MANUAL DE PRÁCTICAS DE ROBOTICA. PROGRAMA EDUCATIVO:

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1 1 de 28 DE ROBOTICA. PROGRAMA EDUCATIVO: ING. EN MECATRONICA Calkiní, Campeche, febrero de 2017 Revisó Aprobó Autorizó Presidente de Academia Coordinador del PE Dirección Académica

2 2 de 28 ÍNDICE CONCEPTO PÁGINAS PRESENTACIÓN OBJETIVO GENERAL SEGURIDAD PRÁCTICA No. 01 Estructura, Sensores y actuadores del Robot 05 PRÁCTICA No. 02 Grados de libertad y espacio de Trabajo 14 PRÁCTICA No. 03 Programación guidado 18 PRÁCTICA No. 04 Programación textual. 24

3 3 de 28 PRESENTACIÓN El presente manual de prácticas se enfocara en desarrollar habilidades de la morfología y programación del Brazo robótico Mitsubishi RV -1A - S1 utilizando COSIMIR y/o CIROS Programing para resolver problemas reales con un alto grado de eficiencia y complejidad, sin dejar de ser fácil de aprender por el alumno. Es necesario que el alumno cuente con conocimientos previos de electro neumática, Programación de PLC y de control. OBJETIVO GENERAL Al finalizar las practicas el estudiante conocerá la morfología y programación del brazo robótico Mitsubishi RV -1A - S1 para su desarrollo profesional, con la finalidad de poder enfrentar los retos que se le pueda presentar en el área de la robótica. SEGURIDAD En interés de la seguridad, deben seguirse las siguientes indicaciones: o Deben respetarse las normas y regulaciones sobre la prevención de accidentes del Laboratorio. o o Verificar que los componentes estén bien montadas en la placa perfiladora de la estación. Los alumnos solo deben trabajar en la estación bajo la supervisión de un instructor.

4 4 de 28 o Conocer el funcionamiento básico de los componentes individuales de la estación del robot. o Observar las fichas técnicas de seguridad de la estación antes de utilizar.

5 5 de 28 PRÁCTICA No. 01 Estructura, Sensores y actuadores del Robot. INTRODUCCIÓN En general un robot es: Una máquina automática, es decir, que se mueve y regula por sí misma. Con tres o más ejes. Si no dispone de tres ejes de movimiento no se podría considerar robot y lo denominaremos manipulador automático. Es multifuncional y reprogramable, es decir, que puede utilizarse sin tener que variar su estructura física, tan sólo variando su programa, para innumerables funciones. Realiza tareas diversas, según trayectorias variables programadas o programas establecidos, es decir, que necesita de un programa creado con anterioridad para desempeñar las tareas. Mediante actuadores (pinzas, herramientas o dispositivos especiales) lleva acabo sus tareas, es decir, el robot por sí solo no es capaz de realizar tareas, necesita de unos elementos acoplados a él para poder realizarlas. Lo denominamos robot industrial, cuando desempeña sus tareas dentro de un proceso productivo industrial. Creando una analogía entre las partes del cuerpo humano y las partes del robot industrial que realizan las mismas funciones, se establece la relación con un brazo humano en el que cada uno de los ejes (cuerpo, brazo, antebrazo y mano) están unidos por articulaciones (cintura, hombro,

6 6 de 28 codo y muñeca) y son movidos por unos accionamientos que transforman la energía eléctrica, hidráulica o neumática en movimiento y cuyo equivalente humano serían los músculos. Figura 1: Analogía del robot con el cuerpo humano. Un sensor es un dispositivo eléctrico y/o mecánico que convierte magnitudes físicas (luz, magnetismo, presión, etc.) en valores medibles de dicha magnitud. En esta práctica aplicaran el uso de sensores capacitivo, óptico y metálico. Un actuador es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica, neumática o eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso automatizado. -OBJETIVO Ser capaz de identificar la estructura y/o componentes del brazo robótico así como los sensores y actuadores que conforman la estación. -LUGAR (Laboratorio) LAB. AUTOMATIZACIÓN Y PROCESOS INDUSTRIALES.

7 7 de 28 -SEMANA DE EJECUCIÓN Semana 2 dentro de las 15 semanas regulares de clase. - MATERIAL Y EQUIPO Estación del brazo robótico Mitsubishi RV -1A - S1. -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA A) Primera parte Descripción del problema. En una industria de ensamblado se desea conocer las partes que conforman dicha estación del brazo robótico Mitsubishi RV -1A - S1 para su futura programación. Figura 2: Estación de Trabajo.

8 8 de 28 B) Segunda parte Trabajo a realizar. 1. Abre COSIMIR y abre la plantilla Model FMS-MachinesAssembly e identifica los sensores y actuadores del modelo seleccionado. Para poder ver la ventana de entradas y salidas ir al menú Extras > Inputs/ouputs > show Inputs. Tabla 1: Sensores del Model FMS-MachinesAssembly de cosimir. NOMBRE IMAGEN FUNCIÓN EN EL SISTEMA

9 9 de 28 Tabla 2: Actuadores del Model FMS-MachinesAssembly de cosimir. NOMBRE IMAGEN FUNCIÓN EN EL SISTEMA

10 10 de Completa la siguiente tabla de los principales conexiones del brazo robótico Mitsubishi RV -1A - S1. Tabla 3: Principales conexiones del Brazo robótico. NOMBRE DEL COMPONENTE IMAGEN FUNCIÓN EN LA ESTACIÓN

11 11 de 28 Teaching Pendant Es la caja de interfaces, que tiene unos indicadores leds que nos permite identificar los bits de los sensores y actuadores de la estación del brazo robótico.

12 12 de Con ayuda de la caja de interfaces (Ria box) identifica los sensores de la estación. Tabla 4: Ria Box Sensores. Bit del RIA BOX NOMBRE DEL SENSOR IMAGEN FUNCIÓN EN LA ESTACION 4. Con ayuda de la caja de interfaces identifica los actuadores de la estación. Tabla 5: Ria Box Actuadores. Bit del RIA BOX NOMBRE DEL SENSOR IMAGEN FUNCIÓN EN LA ESTACION

13 13 de 28 - EVALUACIÓN Y RESULTADOS TABLA 6: Rubrica de evaluación Actividad Descripción Puntaje alcanzado 1 4 Puntos 2 2 Puntos 3 2 Puntos 4 2 Puntos PUNTAJE TOTAL -REFERENCIAS Barrientos (2007). Fundamentos de Robótica: Introducción. Segunda Edicion. Editorial McGraw-Hill. Mitshubishi Electric (2002).CR1 Controller. Recuperado 21 de febrero de Disponible en línea: oc_type=doc_loc&saveas=0&form_submit=view+now Mitshubishi Electric (2002).RV-1A/2AJ Series. Recuperado 21 de febrero de Disponible en línea: oc_type=doc_loc&saveas=0&form_submit=view+now

14 14 de 28 PRÁCTICA No. 02 Grados de libertad y espacio de Trabajo. INTRODUCCIÓN Los brazos de un Robot, a menudo son categorizados por sus grados de libertad (por lo general más de seis grados de libertad). Este número generalmente se refiere al número de un solo eje de rotación de las articulaciones en el brazo, donde un mayor número indica una mayor flexibilidad en posicionar una herramienta. Figura 3: Los seis grados de libertad: adelante/atrás (forward/back), arriba/abajo (up/down), izquierda/derecha (left/right), cabecear (pitch), guiñar (yaw), rodar (roll) El espacio de trabajo de un robot es el espacio en el cual el mecanismo puede trabajar (simple y llanamente). A pesar de que esta definición está muy extendida, diversos autores también se refieren al espacio de trabajo como volumen de trabajo y envolvente de trabajo. -OBJETIVO Ser capaz de identificar los grados de libertad y espacio de trabajo utilizando una plantilla de un brazo robótico así como del brazo robótico Mitsubishi RV -1A - S1 que conforman la estación.

15 15 de 28 -LUGAR (Laboratorio) LAB. AUTOMATIZACIÓN Y PROCESOS INDUSTRIALES. -SEMANA DE EJECUCIÓN Semana 3 dentro de las 15 semanas regulares de clase. - MATERIAL Y EQUIPO Estación del brazo robótico Mitsubishi RV -1A - S1. Computadora personal. Software de programación Cosimir Educacional previamente instalados. -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA A) Primera parte Descripción del problema. En una industria de ensamblado se desea conocer los GDL y espacio de trabajo que conforma dicha estación del brazo robótico Mitsubishi RV -1A - S1 para su futura programación. B) Segunda parte Trabajo a realizar. 1. Abre Cosimir Educartional de FESTO y selecciona la plantilla Model MPS RobotAssembly RV- 2AJ y con ayuda del Teaching o presiona F8, identifica la cantidad de grados de libertad. Número de Grados de libertad del robot: 2. Con ayuda del Teaching de Cosimir, Posiciona el brozo robótico como se muestra en la imagen y apunta las coordenadas.

16 16 de 28 Figura 4: Posición vertical y horizontal del robot. Coordenada en forma horizontal: Coordenada en forma vertical: 3. Con ayuda del teaching del brazo robótico Mitsubishi RV -1A - S1 identifica los grados de Libertad que lo conforma: 4. Con ayuda del teaching del brazo robótico Mitsubishi RV -1A - S1 posiciona el brazo robótico en forma horizontal y vertical y apunta las coordenadas que se muestran. Coordenada horizontal:

17 17 de 28 Coordenada vertical: - EVALUACIÓN Y RESULTADOS TABLA 7: Rubrica de evaluación Actividad Descripción Puntaje alcanzado 1 2 Puntos 2 2 Puntos 3 3 Puntos 4 3 Puntos PUNTAJE TOTAL -REFERENCIAS Barrientos (2007). Fundamentos de Robótica: Introducción. Segunda Edición. Editorial McGraw-Hill. Mitshubishi Electric (2002).CR1 Controller. Recuperado 21 de febrero de Disponible en línea: oc_type=doc_loc&saveas=0&form_submit=view+now Mitshubishi Electric (2002).RV-1A/2AJ Series. Recuperado 21 de febrero de Disponible en línea: oc_type=doc_loc&saveas=0&form_submit=view+now.

18 18 de 28 PRACTICA N 03: Programación guidado. INTRODUCCIÓN Un robot puede ser programado mediante dos formas, la primera de ellas se denomina guiado o por procedimiento textual, aunque en la actualidad hay robots que son programados por una conjugación de los dos métodos mencionados. El primer método, la programación por guiado consiste en hacer realizar al robot la tarea moviendo sus articulaciones manualmente al mismo tiempo que se registran los movimientos captados por los sensores, para su posterior repetición de manera automática, cabe destacar que esta programación por guiado puede realizarse haciendo una maqueta a escala del robot para facilitar el movimiento de las articulaciones, esta programación por guiado descrita anteriormente se denomina guiado pasivo ya que el individuo que manipula el robot tiene que proveer la fuerza necesaria para mover las articulaciones por los puntos deseados. Haciendo frente a los sistemas de guiado pasivo ya que resulta muy difícil mover el robot debido a su gran peso y volumen, se pueden implementar botones o un mando de control (joystick) para mover al robot con sus propios actuadores. -OBJETIVO Ser capaz de guardar posiciones (Programación guiado) utilizando una plantilla de un brazo robótico así como del brazo robótico Mitsubishi RV -1A - S1 que conforman la estación. -LUGAR (Laboratorio) LAB. AUTOMATIZACIÓN Y PROCESOS INDUSTRIALES.

19 19 de 28 -SEMANA DE EJECUCIÓN Semana 4 dentro de las 15 semanas regulares de clase. - MATERIAL Y EQUIPO Estación del brazo robótico Mitsubishi RV -1A - S1. Computadora personal. Software de programación Cosimir Educacional previamente instalados. -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA A) Primera parte Descripción del problema. En una industria de ensamblado se desea guardar las posiciones con sus respectivos coordenadas de un brazo robótico Mitsubishi RV -1A - S1 para su futura programación. B) Segunda parte Trabajo a realizar. 1. Abre Cosimir Educartional de FESTO y selecciona la plantilla Model PickAndPlaceFanuc e inserta un cubo y con ayuda del Teaching o presiona F8, mueve el cubo con el brazo robótico en 8 posiciones (Nota: Guarda cada una de las 8 posiciones). Tabla 8: Posición del brazo robótico - Model PickAndPlaceFanuc NOMBRE DE LA POSICIÓN IMAGEN DE LA POSICIÓN COORDENADAS Posición Inicial

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21 21 de Con ayuda del teaching del brazo robótico Mitsubishi RV -1A traslada una pieza con el brazo robótico en 5 posiciones (Nota: Guarda cada una de las 5 posiciones). Tabla 9: Posición del brazo robótico Mitsubishi RV -1A NOMBRE DE LA POSICIÓN IMAGEN DE LA POSICIÓN COORDENADAS Posición Inicial

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23 23 de 28 - EVALUACIÓN Y RESULTADOS TABLA 10: Rubrica de evaluación Actividad Descripción Puntaje alcanzado 1 4 Puntos 2 6 Puntos PUNTAJE TOTAL -REFERENCIAS Barrientos (2007). Fundamentos de Robótica: Introducción. Segunda Edición. Editorial McGraw-Hill. Mitshubishi Electric (2002).CR1 Controller. Recuperado 21 de febrero de Disponible en línea: oc_type=doc_loc&saveas=0&form_submit=view+now Mitshubishi Electric (2002).RV-1A/2AJ Series. Recuperado 21 de febrero de Disponible en línea: oc_type=doc_loc&saveas=0&form_submit=view+now.

24 24 de 28 PRÁCTICA No. 04 Programación textual. INTRODUCCIÓN Un robot puede ser programado mediante dos formas, la primera de ellas se denomina guiado o por procedimiento textual, aunque en la actualidad hay robots que son programados por una conjugación de los dos métodos mencionados. Para lograr una comunicación entre el programador u operador de un robot de manera textual existen 3 niveles. Lenguajes de programación, enseñanza y repetición y por medio de comandos verbales. Este último es el menos utilizado. Para que un robot sea más eficiente debe de tener en su programación retroalimentación por medio de sensores es por esto que es necesario que los robots sean programados por medio de lenguajes de alto nivel que nos permiten ponerles condiciones. Debido a la gran diversificación de robots y a que los lenguajes utilizados en las ciencias informáticas no cumplen con las necesidades de la robótica se desarrollaron lenguajes dedicados a esta ciencia. El diseñador de cada robot diseña un lenguaje para controlar su robot. Los lenguajes de programación textual se clasifican en 3 ramas. Por objetos, por robot y por tarea. La programación actual de un robot utiliza los lenguajes a nivel robot. Debido a la gran dificultad que se ha encontrado al tratar de diseñar un lenguaje a nivel objeto en la robótica, estos no han tenido mucho éxito en su implementación. Algunas de las características que debe tener un lenguaje de programación para que sea universal según Pratt son: Claridad y sencillez. Claridad de la estructura del programa.

25 25 de 28 Sencillez de aplicación. Facilidad de ampliación. Facilidad de corrección y mantenimiento. Eficacia. -OBJETIVO Ser capaz de programar el brozo robótico utilizando el lenguaje de programación de MELFA BASIC IV en Cosimir utilizando una plantilla de un brazo robótico así como del brazo robótico Mitsubishi RV -1A - S1. -LUGAR (Laboratorio) LAB. AUTOMATIZACIÓN Y PROCESOS INDUSTRIALES. -SEMANA DE EJECUCIÓN Semana 5 dentro de las 15 semanas regulares de clase. - MATERIAL Y EQUIPO Estación del brazo robótico Mitsubishi RV -1A - S1. Computadora personal. Software de programación Cosimir Educacional previamente instalados. -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA A) Primera parte Descripción del problema. En una industria de ensamblado se desea programar el brazo robótico Mitsubishi RV -1A - S1 para con sus posiciones previamente guardadas. B) Segunda parte Trabajo a realizar.

26 26 de Abre Cosimir Educartional de FESTO y selecciona la plantilla Model PickAndPlaceABB y guarda 5 posiciones con ayuda del teaching y posteriormente realiza la programación en la que traslade una pieza de ida y de vuelta para completar un ciclo completo utilizando el lenguaje de programación de MELFA BASIC IV. Tabla 11: Programación del robot - Model PickAndPlaceABB Código de programación Inserte un link de descarga de un video que muestre la secuencia de programación.

27 27 de Con las 5 posiciones previamente guardadas del brazo robótico Mitsubishi RV -1A realiza la programación en el lenguaje de programación de MELFA BASIC IV en la cual traslade una pieza con el brazo robótico solamente de idea. Tabla 12: Programación del robot - Mitsubishi RV -1A Código de programación Inserte un link de descarga de un video que muestre la secuencia de programación.

28 28 de 28 - EVALUACIÓN Y RESULTADOS TABLA 13: Rubrica de evaluación 1. Actividad Descripción Puntaje alcanzado 1 4 Puntos 2 6 Puntos PUNTAJE TOTAL -REFERENCIAS Barrientos (2007). Fundamentos de Robótica: Introducción. Segunda Edición. Editorial McGraw-Hill. Mitshubishi Electric (2002).CR1 Controller. Recuperado 21 de febrero de Disponible en línea: oc_type=doc_loc&saveas=0&form_submit=view+now Mitshubishi Electric (2002).RV-1A/2AJ Series. Recuperado 21 de febrero de Disponible en línea: oc_type=doc_loc&saveas=0&form_submit=view+now.