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ROBÓTICA INDUSTRIAL
          TRABAJO DE APLICACIÓN


ESTRELLA CHINA INVERTIDA CON ROBOT ABB
            “ABB CHECKERS”



     AUTORES:       Eduardo Giraldo Mesa
                    Juan David García Zapata
                    Mauricio Fernández Montoya

     PROFESOR:      Mauricio Arias Correa


     ESCUELA DE INGENIERÍA DE ANTIOQUIA
                     ENVIGADO
                NOVIEMBRE 15 DE 2011
Informe de Trabajo de Aplicación



                   ESTRELLA CHINA INVERTIDA CON ROBOT ABB
                                (ABB CHECKERS)


Este tutorial presenta el desarrollo del juego modificado de la estrella china
para ser implementado junto al robot ABB IRB 140, el robot es una
plataforma que integra diferentes sistemas para conformar así una estación
de trabajo, estas estaciones usualmente pueden ser de uso industrial o de
uso didáctico para el aprendizaje de las personas.
Para este caso el robot se usará en conjunto con una seria de elementos
(mesas, fichas, sensores, pinzas) para completar la misión que se propone en
ABB CHECKERS.

Al completar el juego el estudiante tendrá las capacidades para definir una
herramienta de trabajo, definir planos de trabajo, realizar trayectorias,
programar en línea y fuera de línea con el software de ABB robotstudio, y la
capacidad de implementar en el robot de la Escuela de Ingeniería de
Antioquia el trabajo virtual que ha desarrollado.

Está basado en el juego de origen norteamericano y alemán “Halma” (salto),
consiste en llevar las fichas propias a los espacios del contrincante, teniendo
en cuenta que los movimientos de las fichas deben hacerse de uno en uno,
saltando una ficha propia o del rival buscando hacer la mayor cantidad de
saltos por jugada. Gana el primero que lleve todas sus propias fichas a los
espacios del contrincante.

Debe de tenerse en cuenta que se describirán más adelante las reglas o
normas para el desarrollo hay que tienen algunas variaciones con el juego
Halma.




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Informe de Trabajo de Aplicación




                  Imagen 1. Tablero Tradicional de Estrella China.


ESTACIÓN DE TRABAJO DE ROBOT




                  Imagen 2. Estación de trabajo de ABB Checkers.




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El robot ABB cuenta con una estación de trabajo completa para resolver el
juego de ABB Checkers. En rosado se muestra el tablero de juego principal,
en el cual el robot realiza las operaciones que se describen en la reglas. En
verde, se muestra el soporte de cilindros, donde se encuentran almacenados
los cilindros para el uso durante el juego. Finalmente, se muestran los 9
cilindros que se colocan inicialmente sobre la mesa de trabajo del robot.




        Imagen 3. Estación de trabajo de ABB Checkers vista en planta.


DESCRIPCIÓN DEL TABLERO

Se propone una variación a la tradicional estrella china que complica aún más
el juego. Al invertir los vértices de la estrella (siendo solo dos puntas), se crea




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un cuello de botella, por donde sólo es posible hacer pasar una ficha a la vez
en cada movimiento.




    Imagen 4. Tablero del Juego. Solo cuenta con dos puntas invertidas.

El tablero de juego está construido en Madera MDF cortada con ruteadora
Laser. Cuenta con una tapa superior y una inferior, que permite la inserción
de los cilindros o fichas del juego. Esto tiene dos propósitos: el primero es
agregar dificultad a los movimientos del juego, y el segundo es evitar que los
cilindros se muevan o caigan al suelo, ya que el tablero no se encuentra
completamente horizontal. Puede ser ajustado en cualquier ángulo
predefinido. (Variaciones de 15° en la inclinación del juego).




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    Imagen 5. Tablero del Juego. Solo cuenta con dos puntas invertidas.

El tablero de juego está diseñado para ser ensamblado fácilmente. Para
pegarlo, se puede utilizar Colbón u otro adhesivo de madera.




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                       LISTA DE COMPONENTES DEL TABLERO




                                                     X1
           Tablero de Juego



                                                     X2
         Cuadernas interiores




                                                     X2
              Separadores


                                                     X2
             Pie de Amigos




                                                     X4
                 Laterales




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                       ¿COMO ARMAR EL TABLERO DE JUEGO?
PASO 1                                         Identifique las cuadernas
                                               interiores del juego. Se
                                               incluyen dos de estas en los
                                               componentes.



PASO 2                                            Identifique              los
                                                  separadores. Se incluyen
                                                  dos, y estos se insertan en
                                                  las ranuras centrales de las
                                                  cuadernas interiores.


PASO 3                                            Inserte ambos separadores
                                                  en una de las cuadernas. Si
                                                  los componentes entran
                                                  ajustados entre si, no es
                                                  necesario               aplicar
                                                  pegamento.          En caso
                                                  contrario, se recomienda el
                                                  uso de colbón.
PASO 4                                            Identifique la superficie del
                                                  tablero de juego.         Este
                                                  tiene la misma forma de las
                                                  cuadernas interiores, solo
                                                  que tiene los orificios para
                                                  insertar los cilindros.




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PASO 5                              una la superficie del tablero
                                    de juego del paso 4 con el
                                    preensamble del paso 3.
                                    Obtendrá un cajón como se
                                    muestra.



PASO 6                              Identifique los laterales.
                                    Son piezas redondeadas (se
                                    muestran en azul). El juego
                                    de componentes incluye 4
                                    de estos. Encájelos en los
                                    laterales del ensamble del
                                    paso 5 y asegúrelos con
                                    pegamento.
PASO 7                              La     cuaderna     interior
                                    sobrante servirá de soporte
                                    para el tablero.




PASO 8                              Identifique los pie de
                                    amigos que se incluyen
                                    dentro de los componentes
                                    (2 unidades). Asegúrelos
                                    en la posición que se
                                    muestra a la cuaderna
                                    interior.




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PASO 9                              Asegure uno de los
                                    laterales   restantes  al
                                    borde, teniendo en cuenta
                                    que el pie de amigo debe
                                    encajar firmemente.



PASO10                              Repita el procedimiento del
                                    Paso 9 en el otro extremo
                                    de la cuaderna interior.




PASO                                El ensamble inferior quede
11                                  quedar como se muestra.




PASO                                Finalmente,      tome     el
12                                  preensamble del Paso 6 y
                                    únalo al preensamble del
                                    Paso 11. Identifique los
                                    ejes rotación de ambos
                                    ensambles      y    hágalos
                                    coincidir.      Ahora, el
                                    ensamble superior podrá
                                    pivotar en el inferior
                                    libremente. Apriete con
                                    tornillos hasta encontrar la
                                    posición deseada.



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El soporte está diseñado para alojar en posición vertical los cilindros o fichas
de juego en una posicion en la cual el robot puede tomarlos fácilmente y
manipularlos sin realizar rotaciones significativas de la herramienta. Al igual
que el tablero de juego, está fabricado en madera MDF y cortado con
ruateadora láser. Todos sus componentes se ensamblan entre sí. Para
evitar que los cilindros se muevan durante la manipulación en el soporte, se
cuenta con una superficie interior en la cual estos pueden encajar
fácilmente.




  Imagen 6. Soporte de juego. En este montaje se almacenan los cilindros
                              para el juego.




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                       LISTA DE COMPONENTES DEL SOPORTE



                                                          X3
Superficies de inserción de cilindros




                                                          X4
         Soportes de escalera



                                                          X4
            Piso de cilindros


                              ¿COMO ARMAR EL SOPORTE?
PASO 1                                            Identifique los soportes de
                                                  escalera. Posicione como
                                                  se muestra dos de ellos con
                                                  el fin de realizar el
                                                  ensamble interno de los
                                                  componentes




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PASO 2                              A partir del montaje del
                                    Paso 1, posicione dos pisos
                                    de cilindros en la escala
                                    central y en la parte
                                    inferior de ambos soportes
                                    de escalera. Esto permite
                                    sostener     el    montaje
                                    mientras se termina su
                                    armado. Si desea, aplique
                                    pegamento para dar rigidez
                                    al conjunto

PASO 3                              Con el montaje del Paso 2
                                    listo, agruege los pisos de
                                    escalera en las escalas
                                    superior e inferior del
                                    escaparate.




PASO 4                              Agregue dos soportes de
                                    escalera en los laterales del
                                    montaje.




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PASO 5                                            Finalmente,        ensamble
                                                  desde arriba las superficies
                                                  de inserción de cilindros en
                                                  cada una de las escalas. Si
                                                  desea dar rigidez al
                                                  conjunto,            aplique
                                                  pegamento en las uniones.
                                                  Ya puede posicionar el
                                                  escaparate en el espacio de
                                                  trabajo del robot.




MECÁNICA DEL JUEGO

Inicialmente, los cilindros de juego se encuentran en la superficie del espacio
de trabajo del robot en un lugar predeterminado. El robot debe tomar cada
uno de los cilindros e insertarlos en el soporte en posición vertical.




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      Imagen 7. Posición Inicial de los cilindros antes de cargarlos en el
                                  escaparate

Los cilindros deberán cargarse de a uno iniciando en la escala superior del
soporte. En cualquier sentido, se irán colocando hasta completar la escala.
Luego, se pasará a la siguiente escala, repitiendo el mismo procedimiento.
En caso de que uno de los cilindros se suelte de la pinza del manipulador, se
tendrá una penalización de tiempo de 10 segundos, y de forma manual se
posicionará en el soporte en el espacio asignado.




       Imagen 8. Procedimiento de carga de los cilindros en el soporte.

Luego de realizar los movimientos necesarios para completar la tarea, todos
los cilindros deberán quedar posicionados en el escaparate como se muestra
en la imagen 9. El robot solo podrá proseguir a realizar el juego si todos los
cilindros se encuentran en posición, ya sea por que el mismo manipulador lo
colocó o debió hacerse de forma manual, movimiento que acarrea una




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penalización de tiempo de 10 segundos, como se estipuló en el apartado
anterior.




            Imagen 9. Aspecto de los cilindros insertos en el soporte.

El paso que sigue es la carga de cilindros en el tablero de juego. Para esto, el
robot deberá tomar uno por uno los cilindros en el soporte y depositarlos en
el tablero de juego. Se podrá realizar la carga de cilindros en el orden que se
desee y en cualquiera de los dos lados (puntas invertidas) del tablero. En
caso de perder o soltar un cilindro y que no encaje en los orificios del tablero
de juego, se deberá posicionar de forma manual estos elementos y se tendrá
una penalización de tiempo de 10 segundos, al igual que con la carga de
cilindros en el soporte.




Imagen 10. Aspecto de los cilindros insertos en el tablero de juego. Pueden
            colocarse solo desde el soporte en cualquier lado.




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El juego cuenta con 9 fichas o cilindros que se insertan en los espacios
asignados como punto de partida (se pueden colocar tanto a izquierda como
a derecha, en alguna de las puntas), ejemplo de inserción como se muestra
en la Imagen 11.




                        Imagen 11. Posición inicial del Juego.




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REGLAS DE JUEGO:
  1. Solo es posible mover una ficha o cilindro saltando a través de un
     cilindro adyacente. El cilindro azul se vuelve el pivote de salto.




               Imagen 12. Salto a través de un cilindro adyacente.



   2. Es posible hacer tantos saltos como sea posible en un movimiento,
      siempre y cuando se cumpla para todos los movimientos la Regla 1.




                 Imagen 13. Múltiples saltos con cilindros pivotes.




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   3. Es posible hacer saltos en diagonal, es decir, saltando a través de un
      cilindro en un vértice.




                      Imagen 14. Salto de cilindro en diagonal.

   4. Para poder hacer correctamente el salto, es necesario insertar el
      cilindro en el tablero, aún cuando se cumpla la regla 2.
   5. Se gana el juego al llevar todas las fichas o cilindros de un vértice a
      otro en el menor tiempo posible, sin violar ninguna de las 4 reglas
      anteriores.
   6. El tiempo de penalización por colocación incorrecta de cilindros (esto
      es, que no encajen apropiadamente en su orificio) es de 10 segundos.
      El cilindro deberá colocarse de forma manual en el espacio asignado.




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                         Imagen 15. Posición final del Juego.




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MONTAJE DE LA ESTACIÓN DE JUEGO EN ROBOT STUDIO

Robot Studio permite realizar el montaje virtual y simulación de cualquier
estación de trabajo para robots ABB sin tener que realizar el mismo montaje
de forma física; es útil cuando se hace imposible utilizar el manipulador en
una línea de producción para realizar optimización de tareas, o cuando aún
no se cuenta con algún manipulador.

PASO 1. CREACIÓN DE ESTACIÓN PARA ROBOT ABB IRB140.
                                  A. El primero paso para realizar el
                                     montaje virtual del juego en
                                     Robot Studio es la creación de la
                                     estación vacía para el robot, en
                                     este caso, el ABB IRB140 de ABB.
                                     Al    cargar    Robot     Studio,
                                     aparecerá la ventana de
                                     novedades en el centro de la
                                     pantalla. Por el momento, solo
                                     se revisará que la licencia de
                                     funcionamiento de Robot Studio
                                     esté activa.
                                  B. Desde el boton de inicio de
                                     Robot Studio, selecciona en la
                                     lista desplegable New Station
                                     (Nueva Estación). En caso de
                                     haber     creado o modificado
                                     otros archivos, estos aparecerán
                                     en la lista de documentos
                                     recientes (Recent Documents) al
                                     lado.




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                              C. En la ventana New Station que
                                 aparece, hay varias opciones
                                 relacionadas con el tipo de
                                 estación. Por el momento, se
                                 seleccionará una Plantilla de
                                 Sistema (Template System), la
                                 cual incluye por defecto los
                                 modelos de manipuladores
                                 fabricados por ABB en todas sus
                                 posibles configuraciones.    Se
                                 seleccionará el manipulador
                                 IRB140_5Kg_0.81m            que
                                 corresponde al modelo instalado
                                 en el laboratorio de la
                                 Universidad. Para aceptar los
                                 cambios se presiona OK.


                              D. El resultado de la importación
                                 del manipulador es el siguiente.
                                 En el centro de la estación
                                 virtual aparece el manipulador,
                                 en donde se resaltan los
                                 sistemas     coordenados     del
                                 manipulador (Eslabón 0), y de la
                                 brida (Eslabón 6).




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         PASO 2. INSERTAR ELEMENTOS DE TRABAJO EN LA ESTACIÓN
                                     A. Los elementos de trabajo de la
                                        estación       son       aquellos
                                        mecanismos, soportes, cajones,
                                        bandas, etc. Que interactuarán
                                        con el manipulador para poder
                                        realizar la tarea que se
                                        encomienda. Desde la pestaña
                                        Home, en el menú Importar
                                        Geometría (Import Geometry),
                                        se selecciona Buscar geometría
                                        (Browse for Geometry) como se
                                        muestra. También puede usarse
                                        el comando rápido CTRL+G
                                     B. Aparecerá una ventana de
                                        selección de archivo.          Se
                                        buscarán los archivos de pieza
                                        tipo .STL correspondientes a los
                                        objetos que se dispondrán en la
                                        estación de trabajo en la carpeta
                                        de archivos del proyecto. En el
                                        caso del juego, se importará
                                        inicialmente el soporte de
                                        cilindros,      con      nombre
                                        STL_Assembly_Steps.STL.        Se
                                        abre el archivo presionando el
                                        botón Open.




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                              C. Automáticamente aparecerá en
                                 la estación de trabajo, y junto
                                 con el manipulador, el objeto.
                                 Para nuestro caso, el soporte de
                                 cilindros. Los archivos de tipo
                                 .STL devuelven una geometría
                                 no paramétrica, es decir, no se
                                 puede        modificar       sus
                                 dimensiones más que en escala,
                                 pero afectando todo el objeto y
                                 no dimensiones individuales.




                              D. Como se observa, el objeto que
                                 se importa toma una posición
                                 arbitraria dentro de la estación.
                                 Esta posición depende de cómo
                                 se importó el archivo, y si el
                                 sistema coordenado de este
                                 corresponde o no a un punto u
                                 otro del ensamble y de la
                                 estación de trabajo.             Es
                                 necesario entonces reubicar el
                                 objeto para que quede en su
                                 posición final. Para esto, desde
                                 el    árbol    despegable      del
                                 proyecto, debajo de los archivos
                                 del manipulador se selecciona el
                                 objeto que se importó, con clic
                                 derecho, y se busca el comando
                                 Ajustar Posición (Set Position).




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                              E. Arriba del árbol despeglable del
                                 proyecto, aparece la pestaña de
                                 ajuste de posición del objeto.
                                 Seleccionando como referencia
                                 el sistema coordenado Global
                                 (World), se define la posición
                                 deseada para el objeto y su
                                 orientación respecto del sistema
                                 de referencia. Estas posiciones
                                 y orientaciones se hacen desde
                                 el sistema coordenado del
                                 objeto, por lo que dependiendo
                                 del mismo los resultados pueden
                                 ser distintos a los que se
                                 muestran. El objeto se mueve a
                                 medida que se realizan los
                                 cambios, que se aplican
                                 definitivamente con el botón
                                 Aplicar     (Apply).       Puede
                                 reposicionarse este objeto en
                                 cualquier momento y cuantas
                                 veces sea necesario.
                              F. El     resultado     luego    del
                                 reposicionamiento del objeto se
                                 muestra a continuación.        Se
                                 definió una rotación respecto
                                 del sistema coordenado global
                                 de -45° en el eje Z.




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                              G. Para importar el objeto del
                                 tablero de juego, se realizan los
                                 pasos desde A. hasta D., esta vez
                                 seleccionando      el     archivo
                                 STL_Assembly_Table.STL.
                                 definiendo las coordenadas y
                                 rotaciones que se muestran, se
                                 obtiene la posición final del
                                 tablero de juego. Al igual que
                                 con el soporte, es posible
                                 realizar modificaciones a la
                                 posición y orientación del
                                 tablero de juego en cualquier
                                 momento.




                              H. El próximo paso es importar los
                                 cilindros. Utilizando el mismo
                                 procedimiento para los demás
                                 objetos, se insertan sobre la
                                 superficie de la mesa (estación)
                                 los 9 cilindros que componen el
                                 juego.       Se proponen las
                                 coordenadas de posición de
                                 cada uno de los cilindros,
                                 aunque pueden cambiar según
                                 sea el caso. El archivo que se
                                 incluye con la forma de los



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                                 cilindros es        Cylinder      5in
                                 Dia_SAT.sat.




                              I. Es posible cambiar el color de los
                                 elementos que se insertaron en
                                 la estación de trabajo. Para esto,
                                 se selecciona el objeto que se
                                 desea modificar, y haciendo clic
                                 derecho sobre él, se selecciona
                                 la opción Ajustar Color (Set
                                 Color)




                              J. Aparece la ventana para
                                 seleccionar el color. Es posible
                                 escoger un color directamente
                                 del panel de gama, o
                                 simplemente escribir los valores
                                 HSV o RGB del color deseado.
                                 Presione OK para aceptar los
                                 cambios.




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                                          K. Realice los cambios que sean
                                             necesarios a los objetos que
                                             inserta en el espacio de trabajo
                                             del robot. Recuerde que para
                                             mejorar la visibilidad de los
                                             objetos estos deben tener
                                             colores contrastantes.




                PASO 3. INSERTAR HERRAMIENTA PARA EL ROBOT
                                       A. Para insertar una herramienta
                                          en la brida del robot, desde la
                                          pestaña Home, en la opción
                                          Importar      Librería     (Import
                                          Library) seleccione Librería de
                                          Usuario (User Library) si la
                                          herramienta fue diseñada por
                                          Ud.     En Equipo (Equipment)
                                          encontrará         objetos       y
                                          herramientas diseñados por ABB
                                       B. Al igual que con los demás
                                          objetos que se encuentran en la
                                          estación de trabajo, es necesario
                                          reposicionar la herramienta para
                                          que coincida con el eje
                                          coordenado de la brida del
                                          manipulador. Por defecto, la
                                          herramienta         se       carga
                                          coincidiendo con el sistema
                                          coordenado de la base del
                                          robot.




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                              C. Se arrastra la herramienta hasta
                                 la posición de la brida del robot,
                                 momento en el cual el programa
                                 pregunta si la posición de la
                                 herramienta es la definitiva.
                                 Presionamos NO, para poder
                                 realizar           modificaciones
                                 posteriores.


                              D. La herramienta debe quedar
                                 posicionada en la brida de la
                                 herramienta como se muestra.




                              E. En el árbol despeglable del lado
                                 izquierdo de la pantalla, aparece
                                 en lista la herramienta, para este
                                 caso, bajo el nombre            de
                                 SCHUNK. Sobre este nombre se
                                 presiona clic derecho y se
                                 selecciona desconectar librería
                                 (Disconnect Library).           Al
                                 desconectar la librería se
                                 permite la modificación de los
                                 parámetros de la herramienta.




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                              F. Es necesario cambiar el TCP
                                 (Tool Center Point) de la
                                 herramienta, para que el robot
                                 pueda recalcular sus velocidades
                                 y posición en la herramienta y
                                 no en la brida. Para esto,
                                 desplegando       la   lista    de
                                 IRB140_5Kg_0.81m,         en     el
                                 directorio         Tooldata,    se
                                 selecciona con clic derecho
                                 sobre la herramienta el menú
                                 Modificar Datos de herramienta
                                 (Modify ToolData)
                              G. Desde la ventana de modificar
                                 datos de herramienta, se
                                 pueden cambiar el nombre, el
                                 enclavameiento         de        la
                                 herramienta al robot, así como
                                 el marco de referencia de la
                                 herramienta, tanto en posición
                                 como en rotación respecto del
                                 sistema de la brida del
                                 manipulador.
                                 Adicionalmente,se            puede
                                 cambiar la posición del centro de
                                 gravedad teórico, los momentos
                                 de inercial de la herramienta,
                                 etc.
                                 Para el caso, se define el TCP con
                                 las    coordenadas      que     se
                                 muestran a continuación.




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                              H. El sistema coordenado de la
                                 herramienta     (TCP)      debe
                                 mostrarse como se observa.
                                 Tanto X como Y coinciden con el
                                 sistema de la brida, solo que
                                 desplazados sobre el eje Z.
                                 ahora el robot puede calcular
                                 correctamente las trayectorias
                                 con la herramienta instalada en



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                                         la brida.
          PASO 4. CREACIÓN DE OBJETO DE TRABAJO (WORKOBJECT)
                                      A. El objeto de trabajo define en
                                         cualquier plano en el espacio un
                                         sistema       coordenado          de
                                         referencia que utiliza el robot
                                         para moverse de forma lineal a
                                         través de él, con el fin de realizar
                                         movimientos en planos distintos
                                         al de la base. Para definir el
                                         objeto de trabajo en la estación,
                                         primero debe permitirse que el
                                         cursor pueda centrarse en
                                         vértices del objeto (Snap End).
                                         Además debe activarse la opción
                                         de selección de superficies. Así
                                         no se requiere de escribir
                                         coordenadas cartesianas para
                                         definir los puntos del Objeto de
                                         Trabajo.

                                          B. Desde la pestaña Home, se
                                             selecciona el Menú Otros
                                             (Other), y en la lista desplegable
                                             se selecciona Crear Objeto de
                                             Trabajo (Create WorkObject).




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                              C. Se cambia el nombre del objeto
                                 de trabajo al deseado, y en la
                                 opción de Marco por Puntos se
                                 despliega la lista.




                              D. Aparece una ventana como la
                                 que se muestra, de donde es
                                 posible escoger la posición del
                                 plano o directamente aplicando
                                 tres puntos de referencia: dos
                                 de ellos en el eje X y el ultimo en
                                 el eje Y.




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                              E. Ya que no se desea escribir
                                 directamente las coodenadas de
                                 los puntos, con el puntero del
                                 mouse se tocan los vértices de
                                 interés del plano de trabajo.
                                 Primero, y para el caso del
                                 soporte de cilindros, se toca el
                                 vértice    que     se    muestra
                                 inicialmente.    Este define la
                                 coordenada X1.        El segundo
                                 punto, en la imagen siguiente,
                                 define el origen de coordenadas
                                 del objeto de trabajo (X2).
                                 Finalmente, en la tercera imagen
                                 se define el punto Y1.




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                              F. Automáticamente se muestra el
                                 sistema coordenado del objeto
                                 de trabajo. Se observa que este
                                 sistema está invertido. Si la
                                 posición del sistema coordenado
                                 no fue la adecuada, entonces se
                                 debe modificar la orientación o
                                 posición del mismo.


                              G. Desde el árbol desplegable, en la
                                 carpeta         del          robot
                                 IRB140_5Kg_0.81m,        en      el
                                 directorio     WorkObjects       &
                                 Targets, seleccionando con clic
                                 derecho el objeto de trabajo que
                                 se creó, se selecciona la opción
                                 Ajustar Posición (Set Position).




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                              H. Es posible cambiar la posición
                                 del     origen     del     sistema
                                 coordenado. En este caso, solo
                                 se requiere definit la orientación
                                 del sistema coordenado del
                                 objeto de trabajo, por lo que se
                                 cambian       Los   valores     de
                                 orientación necesarios para
                                 llevar el sistema coordenado a la
                                 posición deseada. Al llegar al
                                 valor deseado, se presiona el
                                 botón aplicar.




                              I. El sistema coordenado del
                                 objeto de trabajo debe cambiar
                                 su orientación o posición
                                 respecto del original, como se
                                 muestra.




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                                        J. En este caso se realizó aparte de
                                           la reorientación del sistema, un
                                           cambio en la posición del origen
                                           de coordenadas a la esquina
                                           opuesta del objeto.




         PASO 5. CREACIÓN DE PUNTO DE TRABAJO (WORKPOINT)
                                         A. Un punto de trabajo es aquel en
                                            donde el robot genera un
                                            sistema de referencia desde
                                            donde se realizar una tarea. Son
                                            esenciales ya que permiten
                                            referenciar huecos, bandas
                                            transportadoras, etc. Desde la
                                            pestaña Home, en el menú
                                            Objetivo (Target), se selecciona
                                            la opción Crear Objetivo (Create
                                            Target).
   B. Se selecciona un punto de referencia por medio de coordenadas o
      utilizando el cursor. Hay que recordar que los puntos que se generen
      quedarán sujetos al objeto de trabajo que se definió. Si se desea
      cambiar el objeto de trabajo se puede hacerlo desde la lista
      desplegable de referencia.




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   C. Si se desean agregar más puntos, se presiona el botón Add y se define
      la posición del punto de trabajo. El proceso se repite cuantas veces sea
      necesario.




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                              D. Ahora, al aplicar los cambios,
                                 todos los puntos que definió
                                 tendran sistema coodenados
                                 propios, los cuales servirán
                                 para         definir       los
                                 desplazamientos, en este caso,
                                 de los cilindros en sus
                                 respectivos orificios.




                              E. Vuelva al primer Punto de
                                 trabajo (desde la pestaña
                                 Modify,     sobre     el   árbol
                                 despegable, en el objeto
                                 definido, en el Objetivo 10)




                              F. También en la pestaña Modify,
                                 seleccione Mirar robot en el
                                 objetivo, al lado del menú
                                 Configuraciones.




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                                         G. En el árbol despegable, sobre
                                            el primer Objetivo (Target 10),
                                            haga clic derecho y seleccione
                                            Mirar      Herramienta      en
                                            Objetivo, seleccionando la
                                            herramienta que se encuentre
                                            instalada en el manipulador
                                            (para este caso, la pinza
                                            SCHUNK).      El TCP de la
                                            herramienta deberá coincidir
                                            con el sistema coordenado
                                            definido por el punto de
                                            trabajo. Como se ve en la
                                            imagen, depende como se
                                            halla definido el sistema
                                            coordenado del objeto de
                                            trabajo.    En este caso, la
                                            herramienta aparece invertida
                                            sobre el eje Z, cosa que es
                                            necesario modificar.



                                         H. Para modificar el sistema
                                            coordenado del Objetivo, se
                                            selecciona el objetivo con clic
                                            derecho, y desde el menú
                                            Modifica       Objetivo      se
                                            selecciona Ajustar Posición.




   I. Al ajustar la posición debe corregirse la posición de la herramienta.
      Finalmente, al aplicar los cambios el manipulador deberá moverse



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       hasta el punto Objetivo que se definió. En caso de aparecer alguna
       singularidad u obstáculo de movimiento, el programa no moverá el
       robot hasta ese punto de trabajo y generará un reporte de error de
       singularidad.




          PASO 6. CONFIGURACIÓN DE LA TRAYECTORIA DEL ROBOT.
                                       A. Desde la pestaña Modify, se
                                          selecciona       el  menú
                                          Configuraciones
                                          (Configurations)




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                              B. En la ventana Configuraciones,
                                 se selecciona de la lista la
                                 Configuración      Cfg1    que
                                 corresponde a alguno de los
                                 movimientos      que    puede
                                 realizar el manipulador para
                                 llegar hasta el punto deseado.
                                 Se aplican los cambios. Este
                                 proceso se repite para cada
                                 uno de los puntos de trabajo
                                 que se definieron.




                              C. En el menu de trayectorias y
                                 objetivos     (sobre el árbol
                                 despegable) seleccionando con
                                 click   derecho      sobre  el
                                 directorio Paths, crear nueva
                                 trayectoria (Create Path)




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                              D. Debe     aparecer     bajo    el
                                 directorio de Paths, un archivo
                                 de trayectorias llamado Main.




                              E. Una vez creada la trayectoria
                                 se arrastran los puntos de
                                 objeto               guardados
                                 anteriormente      hasta      la
                                 trayectoria, debe de tenerse en
                                 cuenta que en el orden que se
                                 pasen los puntos sera el orden
                                 en el cual el robot recorrerá
                                 dichos puntos.




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                              F. Desde la Pestaña Offline en el
                                 menú       Sincronizar     con
                                 Controlador Virtual (Syncronize
                                 to VC), momento en el cual se
                                 genera el controlador virtual
                                 del robot, que servirá para
                                 imprimir los movimientos a la
                                 simulación.

                              G. En       la     ventana      de
                                 sincronización, se seleccionan
                                 todos los elementos que se
                                 crearon anteriormente, para
                                 permitir que el controlador
                                 tome Objetos de Trabajo,
                                 Planos, Puntos de Trabajo,
                                 TCP’s, Herramientas, etc.
                              H. Se deben desplegar todas las
                                 ventanas       para       poder
                                 renombrar las funciones que se
                                 han creado automaticamente
                                 con la creación del controlador
                                 virtual.    El programa del
                                 controlador del robot se
                                 encuentra en el archivo main,
                                 dentro del directorio Module 1,
                                 en el programa del robot,
                                 como se muestra.




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   I. Al dar doble click al archivo main que se especifica anteriormente, se
      carga el prorama en RAPID del controlador.Al principio donde dice
      Module1 se cambia por MainModule, y donde dice PROC Main() se
      cambia por PROC main(). Se guarda el archivo y se aceptan los
      cambios.
                                          J. Antes de iniciar la simulacion,
                                             debe activarse los controles del
                                             robot (simulando la consola de
                                             control física).     Para esto,
                                             desde la Pestaña Offline se
                                             selecciona el menú Control
                                             Panel.




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                              K. El panel de control igual que en
                                 el flexpendant y el robot fisico
                                 sirve para dar paros de
                                 emergencia y desactivar las
                                 alarmas luego de un paro,
                                 tambien para controlar el
                                 estado del robot, (Automatico,
                                 manual o semiautomatico).
                                 Se asegura que el boton
                                 deparo no este activado, y se
                                 pone       el       robot      en
                                 funcionamiento,        con      la
                                 secuencia     que      se    creó
                                 anteriormente, ahora si es
                                 posible realizar la simulación.




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                         PASO 7. MOVIMIENTOS DE LA PINZA
                                           A. Desde       la   pestaña  de
                                              simulacion, se selecciona el
                                              menú Simulador de Entradas y
                                              Salidas (I/O Simulator).




                                            B. Aparece de forma automática
                                               la tabla con todas las señales
                                               que tiene el robot que esta
                                               seleccionado en la pestaña
                                               superior. Las salidas físicas del
                                               robot se pueden tomar desde
                                               la tarjeta de entradas salidas
                                               de la consola.




Robótica Industrial 2011-II                          Profesor: Mauricio Arias Correa
Informe de Trabajo de Aplicación


                              C. En la Pestaña Señales de
                                 estación, se selecciona la
                                 opción Señales de estación
                                 (Station Signals) y se presiona
                                 el botón Editar Señales.




                              D. Se agregan las señales digitales
                                 y análogas que sean necesarias
                                 para el desarrollo de la
                                 estación, en este caso, las
                                 señales de abrir y cerrar la
                                 pinza SCHUNK estas señales
                                 provienen de la herramienta
                                 misma, al importarla a la
                                 estación de trabajo.




                              E. Al aceptar, aparecerán los
                                 botones correcpondientes a la
                                 apertura y cierre de la pinza.




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Informe de Trabajo de Aplicación




                              CREACION DE EVENTO

En los siguientes pasos se uniran las acciones de abrir y cerrar la pinza con las
                  salidas digitales ceradas anterior menente.

                                         Se abre el Event Manager




                                         Se    crea    un nuevo       evento,
                                         seleccionlamos las opciones cono en
                                         la imagen de al lado.




                                         Desplegamos       el     pop_up    y
                                         seleccionamos        la      segunda
                                         opcion(Station Signals).




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Informe de Trabajo de Aplicación




                              Seleccionanos Open_SK y “Signal
                              True”.

                              Next.




                              Desplegamos    el   “Pop_Up” y
                              seleccinamos la iocion “Move
                              Mechanism to Pose”.

                              Next.




                              Seleccionamos el manuipulador




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Informe de Trabajo de Aplicación




                              Seleccionamos    la       accion      del
                              manipulador Close.




                              Finish




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Informe de Trabajo de Aplicación




En el Event Manager, copiamos el evento que acabamos de crear.




Desplazamos el scroll hacia abajo, y seleccionamos la opcion signal in false(“0”).




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                                                     En la ventana del lado derecho,
                                                     cambianos Pose de “Close” a
                                                     “HomePose”. Esta funcio hace que
                                                     cuando no este activa la cuncion no
                                                     ser realice ningun movimiento.
SE REALIZA EL MISMO PROCESO PARA LA FUNCION OPEN DE LA PINZA




Una vez configurado el evento de pueden cambiar los Valores de las salidas digitales dando click sobre el
icono. En la estacion de trabajo, se puede visulizar la simulacion de abrir y cerrar la pinza.




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Informe de Trabajo de Aplicación




Robótica Industrial 2011-II           Profesor: Mauricio Arias Correa
Informe de Trabajo de Aplicación




           Creacion del evento attach, creamos el evento de colision

   Este evento es para simular el transporte de la pieza por el manipulador.

                                        En la ventan simulacion, podemos
                                        encontrar el icono para crear la
                                        colisión.




                                        Luego de dar click en el icono,
                                        arrastramos los elementos ha
                                        colisionar.




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Informe de Trabajo de Aplicación




                              Regresamos al Eventmanager y
                              creamos un nuevo evento tipo
                              Colicion.

                              Next




                              Seleccionamos en “collition Set” la
                              colisión que creamos anteriormente.

                              Next

                              En la siguiente ventana se
                              seleccionan la herramienta y el
                              objeto con el que coliciona
                              Creamos un nuevo evento de
                              colección.




Robótica Industrial 2011-II              Profesor: Mauricio Arias Correa
Informe de Trabajo de Aplicación




                              Siguiendo los pasos anteriormente
                              descrito, con la única diferencia que
                              seleccionamos la opción de “Detach
                              object” en “Collition Set” y
                              cambianos el evento de “Open” a
                              “Close”para generar la desconexión
                              del cilindro.




Robótica Industrial 2011-II              Profesor: Mauricio Arias Correa
Informe de Trabajo de Aplicación




                              Se puede ver como ocurre el evento
                              moviendo el brazo hacia el cilindro




                              Para desacoplar el cilindro del brazo
                              accionamos Open_SK y movemos la
                              extremidad manualmente.




Robótica Industrial 2011-II              Profesor: Mauricio Arias Correa

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  • 1. ROBÓTICA INDUSTRIAL TRABAJO DE APLICACIÓN ESTRELLA CHINA INVERTIDA CON ROBOT ABB “ABB CHECKERS” AUTORES: Eduardo Giraldo Mesa Juan David García Zapata Mauricio Fernández Montoya PROFESOR: Mauricio Arias Correa ESCUELA DE INGENIERÍA DE ANTIOQUIA ENVIGADO NOVIEMBRE 15 DE 2011
  • 2. Informe de Trabajo de Aplicación ESTRELLA CHINA INVERTIDA CON ROBOT ABB (ABB CHECKERS) Este tutorial presenta el desarrollo del juego modificado de la estrella china para ser implementado junto al robot ABB IRB 140, el robot es una plataforma que integra diferentes sistemas para conformar así una estación de trabajo, estas estaciones usualmente pueden ser de uso industrial o de uso didáctico para el aprendizaje de las personas. Para este caso el robot se usará en conjunto con una seria de elementos (mesas, fichas, sensores, pinzas) para completar la misión que se propone en ABB CHECKERS. Al completar el juego el estudiante tendrá las capacidades para definir una herramienta de trabajo, definir planos de trabajo, realizar trayectorias, programar en línea y fuera de línea con el software de ABB robotstudio, y la capacidad de implementar en el robot de la Escuela de Ingeniería de Antioquia el trabajo virtual que ha desarrollado. Está basado en el juego de origen norteamericano y alemán “Halma” (salto), consiste en llevar las fichas propias a los espacios del contrincante, teniendo en cuenta que los movimientos de las fichas deben hacerse de uno en uno, saltando una ficha propia o del rival buscando hacer la mayor cantidad de saltos por jugada. Gana el primero que lleve todas sus propias fichas a los espacios del contrincante. Debe de tenerse en cuenta que se describirán más adelante las reglas o normas para el desarrollo hay que tienen algunas variaciones con el juego Halma. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 3. Informe de Trabajo de Aplicación Imagen 1. Tablero Tradicional de Estrella China. ESTACIÓN DE TRABAJO DE ROBOT Imagen 2. Estación de trabajo de ABB Checkers. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 4. Informe de Trabajo de Aplicación El robot ABB cuenta con una estación de trabajo completa para resolver el juego de ABB Checkers. En rosado se muestra el tablero de juego principal, en el cual el robot realiza las operaciones que se describen en la reglas. En verde, se muestra el soporte de cilindros, donde se encuentran almacenados los cilindros para el uso durante el juego. Finalmente, se muestran los 9 cilindros que se colocan inicialmente sobre la mesa de trabajo del robot. Imagen 3. Estación de trabajo de ABB Checkers vista en planta. DESCRIPCIÓN DEL TABLERO Se propone una variación a la tradicional estrella china que complica aún más el juego. Al invertir los vértices de la estrella (siendo solo dos puntas), se crea Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 5. Informe de Trabajo de Aplicación un cuello de botella, por donde sólo es posible hacer pasar una ficha a la vez en cada movimiento. Imagen 4. Tablero del Juego. Solo cuenta con dos puntas invertidas. El tablero de juego está construido en Madera MDF cortada con ruteadora Laser. Cuenta con una tapa superior y una inferior, que permite la inserción de los cilindros o fichas del juego. Esto tiene dos propósitos: el primero es agregar dificultad a los movimientos del juego, y el segundo es evitar que los cilindros se muevan o caigan al suelo, ya que el tablero no se encuentra completamente horizontal. Puede ser ajustado en cualquier ángulo predefinido. (Variaciones de 15° en la inclinación del juego). Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 6. Informe de Trabajo de Aplicación Imagen 5. Tablero del Juego. Solo cuenta con dos puntas invertidas. El tablero de juego está diseñado para ser ensamblado fácilmente. Para pegarlo, se puede utilizar Colbón u otro adhesivo de madera. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 7. Informe de Trabajo de Aplicación LISTA DE COMPONENTES DEL TABLERO X1 Tablero de Juego X2 Cuadernas interiores X2 Separadores X2 Pie de Amigos X4 Laterales Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 8. Informe de Trabajo de Aplicación ¿COMO ARMAR EL TABLERO DE JUEGO? PASO 1 Identifique las cuadernas interiores del juego. Se incluyen dos de estas en los componentes. PASO 2 Identifique los separadores. Se incluyen dos, y estos se insertan en las ranuras centrales de las cuadernas interiores. PASO 3 Inserte ambos separadores en una de las cuadernas. Si los componentes entran ajustados entre si, no es necesario aplicar pegamento. En caso contrario, se recomienda el uso de colbón. PASO 4 Identifique la superficie del tablero de juego. Este tiene la misma forma de las cuadernas interiores, solo que tiene los orificios para insertar los cilindros. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 9. Informe de Trabajo de Aplicación PASO 5 una la superficie del tablero de juego del paso 4 con el preensamble del paso 3. Obtendrá un cajón como se muestra. PASO 6 Identifique los laterales. Son piezas redondeadas (se muestran en azul). El juego de componentes incluye 4 de estos. Encájelos en los laterales del ensamble del paso 5 y asegúrelos con pegamento. PASO 7 La cuaderna interior sobrante servirá de soporte para el tablero. PASO 8 Identifique los pie de amigos que se incluyen dentro de los componentes (2 unidades). Asegúrelos en la posición que se muestra a la cuaderna interior. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 10. Informe de Trabajo de Aplicación PASO 9 Asegure uno de los laterales restantes al borde, teniendo en cuenta que el pie de amigo debe encajar firmemente. PASO10 Repita el procedimiento del Paso 9 en el otro extremo de la cuaderna interior. PASO El ensamble inferior quede 11 quedar como se muestra. PASO Finalmente, tome el 12 preensamble del Paso 6 y únalo al preensamble del Paso 11. Identifique los ejes rotación de ambos ensambles y hágalos coincidir. Ahora, el ensamble superior podrá pivotar en el inferior libremente. Apriete con tornillos hasta encontrar la posición deseada. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 11. Informe de Trabajo de Aplicación El soporte está diseñado para alojar en posición vertical los cilindros o fichas de juego en una posicion en la cual el robot puede tomarlos fácilmente y manipularlos sin realizar rotaciones significativas de la herramienta. Al igual que el tablero de juego, está fabricado en madera MDF y cortado con ruateadora láser. Todos sus componentes se ensamblan entre sí. Para evitar que los cilindros se muevan durante la manipulación en el soporte, se cuenta con una superficie interior en la cual estos pueden encajar fácilmente. Imagen 6. Soporte de juego. En este montaje se almacenan los cilindros para el juego. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 12. Informe de Trabajo de Aplicación LISTA DE COMPONENTES DEL SOPORTE X3 Superficies de inserción de cilindros X4 Soportes de escalera X4 Piso de cilindros ¿COMO ARMAR EL SOPORTE? PASO 1 Identifique los soportes de escalera. Posicione como se muestra dos de ellos con el fin de realizar el ensamble interno de los componentes Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 13. Informe de Trabajo de Aplicación PASO 2 A partir del montaje del Paso 1, posicione dos pisos de cilindros en la escala central y en la parte inferior de ambos soportes de escalera. Esto permite sostener el montaje mientras se termina su armado. Si desea, aplique pegamento para dar rigidez al conjunto PASO 3 Con el montaje del Paso 2 listo, agruege los pisos de escalera en las escalas superior e inferior del escaparate. PASO 4 Agregue dos soportes de escalera en los laterales del montaje. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 14. Informe de Trabajo de Aplicación PASO 5 Finalmente, ensamble desde arriba las superficies de inserción de cilindros en cada una de las escalas. Si desea dar rigidez al conjunto, aplique pegamento en las uniones. Ya puede posicionar el escaparate en el espacio de trabajo del robot. MECÁNICA DEL JUEGO Inicialmente, los cilindros de juego se encuentran en la superficie del espacio de trabajo del robot en un lugar predeterminado. El robot debe tomar cada uno de los cilindros e insertarlos en el soporte en posición vertical. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 15. Informe de Trabajo de Aplicación Imagen 7. Posición Inicial de los cilindros antes de cargarlos en el escaparate Los cilindros deberán cargarse de a uno iniciando en la escala superior del soporte. En cualquier sentido, se irán colocando hasta completar la escala. Luego, se pasará a la siguiente escala, repitiendo el mismo procedimiento. En caso de que uno de los cilindros se suelte de la pinza del manipulador, se tendrá una penalización de tiempo de 10 segundos, y de forma manual se posicionará en el soporte en el espacio asignado. Imagen 8. Procedimiento de carga de los cilindros en el soporte. Luego de realizar los movimientos necesarios para completar la tarea, todos los cilindros deberán quedar posicionados en el escaparate como se muestra en la imagen 9. El robot solo podrá proseguir a realizar el juego si todos los cilindros se encuentran en posición, ya sea por que el mismo manipulador lo colocó o debió hacerse de forma manual, movimiento que acarrea una Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 16. Informe de Trabajo de Aplicación penalización de tiempo de 10 segundos, como se estipuló en el apartado anterior. Imagen 9. Aspecto de los cilindros insertos en el soporte. El paso que sigue es la carga de cilindros en el tablero de juego. Para esto, el robot deberá tomar uno por uno los cilindros en el soporte y depositarlos en el tablero de juego. Se podrá realizar la carga de cilindros en el orden que se desee y en cualquiera de los dos lados (puntas invertidas) del tablero. En caso de perder o soltar un cilindro y que no encaje en los orificios del tablero de juego, se deberá posicionar de forma manual estos elementos y se tendrá una penalización de tiempo de 10 segundos, al igual que con la carga de cilindros en el soporte. Imagen 10. Aspecto de los cilindros insertos en el tablero de juego. Pueden colocarse solo desde el soporte en cualquier lado. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 17. Informe de Trabajo de Aplicación El juego cuenta con 9 fichas o cilindros que se insertan en los espacios asignados como punto de partida (se pueden colocar tanto a izquierda como a derecha, en alguna de las puntas), ejemplo de inserción como se muestra en la Imagen 11. Imagen 11. Posición inicial del Juego. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 18. Informe de Trabajo de Aplicación REGLAS DE JUEGO: 1. Solo es posible mover una ficha o cilindro saltando a través de un cilindro adyacente. El cilindro azul se vuelve el pivote de salto. Imagen 12. Salto a través de un cilindro adyacente. 2. Es posible hacer tantos saltos como sea posible en un movimiento, siempre y cuando se cumpla para todos los movimientos la Regla 1. Imagen 13. Múltiples saltos con cilindros pivotes. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 19. Informe de Trabajo de Aplicación 3. Es posible hacer saltos en diagonal, es decir, saltando a través de un cilindro en un vértice. Imagen 14. Salto de cilindro en diagonal. 4. Para poder hacer correctamente el salto, es necesario insertar el cilindro en el tablero, aún cuando se cumpla la regla 2. 5. Se gana el juego al llevar todas las fichas o cilindros de un vértice a otro en el menor tiempo posible, sin violar ninguna de las 4 reglas anteriores. 6. El tiempo de penalización por colocación incorrecta de cilindros (esto es, que no encajen apropiadamente en su orificio) es de 10 segundos. El cilindro deberá colocarse de forma manual en el espacio asignado. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 20. Informe de Trabajo de Aplicación Imagen 15. Posición final del Juego. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 21. Informe de Trabajo de Aplicación MONTAJE DE LA ESTACIÓN DE JUEGO EN ROBOT STUDIO Robot Studio permite realizar el montaje virtual y simulación de cualquier estación de trabajo para robots ABB sin tener que realizar el mismo montaje de forma física; es útil cuando se hace imposible utilizar el manipulador en una línea de producción para realizar optimización de tareas, o cuando aún no se cuenta con algún manipulador. PASO 1. CREACIÓN DE ESTACIÓN PARA ROBOT ABB IRB140. A. El primero paso para realizar el montaje virtual del juego en Robot Studio es la creación de la estación vacía para el robot, en este caso, el ABB IRB140 de ABB. Al cargar Robot Studio, aparecerá la ventana de novedades en el centro de la pantalla. Por el momento, solo se revisará que la licencia de funcionamiento de Robot Studio esté activa. B. Desde el boton de inicio de Robot Studio, selecciona en la lista desplegable New Station (Nueva Estación). En caso de haber creado o modificado otros archivos, estos aparecerán en la lista de documentos recientes (Recent Documents) al lado. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 22. Informe de Trabajo de Aplicación C. En la ventana New Station que aparece, hay varias opciones relacionadas con el tipo de estación. Por el momento, se seleccionará una Plantilla de Sistema (Template System), la cual incluye por defecto los modelos de manipuladores fabricados por ABB en todas sus posibles configuraciones. Se seleccionará el manipulador IRB140_5Kg_0.81m que corresponde al modelo instalado en el laboratorio de la Universidad. Para aceptar los cambios se presiona OK. D. El resultado de la importación del manipulador es el siguiente. En el centro de la estación virtual aparece el manipulador, en donde se resaltan los sistemas coordenados del manipulador (Eslabón 0), y de la brida (Eslabón 6). Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 23. Informe de Trabajo de Aplicación PASO 2. INSERTAR ELEMENTOS DE TRABAJO EN LA ESTACIÓN A. Los elementos de trabajo de la estación son aquellos mecanismos, soportes, cajones, bandas, etc. Que interactuarán con el manipulador para poder realizar la tarea que se encomienda. Desde la pestaña Home, en el menú Importar Geometría (Import Geometry), se selecciona Buscar geometría (Browse for Geometry) como se muestra. También puede usarse el comando rápido CTRL+G B. Aparecerá una ventana de selección de archivo. Se buscarán los archivos de pieza tipo .STL correspondientes a los objetos que se dispondrán en la estación de trabajo en la carpeta de archivos del proyecto. En el caso del juego, se importará inicialmente el soporte de cilindros, con nombre STL_Assembly_Steps.STL. Se abre el archivo presionando el botón Open. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 24. Informe de Trabajo de Aplicación C. Automáticamente aparecerá en la estación de trabajo, y junto con el manipulador, el objeto. Para nuestro caso, el soporte de cilindros. Los archivos de tipo .STL devuelven una geometría no paramétrica, es decir, no se puede modificar sus dimensiones más que en escala, pero afectando todo el objeto y no dimensiones individuales. D. Como se observa, el objeto que se importa toma una posición arbitraria dentro de la estación. Esta posición depende de cómo se importó el archivo, y si el sistema coordenado de este corresponde o no a un punto u otro del ensamble y de la estación de trabajo. Es necesario entonces reubicar el objeto para que quede en su posición final. Para esto, desde el árbol despegable del proyecto, debajo de los archivos del manipulador se selecciona el objeto que se importó, con clic derecho, y se busca el comando Ajustar Posición (Set Position). Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 25. Informe de Trabajo de Aplicación E. Arriba del árbol despeglable del proyecto, aparece la pestaña de ajuste de posición del objeto. Seleccionando como referencia el sistema coordenado Global (World), se define la posición deseada para el objeto y su orientación respecto del sistema de referencia. Estas posiciones y orientaciones se hacen desde el sistema coordenado del objeto, por lo que dependiendo del mismo los resultados pueden ser distintos a los que se muestran. El objeto se mueve a medida que se realizan los cambios, que se aplican definitivamente con el botón Aplicar (Apply). Puede reposicionarse este objeto en cualquier momento y cuantas veces sea necesario. F. El resultado luego del reposicionamiento del objeto se muestra a continuación. Se definió una rotación respecto del sistema coordenado global de -45° en el eje Z. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 26. Informe de Trabajo de Aplicación G. Para importar el objeto del tablero de juego, se realizan los pasos desde A. hasta D., esta vez seleccionando el archivo STL_Assembly_Table.STL. definiendo las coordenadas y rotaciones que se muestran, se obtiene la posición final del tablero de juego. Al igual que con el soporte, es posible realizar modificaciones a la posición y orientación del tablero de juego en cualquier momento. H. El próximo paso es importar los cilindros. Utilizando el mismo procedimiento para los demás objetos, se insertan sobre la superficie de la mesa (estación) los 9 cilindros que componen el juego. Se proponen las coordenadas de posición de cada uno de los cilindros, aunque pueden cambiar según sea el caso. El archivo que se incluye con la forma de los Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 27. Informe de Trabajo de Aplicación cilindros es Cylinder 5in Dia_SAT.sat. I. Es posible cambiar el color de los elementos que se insertaron en la estación de trabajo. Para esto, se selecciona el objeto que se desea modificar, y haciendo clic derecho sobre él, se selecciona la opción Ajustar Color (Set Color) J. Aparece la ventana para seleccionar el color. Es posible escoger un color directamente del panel de gama, o simplemente escribir los valores HSV o RGB del color deseado. Presione OK para aceptar los cambios. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 28. Informe de Trabajo de Aplicación K. Realice los cambios que sean necesarios a los objetos que inserta en el espacio de trabajo del robot. Recuerde que para mejorar la visibilidad de los objetos estos deben tener colores contrastantes. PASO 3. INSERTAR HERRAMIENTA PARA EL ROBOT A. Para insertar una herramienta en la brida del robot, desde la pestaña Home, en la opción Importar Librería (Import Library) seleccione Librería de Usuario (User Library) si la herramienta fue diseñada por Ud. En Equipo (Equipment) encontrará objetos y herramientas diseñados por ABB B. Al igual que con los demás objetos que se encuentran en la estación de trabajo, es necesario reposicionar la herramienta para que coincida con el eje coordenado de la brida del manipulador. Por defecto, la herramienta se carga coincidiendo con el sistema coordenado de la base del robot. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 29. Informe de Trabajo de Aplicación C. Se arrastra la herramienta hasta la posición de la brida del robot, momento en el cual el programa pregunta si la posición de la herramienta es la definitiva. Presionamos NO, para poder realizar modificaciones posteriores. D. La herramienta debe quedar posicionada en la brida de la herramienta como se muestra. E. En el árbol despeglable del lado izquierdo de la pantalla, aparece en lista la herramienta, para este caso, bajo el nombre de SCHUNK. Sobre este nombre se presiona clic derecho y se selecciona desconectar librería (Disconnect Library). Al desconectar la librería se permite la modificación de los parámetros de la herramienta. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 30. Informe de Trabajo de Aplicación F. Es necesario cambiar el TCP (Tool Center Point) de la herramienta, para que el robot pueda recalcular sus velocidades y posición en la herramienta y no en la brida. Para esto, desplegando la lista de IRB140_5Kg_0.81m, en el directorio Tooldata, se selecciona con clic derecho sobre la herramienta el menú Modificar Datos de herramienta (Modify ToolData) G. Desde la ventana de modificar datos de herramienta, se pueden cambiar el nombre, el enclavameiento de la herramienta al robot, así como el marco de referencia de la herramienta, tanto en posición como en rotación respecto del sistema de la brida del manipulador. Adicionalmente,se puede cambiar la posición del centro de gravedad teórico, los momentos de inercial de la herramienta, etc. Para el caso, se define el TCP con las coordenadas que se muestran a continuación. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 31. Informe de Trabajo de Aplicación H. El sistema coordenado de la herramienta (TCP) debe mostrarse como se observa. Tanto X como Y coinciden con el sistema de la brida, solo que desplazados sobre el eje Z. ahora el robot puede calcular correctamente las trayectorias con la herramienta instalada en Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 32. Informe de Trabajo de Aplicación la brida. PASO 4. CREACIÓN DE OBJETO DE TRABAJO (WORKOBJECT) A. El objeto de trabajo define en cualquier plano en el espacio un sistema coordenado de referencia que utiliza el robot para moverse de forma lineal a través de él, con el fin de realizar movimientos en planos distintos al de la base. Para definir el objeto de trabajo en la estación, primero debe permitirse que el cursor pueda centrarse en vértices del objeto (Snap End). Además debe activarse la opción de selección de superficies. Así no se requiere de escribir coordenadas cartesianas para definir los puntos del Objeto de Trabajo. B. Desde la pestaña Home, se selecciona el Menú Otros (Other), y en la lista desplegable se selecciona Crear Objeto de Trabajo (Create WorkObject). Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 33. Informe de Trabajo de Aplicación C. Se cambia el nombre del objeto de trabajo al deseado, y en la opción de Marco por Puntos se despliega la lista. D. Aparece una ventana como la que se muestra, de donde es posible escoger la posición del plano o directamente aplicando tres puntos de referencia: dos de ellos en el eje X y el ultimo en el eje Y. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 34. Informe de Trabajo de Aplicación E. Ya que no se desea escribir directamente las coodenadas de los puntos, con el puntero del mouse se tocan los vértices de interés del plano de trabajo. Primero, y para el caso del soporte de cilindros, se toca el vértice que se muestra inicialmente. Este define la coordenada X1. El segundo punto, en la imagen siguiente, define el origen de coordenadas del objeto de trabajo (X2). Finalmente, en la tercera imagen se define el punto Y1. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 35. Informe de Trabajo de Aplicación F. Automáticamente se muestra el sistema coordenado del objeto de trabajo. Se observa que este sistema está invertido. Si la posición del sistema coordenado no fue la adecuada, entonces se debe modificar la orientación o posición del mismo. G. Desde el árbol desplegable, en la carpeta del robot IRB140_5Kg_0.81m, en el directorio WorkObjects & Targets, seleccionando con clic derecho el objeto de trabajo que se creó, se selecciona la opción Ajustar Posición (Set Position). Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 36. Informe de Trabajo de Aplicación H. Es posible cambiar la posición del origen del sistema coordenado. En este caso, solo se requiere definit la orientación del sistema coordenado del objeto de trabajo, por lo que se cambian Los valores de orientación necesarios para llevar el sistema coordenado a la posición deseada. Al llegar al valor deseado, se presiona el botón aplicar. I. El sistema coordenado del objeto de trabajo debe cambiar su orientación o posición respecto del original, como se muestra. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 37. Informe de Trabajo de Aplicación J. En este caso se realizó aparte de la reorientación del sistema, un cambio en la posición del origen de coordenadas a la esquina opuesta del objeto. PASO 5. CREACIÓN DE PUNTO DE TRABAJO (WORKPOINT) A. Un punto de trabajo es aquel en donde el robot genera un sistema de referencia desde donde se realizar una tarea. Son esenciales ya que permiten referenciar huecos, bandas transportadoras, etc. Desde la pestaña Home, en el menú Objetivo (Target), se selecciona la opción Crear Objetivo (Create Target). B. Se selecciona un punto de referencia por medio de coordenadas o utilizando el cursor. Hay que recordar que los puntos que se generen quedarán sujetos al objeto de trabajo que se definió. Si se desea cambiar el objeto de trabajo se puede hacerlo desde la lista desplegable de referencia. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 38. Informe de Trabajo de Aplicación C. Si se desean agregar más puntos, se presiona el botón Add y se define la posición del punto de trabajo. El proceso se repite cuantas veces sea necesario. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 39. Informe de Trabajo de Aplicación D. Ahora, al aplicar los cambios, todos los puntos que definió tendran sistema coodenados propios, los cuales servirán para definir los desplazamientos, en este caso, de los cilindros en sus respectivos orificios. E. Vuelva al primer Punto de trabajo (desde la pestaña Modify, sobre el árbol despegable, en el objeto definido, en el Objetivo 10) F. También en la pestaña Modify, seleccione Mirar robot en el objetivo, al lado del menú Configuraciones. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 40. Informe de Trabajo de Aplicación G. En el árbol despegable, sobre el primer Objetivo (Target 10), haga clic derecho y seleccione Mirar Herramienta en Objetivo, seleccionando la herramienta que se encuentre instalada en el manipulador (para este caso, la pinza SCHUNK). El TCP de la herramienta deberá coincidir con el sistema coordenado definido por el punto de trabajo. Como se ve en la imagen, depende como se halla definido el sistema coordenado del objeto de trabajo. En este caso, la herramienta aparece invertida sobre el eje Z, cosa que es necesario modificar. H. Para modificar el sistema coordenado del Objetivo, se selecciona el objetivo con clic derecho, y desde el menú Modifica Objetivo se selecciona Ajustar Posición. I. Al ajustar la posición debe corregirse la posición de la herramienta. Finalmente, al aplicar los cambios el manipulador deberá moverse Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 41. Informe de Trabajo de Aplicación hasta el punto Objetivo que se definió. En caso de aparecer alguna singularidad u obstáculo de movimiento, el programa no moverá el robot hasta ese punto de trabajo y generará un reporte de error de singularidad. PASO 6. CONFIGURACIÓN DE LA TRAYECTORIA DEL ROBOT. A. Desde la pestaña Modify, se selecciona el menú Configuraciones (Configurations) Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 42. Informe de Trabajo de Aplicación B. En la ventana Configuraciones, se selecciona de la lista la Configuración Cfg1 que corresponde a alguno de los movimientos que puede realizar el manipulador para llegar hasta el punto deseado. Se aplican los cambios. Este proceso se repite para cada uno de los puntos de trabajo que se definieron. C. En el menu de trayectorias y objetivos (sobre el árbol despegable) seleccionando con click derecho sobre el directorio Paths, crear nueva trayectoria (Create Path) Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 43. Informe de Trabajo de Aplicación D. Debe aparecer bajo el directorio de Paths, un archivo de trayectorias llamado Main. E. Una vez creada la trayectoria se arrastran los puntos de objeto guardados anteriormente hasta la trayectoria, debe de tenerse en cuenta que en el orden que se pasen los puntos sera el orden en el cual el robot recorrerá dichos puntos. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 44. Informe de Trabajo de Aplicación F. Desde la Pestaña Offline en el menú Sincronizar con Controlador Virtual (Syncronize to VC), momento en el cual se genera el controlador virtual del robot, que servirá para imprimir los movimientos a la simulación. G. En la ventana de sincronización, se seleccionan todos los elementos que se crearon anteriormente, para permitir que el controlador tome Objetos de Trabajo, Planos, Puntos de Trabajo, TCP’s, Herramientas, etc. H. Se deben desplegar todas las ventanas para poder renombrar las funciones que se han creado automaticamente con la creación del controlador virtual. El programa del controlador del robot se encuentra en el archivo main, dentro del directorio Module 1, en el programa del robot, como se muestra. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 45. Informe de Trabajo de Aplicación I. Al dar doble click al archivo main que se especifica anteriormente, se carga el prorama en RAPID del controlador.Al principio donde dice Module1 se cambia por MainModule, y donde dice PROC Main() se cambia por PROC main(). Se guarda el archivo y se aceptan los cambios. J. Antes de iniciar la simulacion, debe activarse los controles del robot (simulando la consola de control física). Para esto, desde la Pestaña Offline se selecciona el menú Control Panel. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 46. Informe de Trabajo de Aplicación K. El panel de control igual que en el flexpendant y el robot fisico sirve para dar paros de emergencia y desactivar las alarmas luego de un paro, tambien para controlar el estado del robot, (Automatico, manual o semiautomatico). Se asegura que el boton deparo no este activado, y se pone el robot en funcionamiento, con la secuencia que se creó anteriormente, ahora si es posible realizar la simulación. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 47. Informe de Trabajo de Aplicación PASO 7. MOVIMIENTOS DE LA PINZA A. Desde la pestaña de simulacion, se selecciona el menú Simulador de Entradas y Salidas (I/O Simulator). B. Aparece de forma automática la tabla con todas las señales que tiene el robot que esta seleccionado en la pestaña superior. Las salidas físicas del robot se pueden tomar desde la tarjeta de entradas salidas de la consola. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 48. Informe de Trabajo de Aplicación C. En la Pestaña Señales de estación, se selecciona la opción Señales de estación (Station Signals) y se presiona el botón Editar Señales. D. Se agregan las señales digitales y análogas que sean necesarias para el desarrollo de la estación, en este caso, las señales de abrir y cerrar la pinza SCHUNK estas señales provienen de la herramienta misma, al importarla a la estación de trabajo. E. Al aceptar, aparecerán los botones correcpondientes a la apertura y cierre de la pinza. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 49. Informe de Trabajo de Aplicación CREACION DE EVENTO En los siguientes pasos se uniran las acciones de abrir y cerrar la pinza con las salidas digitales ceradas anterior menente. Se abre el Event Manager Se crea un nuevo evento, seleccionlamos las opciones cono en la imagen de al lado. Desplegamos el pop_up y seleccionamos la segunda opcion(Station Signals). Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 50. Informe de Trabajo de Aplicación Seleccionanos Open_SK y “Signal True”. Next. Desplegamos el “Pop_Up” y seleccinamos la iocion “Move Mechanism to Pose”. Next. Seleccionamos el manuipulador Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 51. Informe de Trabajo de Aplicación Seleccionamos la accion del manipulador Close. Finish Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 52. Informe de Trabajo de Aplicación En el Event Manager, copiamos el evento que acabamos de crear. Desplazamos el scroll hacia abajo, y seleccionamos la opcion signal in false(“0”). Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 53. Informe de Trabajo de Aplicación En la ventana del lado derecho, cambianos Pose de “Close” a “HomePose”. Esta funcio hace que cuando no este activa la cuncion no ser realice ningun movimiento. SE REALIZA EL MISMO PROCESO PARA LA FUNCION OPEN DE LA PINZA Una vez configurado el evento de pueden cambiar los Valores de las salidas digitales dando click sobre el icono. En la estacion de trabajo, se puede visulizar la simulacion de abrir y cerrar la pinza. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 54. Informe de Trabajo de Aplicación Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 55. Informe de Trabajo de Aplicación Creacion del evento attach, creamos el evento de colision Este evento es para simular el transporte de la pieza por el manipulador. En la ventan simulacion, podemos encontrar el icono para crear la colisión. Luego de dar click en el icono, arrastramos los elementos ha colisionar. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 56. Informe de Trabajo de Aplicación Regresamos al Eventmanager y creamos un nuevo evento tipo Colicion. Next Seleccionamos en “collition Set” la colisión que creamos anteriormente. Next En la siguiente ventana se seleccionan la herramienta y el objeto con el que coliciona Creamos un nuevo evento de colección. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 57. Informe de Trabajo de Aplicación Siguiendo los pasos anteriormente descrito, con la única diferencia que seleccionamos la opción de “Detach object” en “Collition Set” y cambianos el evento de “Open” a “Close”para generar la desconexión del cilindro. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa
  • 58. Informe de Trabajo de Aplicación Se puede ver como ocurre el evento moviendo el brazo hacia el cilindro Para desacoplar el cilindro del brazo accionamos Open_SK y movemos la extremidad manualmente. Robótica Industrial 2011-II Profesor: Mauricio Arias Correa