en 1954 Joseph Engelberger USA.

Se considera robot a un dispositivo de movimiento de varios ejesuniversalmente aplicable. Los movimientos y las trayectorias son librementeprogramables o guiados por sensores de ser necesario. Utilizan pinzas,herramientas u otros dispositivos para la ejecución de tareas.

Diferencias en requerimientos.

Conceptos Básicos de Robótica.


Geometría

Espacio de trabajo Articulaciones3 cercanas a base- principalesRestantes: articulaciones mano

Grados de libertad.Posibilidades no interdependientes para mover robot. X,Y,Z posiciónOrientación (rotación respecto X,Y,Z)

Características de la Robótica.


Carga

CinemáticasVelocidad, Aceleración

Velocidad de trayectoria

PTP Linear motion

Precisión, Repetibilidad

Controlador

Características de los Robots.


Automatización con funcionalidad constante

Maquinaria especializada en un proceso productivo. Poca flexibilidad

Automatización Programable

Maquinaria Sensible a pequeños cambios, para procesos menores

Automatización FlexibleCélulas flexibles, bandas transportadoras, robots, flexibles a planes de producción

Robots en la Automatización.


Operaciones de Unión

soldaduras de arco, de punto, pegado, etc

Operaciones de Transporte

Velocidad, precisión en tarea indispensable y monótona

Algunas Aplicaciones Industriales.


Procesamiento de superficie

Esmerilado de ciertas partes en productos terminados

Producción en cuarto Estéril

Producción en climas controlados y alta limpieza de aire

Algunas Aplicaciones Industriales.


HardwareControl, programas,

verificación de periféricos

Actuador, Transforma y transmite la energía

Mecanismo Manipulador

Pinza, sujetadorObjetos y ambiente

SensoresSistemas de medida

(articulaciones)

Estructura de Robots.


Controlador Interfaz entre operador y hardware del robot. Encargado Cinemática

Comunicación con OperarioSoporte, manejo e interpretación de programasCoordinación de articulacionesGeneración de valores apropiados para movimientoComunicación con la periferia (I/O)Comunicación con otros componentes

Modos de operación:Teach In Test Automatic Stand By



Interfaces del Controlador

De programación: Aplicaciones de software amarradas al tipo de controlador

Periféricos: entradas, salidas digitales y análogas. Interfaces seriales y conexiones de red

Sensores internos: analizadores para cumplir las funciones básicas. Creados en niveles ocultos para el usuario (normalmente)

Control, Tarea

Motores Mecanismos del robot

Analizador

Analizador

Señal ControlSeñal potencia Movimiento



Software Hardware

Sistema Operativo

Programa

Generación Programa

Flujo Programa

Sistema Programación

Control Movimiento(transformación coordenadas)

Input/outputControl Posición

Panel Control

Sensores Actuadores

Valor deseado de posición



Software

Scheduler, agendador, define tiempo para tratar

operaciones de control e interp.

Monitor, manejo de la

interfaz, y de las variables control



Control de movimientos

Parametrización del movimiento (máxima velocidad, etc.)Planeación del movimiento: cálculo de trayectoria de acuerdo a posición inicial y final, y a su vez el perfil de velocidadInterpolación en el movimiento: punto a punto PTP o lineal.

Cinemática directa

Cinemática Inversa

Espacio de las articulaciones

Espacio Cartesiano

Para movimiento punto a punto se

determina la posición final, luego el camino

para cada articulación.

Para movimiento lineal se parte del

camino en el espacio para llegar a

movimiento de articulaciones

Más sencillo, menos recursos para procesamiento

Uso constante de cinemática Inversa



Brazo de 5 articulaciones

Articulaciones rotacionales, Velocidad de hasta 6m/s, carga de hasta 10 kg, Repetibilidad +/-0,04 mmRestricción en movimiento de herramienta, por eje faltante

Tipos de Robots.


Brazo de 6 articulaciones

Articulaciones rotacionales, Velocidad de hasta 8m/s, carga de hasta 500 kg, Repetibilidad +/-0,03 mmAmplia variedad de aplicaciones industriales, conocido como robot universal

Tipos de Robots.


SCARA Selective Compliance Assembly Robot Arm

Articulaciones rotacionales y lineales, velocidad de hasta 6m/s, carga hasta 20 kg, repetilibidad +/- 0,01Operación limitada a un solo plano.

Tipos de Robots.


Robot de pórtico o cartesiano

Articulaciones lineales en ejes X, Y y Z, ideal para operaciones de tomar y poner a alta velocidad y con cargas altas (8m/s cargas de hasta 10 ton)Aplicaciones principales en transporte y paletizado

Tipos de Robots.


Transferencia de secuencia de movimientos complejos al controlador, a través desimples instrucciones y métodos de programación.Similar al control numérico pero con requerimientos más altos.Un solo lenguaje Estándar, muchos lenguajes desarrollados por productores.MELFA BASIC utilizado para todos los robots Mitsubishi modernos.

Con Robot

Programación de Robots.


Programación Manual.Establecimiento de puntos por medio de topes mecánicos. Gran Facilidad con grandeslimitaciones. Dispositivos de alimentación.

Programación Tipo Teach In.Método más común. Movimiento controlado por teclas del TeachPanel.Guardado de posición actualPosibilidad para agregar información de entradas y salidas.Selección del sistema de coordenadas.Sencillo, con poca documentación, no apropiado en tareascomplejas.



Programación OfflineTextual: Uso de lenguajes de alto nivelmediante software que permiteimplementación, verificación, prueba,almacenamiento y descarga.Gráficas: se modelan los objetos de laaplicación y se encuentran puntos detrayectoria fácilmente configurables en elrobot.Otros métodos: Orientada al trabajo, realidadvirtual, mediante comandos hablados y otros.



Similar a lenguajes de programación estándar.

Nivel de Tarea

Nivel de objetos

Nivel de Robot

Nivel de Articulaciones

Métodos explícitosDescribe objetos en el espacio

de trabajo.Definición de posiciones

(datos numéricos)Comandos para movimientos

(gruesos y finos)

Métodos implícitosEnfocados a tareas

específicas, mucho más sencillos pero con muchas

más limitaciones.

Lenguajes de Programación.


Conjunto de declaraciones y comandos (movimiento, comunicación y configuración)MELFA-BASIC de Mitsubishi, variación de BASIC para manejo de robots

Problema

Análisis

Descripción de la solución

Implementación

Prueba

Documentación

Técnicas: Dividir programa grande en algunos más pequeños (Top-down). División del programa en procedimientos o subrutinas (programación estructurada)

Posiciones

Sensores

Teach Panel

Program

Robot

I/O

Teach Panel

Lenguajes de Programación.


Un buen conocimiento de MELFA-BASIC IV para realización de programas complejos

Partes de un programa

10 REM*** Parte declarativa*** //comentario

20 DEF POS P1 //definir variable de posición P1

Declaración: definición de las variables a utilizar en el programa.

30 REM *** Parte instrucciones *** //comentario40 P1 = Pgoto //asignar el valor de Pgoto a P150 MOV P1 //mover a P160 END //fin de programa

Instrucciones: Contiene todas las declaraciones y los comandos

Programación, Comandos Básicos.


Programación SecuencialUn programa lineal sin utilización de saltos, facilita la lectura y mantenimiento del mismo

10 REM *** programa sin Saltos***20 REM *** Definición de variables***

30 DEF POS P1 //P1 es el nombre de una posición 40 REM *** instrucciones ***50 IF M_IN(0)=0 THEN P1=PGoto ELSE P1=P_SAFE //si la entrada digital 0=0, se selecciona Pgoto

//como posición, de lo contrario se selecciona //P-safe

60 MOV P1 //mover a la posición seleccionada70 END //fin de programa



10 REM *** mismo programa con saltos ***20 REM *** definición de variables***30 DEF POS P1 //P1 es el nombre de una posición40 REM *** instrucciones ***50 IF M_IN(0)=0 THEN GOTO 100 ELSE GOTO 200 //si la entrada digital 0=0 entonces salta

//a la línea 100, de lo contrario, salta a línea //200

60 MOV P1 //mover a la posición seleccionada70 END //fin de programa100 P1=Pgoto //selecciona la posición Pgoto.110 GOTO 60 //salto a línea 60200 P1=P_SAFE //selecciona la posición Psafe210 GOTO 60 //salto a línea 60



Comandos de movimientoPrimero que todo, la lista de posiciones. Adquiridas a través del Teach In. El nombre de esta lista debe corresponder con el nombre del programa. Posibilidad para utilizar nombres de usuario.

Movimiento Punto a Punto PTP.Cuando la trayectoria entre dos puntos no importa se utiliza este tipo de movimientoEjemplo

MOV P1 //Mueve el robot a la posición P1MOV P2,-50 //Se mueve a 50 mm en eje Z, de la posición P2



Movimiento de tipo lineal.En algunas ocasiones la trayectoria lineal se requiere para llevar a cabo una tareaEjemploMVS P1 //Mueve el robot linealmente a la posición P1MVS P2,-50 //Se mueve a 50 mm en eje Z, de la posición P2

//pero de manera linealMVS ,-30 //se mueve linealmente a 30 mm en eje Z,

//de la posición actual.


Demora, tiempo de esperaEstablece un tiempo de espera en segundosDLY 30 //espera tiempo de 30 segundos.


Control de actuador final (pinza)

Para la manipulación de piezas se utiliza la pinza con los comandos HOPEN, HCLOSEEl siguiente código toma una pieza en la posición P1 para levantarla

10 REM *** ejemplo***20 REM Levantar una pieza30 HOPEN 1 //Abrir la pinza número 1

40 MVS P1 //mover a la posición de recogida50 HCLOSE 1 //cerrar la pinza 160 MVS P1, -50 //levantar la pinza a 50 mm en Z70 END //fin de programa



Conectar llave USB, e iniciar CIROS Robotics

Aprendiendo a través de las Celdas de Trabajo.


Explorar los modelos en la ayuda.

Buscar el modeloFirstSteps RV-2AJ



Cada celda de trabajo contiene.

Objetivos de Aprendizaje (learning Objectives).Objetivos típicos que pueden alcanzarse con el manejo adecuado de la celda.

Descripción de la Celda (Description of the work cell)Se encuentra aquí la tarea de la celda de trabajo, un buen inicio para creación de tareas propias.

Componentes de la celda (Componentes of the work cell)Breve descripción técnica de los componentes más significativos de la celda

Coordenadas (Coordinates)Plano de la celda de trabajo, con las coordenadas de cada uno de los componentes principales.



Observar plan para programación, o crear la propia secuencia.

1. Abrir la pinza2. Mover robot a la pieza azul3. Cerrar la pinza4. Mover robot a posición central del pallet5. Abrir la pinza6. Moverse linealmente arriba de la posición

actual7. Esperar 3 seg.8. Volver a posición para sacar pieza del pallet

Etc..



Abrir la primera celda de trabajo como modelo de usuario.



Por defecto se abrirá la celda de trabajo, la lista de posiciones, y el programa de la estación, debido a que vamos a crear uno nuevo, estos se puedencerrar, antes de continuar.



Por defecto, Ciros Robotics guarda los archivos de sus modelos en la carpeta “Mis documentos”, en el caso de nuestro modelo, en la siguiente dirección:

Así que es recomendable mantener este orden guardando los programas, las listas de posiciones y otros en sus respectivas carpetas.

Entonces la lista de posiciones y el programa que se desean crear pueden guardarse allí, aunque el usuario es libre de escoger cualquier otra dirección que estime conveniente.



Haciendo clic en el ícono de nuevo archivo se crea una lista de posición (position list Mitsubishi), y un programa en lenguaje (Melfa Basic IV)



Estos dos archivos recientemente creados, se tienen que guardar dentro del proyecto del robot razón por la cual es importante que mantengan el mismo nombre, para ello, seleccione cada uno de los archivos, luego de clic en el ícono Guardar , se selecciona el destino y se pone el mismo nombre.


Guardado como 100.mb4

Guardado como 100.pos


Ahora, haciendo clic en la lista de posiciones guardada, se toma el Teach In (tecla F8) para guardar las posiciones, utilice las teclas que allí aparecen para mover el robot

Con ayuda delTeach In (F8)

Use varias ventanas para una mejor visualización(View -- New Window)

Mueva la celda con Ctrl, Shift y teclas del mouse

Guarde las posiciones con “insert Position”



En el programa vacio recientemente guardado, cree el programa del robot utilizando los comandos de posición ya vistos y la secuencia que se quiere realizar



Se crea el programa de acuerdo a la secuencia definida, y luego se numera con el ícono correspondiente

Se numeran de acuerdo a los parámetros que se deseen

No olvide guardar su avance



Antes de compilar, se debe editar el proyecto, este debe contener todos los programas, y la lista de posiciones que se han definido para el mismo.Haga clic en el ícono correspondiente o en Programming- Project Management

Haciendo clic aquí se crea un nuevo proyecto, en la ventana emergente debe seleccionar donde guardarlo, puede hacerlo en la carpeta de los programas con el nombre que se desee.De ser necesario en la ventana emergente, seleccione proyecto Melfa Basic IV



Seleccione el proyecto recién creado, con la pestaña “files”, allí agregaremos los archivos ligados con este proyecto

Este ícono permite agregar la lista de posiciones recién creada, y el programa asociado (este se agrega como el programa principal “mainprogram”)



Como resultado de nuestro proceso tenemos

No olvidar importar la lista de posiciones



Finalmente, activaremos nuestro proyecto, para compilarlo.Así que en la ventana del proyecto lo seleccionamos

Hacemos clic en el ícono de activar

De vuelta en CIROS, buscamos el ícono “Compile + link”

CTRL + F9Y esperamos para verificar los errores si se tienen

Seleccionamos OK, y salimos de la ventana del proyecto



Por último en la celda de trabajo se puede realizar una ejecución completa del programa, o una ejecución paso a paso si se desea. Verifique el funcionamiento del programa y corrija si es necesario.



Programación avanzada, manejo de robots más complejos, y de tareas más completas puede encontrarse en las celdas de trabajo.

Fin del entrenamiento básico.

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