Figura 1: Diagrama de bloques de SCORBOTER 4u

Transcripción

1 PRÁCTICA 1: ROBOT DIDÁCTICO SCORBOT-ER 4u 1. Esquema de SCORBOT-ER 4u El esquema del sistema robótico SCORBOTER 4u del que se dispone en el laboratorio tiene el siguiente diagrama de bloques mostrado en la figura 1. Figura 1: Diagrama de bloques de SCORBOTER 4u 2. Brazo articulado El brazo articulado tiene una pinza como elemento terminal para la manipulación de objetos. Es un robot vertical con 5 articulaciones de revolución (5 grados de libertad). Esto le permite posicionarse en un amplio espacio de trabajo con una orientación cuasi-arbitraria. La figura 2 identifica las articulaciones y enlaces del robot. El brazo articulado incluye encoders ópticos de realimentación.al ser ópticos producen una salida directamente digital, es decir, no es necesario el uso de conversores A/D para que el controlador pueda manejar la señal de realimentación. También incluye microinterruptores que 1

2 Figura 2: Articulaciones y Enlaces del brazo articulado detectan cuando una articulación ha llegado al final de carrera. Gracias a ello, el robot es capaz de establecer su sistema de referencia. 3. El controlador El controlador es un microcomputador de propósito específico, especialmente diseñado para las tareas de control de brazo articulado. Las funciones del controlador son: 1. Recepción de órdenes del computador principal a través del canal USB. Comprobación del canal. 2. Transmisión de respuestas al computador principal a través de dicho canal. 3. Actuación sobre los motores mediante la conmutación de transistores de potencia a ±12 Volt (según la dirección del movimiento) (ver figura 4). 4. Seguimiento (control) del movimiento de cada motor, contando los impulsos que llegan de los encoders, llevando cada uno hasta una posición final (aquí se aplica un algoritmo de control). 5. Controla 8 líneas de entrada (mas otras 2 en forma de interruptores manuales con fines didácticos) mediante los cuales recibe señales de su entorno. A petición del computador principal (PC) puede comprobar el estado de alguna(s) de estas líneas, para que el programa que corre en el PC actúe en consecuencia. 6. Controla 8 líneas de salida para la activación de equipos externos. 7. El controlador dispone de una rutina que puede llevar al brazo articulado hasta una posición predefinida (conocida como HOME) que marca el sistema de referencia en que se va a mover el Robot. La forma de alcanzar la posición de HOME es mover cada articulación hasta que llega al final de carrera, donde se conmuta un microinterruptor. Al detectar esta 2

3 Figura 3: Actuación sobre los motores. conmutación, el controlador ya sabe donde se encuentra la articulacion y puede llevarla (contando un cierto número de impulsos) hasta la posición de HOME. 8. El controlador puede parar todos los motores guardando información del estado de cada uno para luego poder continuar el movimiento. 9. El controlador puede obtener información del progreso en el movimiento de un motor a petición del PC, y responder de acuerdo con ella. En el frontal del controlador pueden encontrarse los siguientes elementos (identifíquelos en el robot): 1. Indicador de encendido/apagado. Indica si el controlador está encendido. Si se torna verde además hay conexión con el PC. 2. Indicador de motores encendidos. Indica si los motores están encendidos (orden con) o apagados (orden coff). 3. LEDs y conectores de entrada/salida. Permiten la comunicación entre robots. 4. Conectores de ejes periféricos. Permiten conectar accesorios al robot (por ejemplo, la cinta transportadora). 5. Botón de Emergencia. En situaciones de riesgo para el robot o sus operarios debe ser inmediatamente pulsado. 4. El computador principal Proporciona un interface adecuado con el usuario o con los programas de usuario. Desde el PC se pueden usar las distintas rutinas del controlador para actuar sobre el brazo mecánico. SCORBOT 4 provee un lenguaje de alto nivel para programación del robot denominado scorbase. 3

4 5. Lenguaje de programación: SCORBASE (nivel 3) 5.1. Introducción SCORBASE (nivel 1,2 y 3 o Pro ) es un lenguaje de programación de robots de alto nivel, interactivo y con control de trayectoria punto a punto. Está pensado para trabajar en dos etapas: 1. Enseñar al robot un conjunto de distintas posiciones con las que operará posteriormente. Se trata de definir de antemano una serie de puntos en el espacio (x,y,z). 2. Programar el robot: se escribe un programa utilizando los comandos que provee el lenguaje SCORBASE. Figura 4: Scorbase en ejecución Enseñar posiciones Las posición se enseñan empleando dos ventanas. La primera (Movimiento Manual) nos permite mover el robot hasta la posición deseada. Esto puede hacerse en el dominio de las articulaciones (poco recomendado) o en el dominio cartesiano (XYZ). Junto a esta ventana se encuentra una segunda (Ense~nar Posiciones) que nos permite almacenar la posición, ya sea de forma absoluta o relativa. Para ello se debe asignar una etiqueta a la posición. Se recomienda al alumno que explore los elementos de esta ventana (puede recibir tips dejando el puntero del ratón sobre ellos) Lenguaje SCORBASE La programación se realiza en la ventana Programa. En esta ventana no se puede escribir directamente sino que las ordenes se seleccionan de la ventana contigua (Zona de Trabajo). 4

5 El número de ordenes que se muestran en esta ventana dependerá del nivel al que estemos trabajando. Así, para el nivel 1 (botón L1 bajo el menú), se muestran las ordenes más básicas, mientras que para el nivel 3 (botón Pro) se muestran todas las ordenes disponibles. Para insertar una orden se pincha dos veces en la Zona de Trabajo. Si la orden tiene opciones, emergerá una nueva ventana para que las rellenemos. Por ejemplo, si pulsamos sobre la orden IP (ir a posición) aparecerá una ventana preguntando la posición a la que queremos ir (la etiqueta de la posición enseñada), si queremos que los ejes se muevan libremente o se siga una trayectoria rectilínea o circular, así como la velocidad. Como puede observarse, el programa resulta extraordinariamente intuitivo pero engorrosamente user-friendly. A continuación se describen algunos comandos: Comandos básicos: 1. Abrir/Cerrar pinza: Open/Close Gripper 2. Ir a la posición #: Go to position #(linea) #(velocidad) 3. Esperar : Wait #(seconds) 4. Detección de estado activo o inactivo de una linea externa de entrada, y salto condicional : if input #(no.) jump to #(línea) 5. Activar/desactivar una salida : turn output #(no.) on/off 6. Salto incondicional: jump to line #(línea) Bucles: 1. Asignación de un contador (cont #): set counter #(cont.) to #(valor) 2. Decremento de un contador (cont cont - 1): decrement counter #(cont.) 3. Salto condicionado al valor del contador respecto a 0: if counter #(cont.) <=> 0 jump to #(línea) Comandos de subrutinas: 1. Declaración de una subrutina: set subroutine #(no. subrut.) 2. Retorno de subrutina: return from subroutine. 3. Llamada a subrutina: call subroutine #(no. subrut.) Comandos del sensor de medida de la pinza. Se pueden memorizar hasta 64 valores de tamaños en mm de objetos medidos con la pinza en 64 posiciones de memoria. Este memoria no sólo se usa en relación con el sensor de medición de la pinza, sino que además puede usarse para albergar variables no necesariamente relacionadas con el sensor: 1. Asignación de un valor a una memoria: set memory #(mem) to #(valor). 2. Cargar la memoria con la medida del sensor: set memory #(mem) to sensor. 3. Comparación de los valores de las memorias para salto condicionado: if memory #(mem) <=> memory #(mem) jump to #(línea) Otros comandos: 5

6 1. Presentar por pantalla un texto dado: print. 2. Saltar condicionalmente cuando se produce un error en un motor: on motor #(motor) error jump to #(lugar) * (tipo) Esta instrucción se puede situar en cualquier punto del programa. El salto seproduce con el error del motor, no con la instrucción. motor puede ser el número de uno de ellos o ALL (todos). lugar puede ser un número de línea o next, con lo que el programa seguirá en la línea siguiente. tipo puede ser continuously (se ejecutará el salto siempre que haya error), single (solo se realizará el salto la primera vez que se produzca el error), off (invalida el efecto de la instrucción). 3. Almacenar la posición actual como HOME: set preent position as HOME. 4. Comprobar el estado (ON/OFF) de los finales de carrera de los microinterruptores de las articulaciones: if limit switch # jump to # 5. Reponer a la posición inicial un motor dado. Esta orden es útil para movimientos cíclicos. Set axis #. to zero 6

7 6. Práctica con el robot SCORBOTER 4 Proponer una aplicación y diseñar un programa en SCORBASE para resolverla Recomendaciones Antes de arrancar el programa es necesario cerciorarse de que todos los dispositivos están encendidos. 1. Hacer HOME. Esto hace que el robot busque su sistema de referencia cartesiano. 2. Ir al menú de enseñar posiciones. Enseñar y grabar las posiciones requeridas para implementar la aplicación. 3. Hacer un nuevo HOME. 4. Escribir y ejecutar el programa. Observaciones Generales: NO es lo mismo hacer HOME que ir a HOME. Lo primero recalcula el sistema de referencia, mientras que lo segundo es ir a una posición prefijada. Realizar siempre una trayectoria punto a punto (definiendo varios puntos intermedios) para evitar choques debidos a trayectorias inesperadas. Los puntos de las trayectorias se enseñan previamente en el menú de teach positions. La cinta transportadora se usa como una articulación más. 7